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.
Вещество во вселенной находится преимущественно в звездном состоянии. 97% вещества в нашей Галактике сосредоточено в звездах, представляющих собой гигантские плазменные образования различной величины, температуры, с разной характеристикой движения. У многих, если не у большинства других галактик, «звездная субстанция» составляет более чем 99,9% их массы.
В недрах звезд при температуре до 150 млн. градусов и при очень высокой плотности атомы находятся в ионизированном состоянии: электроны почти полностью или абсолютно все отделены от своих атомов. Оставшиеся ядра вступают во взаимодействие друг с другом, благодаря чему водород, имеющийся в изобилии в большинстве звезд, превращается при участии углерода в гелий.
Эти и подобные ядерные превращения являются источником колоссального количества энергии, уносимой излучением звезд. Для объяснения структуры мегамира наиболее важным является гравитационное взаимодействие. В соответствии с законом Ньютона: «притяжение, которому подчинено всякое тело, прямо пропорционально массе и обратно пропорционально квадрату расстояния».
Дополнением к закону служат законы Кеплера В своем первом законе Кеплер отказывается от представления Коперника о круговом движении планет вокруг Солнца. В этом законе утверждается, что каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Радиус-вектор, который идет от Солнца к планете, описывает в равные промежутки времени равные площади.
Квадраты времен обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний от него. Кеплер, живший в состоянии постоянного удивления от гармонии вселенной, был убежден, что Бог в расположении светил в порядке их движения все сделал числом и мерою, и это убеждение привело его к бессмертным открытиям. Он разработал теорию солнечных и лунных затмений, предложил способы их предсказания, уточнил величину расстояния между Землей и Солнцем и решил ряд других важных практических задач.
Знание законов, действующих в мсгамире, позволяет предсказывать многие явления, которые опытным путем были обнаружены значительно позднее. В 1847 г. французский астроном Лё Веррье предсказал планету Нептун (наблюдения за Ураном указывали на наличие планеты, искажавшей его эллиптическую орбиту). Он же предсказал прохождение кометы Галлея в начале 1759 г.
И действительно, она прошла 12 марта 1759 года. Огромная энергия, излучаемая звездами, образуется в результате ядерных процессов, происходящих внутри звезд. Те же силы, которые высвобождаются при взрыве водородной бомбы, образуют внутри звезды энергию, позволяющую ей излучать свет и тепло. Посредством спектрального анализа посылаемого нам света была открыта природа вещества, составляющего Солнце и звезды, с такою верностью, как будто могли забрать на них образцы минералов с сотен тысяч миллиардов километров.
Некоторые элементы, например, Не — с помощью спектрального анализа были открыты на Солнце задолго до открытия на земле. Спектральный анализ открывает в светилах небесных те же самые простые тела, как и в земной материи: Са, Сг, Ni , Fe и проч. Для верующего человека этот факт служит еще одним указанием на единого Творца-Вседержителя. Теории происхождения Солнечной системы и вселенной Несмотря на то, что опытная проверка гипотез о механизмах образования вселенной и нашей солнечной системы невозможна, имеющиеся в распоряжении ученых факты дают основания для выбора той или иной теории.
Рассмотрим некоторые явления мегамира, на основании которых построены современные теории происхождения вселенной. При рассмотрении этих явлений следует учесть, что человек принадлежит к уровню организации материи, отличному от мегауровня, поэтому необходимо проявлять осторожность при интерпретации результатов наблюдений, по которым мы судим о явлениях.
К числу явлений, которые получили противоречивые толкования учеными с различным мировоззрением и на основании которых строятся многочисленные теории о происхождении вселенной, относится, во-первых, смещение света от далеких галактик и звезд к красному концу спектра. Это явление, получившее название «красное смещение», многие ученые используют в качестве свидетельства расширяющейся вселенной.
Предложены различные объяснения этого явления. Первое из них связано с эффектом Доплера, заключающемся в следующем. Если звезда неподвижна по отношению к нам, то ее световые волны достигнут нас при определенной скорости, и звезда предстанет в определенном свете. Однако, если звезда удаляется от нас, меньшее количество световых волн достигнет нас за данное время, и свет сместится к красному краю спектра после прохождения через стеклянную призму (эффекта Доплера).
Если же звезда движется по направлению к нам, то смещение Доплера произойдет к голубому краю спектра и она будет иметь голубой цвет. Поскольку все звезды и галактики, находящиеся на большом удалении от нас, имеют красное смещение, допустим вывод о расширяющейся вселенной. Астроном Эдвин Хаббл внес большой вклад в доказательство того, что галактики расходятся друг от друга [62].
В то же время факт расширения вселенной оспаривается многими учеными. По их мнению, причиной «красного смещения» может быть не только расширение вселенной, но и другие явления [55]. Представление о Большом взрыве, положившем начало эволюции во вселенной, является одной из основных предпосылок эволюционной теории происхождения и развития вселенной.
Теория Большого взрыва основана на гипотезах о расширении вселенной и о ее происхождения в результате взрыва. Экстраполируя степень расширения вселенной в настоящем на прошлое, сторонники этой теории делают предположение о том, что взрыв произошел от 9 до 18 млд. лет назад. По их мнению, в то время материя существовала в виде плотной массы с температурой в триллионы градусов.