Морозова Елена Германовна , кандидат химических наук Введение в естествознание (учебное пособие) Рецензент: кандидат геолого-минералогических наук, священник Константин Буфеев Учебное пособие представляет собой курс естествознания, который может быть использован в системе высшего гуманитарного и среднего общего образования.
Оно простирается на расстоянии порядка 10-15 – 10-22 см и связано, главным образом с распадом частиц, например, с происходящими в атомном ядре превращениями нейтрона в протон, электрон и антинейтрино. В соответствии с современными представлениями нестабильность большинства частиц обусловлена слабым взаимодействием. Гравитационное взаимодействие является самым слабым и оно не учитывается в теории элементарных частиц.
Но на ультрамалых расстояниях порядка 10-33 и при ультрабольших энергиях гравитация приобретает существенное значение, поскольку гравитационное взаимодействие по своей силе становится сравнимым с другими взаимодействиями. Решающее значение, с неограниченным радиусом действия, гравитационное взаимодействие приобретает в космических масштабах. В природе, как правило, проявляется не одно, а все виды взаимодействий, и свойства многих частиц определяются всеми четырьмя его типами.
Например, протон — частица с сильным взаимодействием, но наличие электрического заряда заставляет его принимать участие также в электромагнитном взаимодействии. А поскольку он мог возникнуть вследствии (β-распада нейтрона, т. е. в результате слабого взаимодействия, он связан со слабым взаимодействием. Кроме того, протон учавствует в гравитационном взаимодействии, так как тела, в состав атомов которых он входит, имеют вес.
Частицами, участвующими во всех видах взаимодействия, являются андроны (к числу этих частиц принадлежат нуклоны и все резонансы). От силы взаимодействия зависит время, в течение которого совершается превращение элементарных частиц. Чтобы при столкновениях элементарных частиц рождались новые частицы, кинетическая энергия сталкивающихся частиц должна быть сравнимой с энергией покоя рождающихся частиц.
Частицы с такими большими энергиями находятся в космических лучах или разгоняются в ускорителях. По времени жизни частицы делятся на стабильные и нестабильные. Стабильных частиц пять: фотон, две разновидности нейтрино, электрон и протон. Именно стабильные частицы играют важнейшую роль в структуре макротел. Все остальные частицы нестабильны, они существуют около 10-10 ч -10-24 сек, после чего распадаются.
Элементарные частицы со средним временем жизни 10-23-10-22ч называют резонансами. Из-за краткого времени жизни они распадаются до того, как успеют покинуть атом или атомное ядро. Резонансы, как уже упоминалось, вычислены только теоретически и экспериментально не зафиксированы. Квантовая механика является той областью знания, где особенно отчетлива видна ограниченность научного метода познания микромира.
В настоящее время физика элементарных частиц подошла к уровню, когда формы материи (вещество и поле) становятся неразличимы между собой, и проявляется вторичность материальных свойств по отношению к идеальным характеристикам, описываемым лишь в терминах информации [2]. (Помните: «В начале было Слово...» (Иоан. 1, 1), «В начале словом Божиим небеса и земля составлены» (2 Пет. 3, 5)
, «Веки устроены словом Божиим, так что из невидимого произошло видимое» (Евр. 11, 3) и проч.) Эти библейские стихи указывают нам на источник энергии на всех уровнях организации материи. Глава 2 МЕГАМИР: СОВРЕМЕННЫЕ АСТРОФИЗИЧЕСКИЕ И КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ Системы мегамира Мсгамир или космос имеет системную организацию в форме планет и планетных систем, возникающих вокруг звезд; звезд и звездных систем — галактик; системы галактик — метагалактики.
Даже доступное нам знание о космосе являет картину совершеннейшей организации метасистемы, которая могла быть сотворена только разумом, намного более высоким, чем человеческий. Еще Платон писал: «Чтобы уверовать в Бога, стоит только поднять глаза к небу... думайте же о верховно разумной душе, видя порядок в мире» Учение о законах движения звезд называется астрономией (астрономия — греч. астро — звезда, номия — закон).
Вот некоторые цифры, свидетельствующие о совершенной организации мегамира. · Земля делает оборот вокруг своей оси за 24 часа, а вокруг Солнца она вращается со скоростью 29 км/ сек. Средний радиус Земли 6371 км. Масса Земли 5,976-1024 кг.
Среднее расстояние от Земли до Солнца 150 млн. км. · Луна, более близкая нам соседка, в 78 раз меньше Земли, она находится от нас на расстоянии 384000 км. В течение 27 дней она делает оборот вокруг Земли и за такое же время она делает оборот вокруг своей оси, поэтому мы всегда видим лишь одну сторону Луны.
Луна совершает сложное движение вокруг Земли с многообразными колебаниями. · Наблюдаемые размеры Солнечной системы определяются расстоянием от Солнца до самой далекой от него планеты — Плутона (около 40 а. е.; 1 а. е. = 1,49598-1011 м).
· Солнечная система участвует во вращении Галактики, двигаясь по приблизительно круговой орбите со скоростью ок. 250 км/с. Период обращения вокруг центра Галактики определяется примерно в 200 млн. лет. · Скорость света 300 тысяч км/сек послужила мерою для представления звездных расстояний.
· От звезд первой величины свет доходит до нас в пятнадцать с половиной лет. Продолжительность движения света от звезд второй величины равняется 19,5 годам. Шестой величины — 186 лет. Они удалены от нас в 19 раз дальше, чем звезды первой величины.