Но между наукой и религией есть различия.

НАУКА КАК ФЕНОМЕН ПОЗНАНИЯ

Наука (от греч. episneme – «знание», лат. scientia – «знание») – сфера деятельности, направленная на добывание и осмысление знания.

Особенность научных знаний заключается в глубоком проникновении в суть явлений, в их теоретическом характере. Научное знание начинается тогда, когда за совокупностью фактов осознается закономерность – общая и необходимая связь между ними, что позволяет объяснить, почему данное явление протекает так, а не иначе, предсказать дальнейшее его развитие.

Непосредственные цели науки – описание, объяснение и предсказание процессов и явлений действительности, т. е. в широком смысле ее теоретическое отражение. Язык науки существенно отличается от языка других форм культуры, искусства большей четкостью и строгостью.

Наука – это мышление в понятиях. Центральное место в науке занимает критерий рационального освоения мира. Наука имеет своим результатом целенаправленно отобранные и систематизированные факты, логически выверенные гипотезы, обобщающие теории, фундаментальные и частные законы, а также методы исследования.

Научное познание основывается на целом ряде принципов.

Обычно выделяются следующие принципы, лежащие в основе научного понимания реальности. Первый – это принцип объективности, означающий признание факта существования независимого от человека и его сознания внешнего мира и возможности его познания.

Второй принцип – принцип причинности, или, говоря строго научно, принцип детерминизма, означает утверждение о том, что все события в мире связаны между собой причинной связью. Беспричинных явлений не бывает, равно как не бывает событий, не влекущих за собой каких-либо следствий.

Следующий важный принцип – это принцип рациональности, аргументированности, доказательности научных положений. Любое научное утверждение имеет смысл и принимается научным сообществом лишь тогда, когда оно доказано.

Важную роль в научном познании играет принцип системности. В его рамках любое явление понимается как элемент сложной системы. Причем эта связь такова, что система в целом не является арифметической суммой своих элементов. Система представляет собой более сложное и существенное явление. Наука исходит из того, что в ней не может быть абсолютных истин. Несоответствие ранее утвержденных истин реальному положению дел преодолевается благодаря принципу критичности, лежащему в основании научного знания.

Объективное знание является условием человеческой свободы, оно освобождает человека от той ограниченности, которая обусловлена принадлежностью человека к роду, исторической эпохе, конкретной культуре, языку, жизненному личному опыту. Вместе с тем достоинство и значимость науки для человечества могут оборачиваться и недостатками. Сегодня идея неограниченной свободы исследований, которая была, безусловно, прогрессивной, уже не может приниматься безоговорочно, без учета социальной ответственности. Наука не всегда осознает собственную ограниченность в качестве средства постижения мира. Свободная безответственность при нынешних возможностях науки может быть чревата тяжелыми последствиями для человека и человечества. Осмысление специфики научного знания по-прежнему остается актуальной задачей.

НАУКА И РЕЛИГИЯ

Наука и религия представляют собой фундаментальные области культуры, типы мировоззрений, взаимодействующих друг с другом.

Понимание соотношения науки и религии в течение долгого времени сводилось к тому, что они трактовались как диаметрально противоположные, взаимоотрицающие явления. Проблема соотношения веры и знания решалась в рамках оценки религии как низшего вида знания, которое с развитием науки обречено на исчезновение. Но на самом деле отношения между научным и религиозным типом миропонимания гораздо сложнее. Религия и научное знание стали рассматриваться как различные и правомерные формы духовной активности человека.

Фундаментальные познавательные установки научного и религиозного способа миропонимания пересекаются друг с другом. Наука не представляет собой абсолютно объективизированное знание. Человечеству, несмотря на научный прогресс, не дается и ныне восприятие целостности мироздания.

В науке существуют структуры, которые выводят знания, принимаемые на веру в качестве аксиом тех или иных научных теорий. Религиозные системы – это тоже не только своды положений, апеллирующих к вере, но и некоторые обобщения, опирающиеся на аргументацию и доказательность. Религиозное мировосприятие имеет свой высший уровень – теологию, где под установки вероисповедания подводится базис рационального обоснования и доказательства.

ЛОГИКА КАК ПРОЦЕСС МЫШЛЕНИЯ

В процессе мышления большое значение имеет оформленность его содержания, рациональный стиль. Логика обеспечивает познание мышления. Развивая мыслительные способности, логика дает навыки правильного рассуждения. Поэтому логику часто называют наукой о правильном мышлении.

Но мышление – сложный, многосторонний процесс. И логику в нем интересует не все. Логика, в отличие от других наук, изучающих мышление, исследует процесс рационального отражения объективной реальности в понятиях, суждениях, теориях, позволяющих проникать в сущность, закономерные связи действительности.

Как известно, все материальные предметы, явления и процессы имеют содержание и форму. Мысли не являются исключением из этого правила. Содержание мысли – это совокупность всех ее компонентов, свойств, состояний, характеристик, структурных связей, законов, представляющих собой результат отражения материального мира. Содержание мыслей человека бесконечно разнообразно. Но в различных по содержанию мыслях можно обнаружить нечто существенно общее. Оно характеризуется не конкретным содержанием этих мыслей, а типичностью, схемой, способом построения. При этом все содержательное многообразие укладывается в сравнительно небольшое число мыслительных форм. Дело в том, что логический строй мышления человека обладает важным свойством – имеет общепринятую форму.

Знания о форме достаточно многообразны. Общепризнанным является то, что форма отражает способ связи содержательных частей. Многообразно понимается и логическая форма. Наши мысли слагаются из некоторых содержательных частей. Способ их связи и представляет форму мысли.

Так, различные предметы отражаются в абстрактном мышлении одинаково – как определенная связь их существенных признаков, т. е. в форме понятия. В форме суждения отражаются отношения между предметами и их свойствами. Изменения свойств предметов и отношений между ними отражается в форме умозаключений. Следовательно, каждая из основных форм абстрактного мышления имеет нечто общее, что не зависит от конкретного содержания мыслей, а именно: способ связи элементов мысли – признаков в понятии, понятий в суждении и суждений в умозаключении. Обусловленное этими связями содержание мыслей существует не само по себе, а в определенных логических формах, каждая из которых при этом имеет свою специфическую структуру.

В реальном процессе мышления содержание и форма мысли существуют в неразрывном единстве. Нет чистого, лишенного формы содержания, нет чистых, бессодержательных логических форм. Однако в целях специального анализа обычно исследователи могут отвлекаться от конкретного содержания мысли, сделав предметом изучения ее форму. Исследование логических форм безотносительно к их конкретному содержанию и составляет важнейшую задачу науки логики. Отсюда и ее название – формальная логика.

Формальная логика отвлекается от конкретного содержания мыслей, но не от содержания вообще. Она учитывает истинность или ложность суждений. Однако центр тяжести она переносит на правильность мышления. Правильное (логичное) мышление имеет следующие существенные признаки: определенность, непротиворечивость, последовательность и обоснованность.

НАУЧНАЯ ТЕОРИЯ

Каждый новый цикл научного познания начинается с обнаружения трудности. Трудность, сформулированная в виде вопроса, представляет собой проблему. В качестве одного из вариантов решения проблемы возникает гипотеза. Обоснованная гипотеза превращается в научную теорию или новую часть уже существовавшей ранее теории. Различаются гипотеза и теория тем, что гипотеза носит вероятностный характер, теория является знанием достоверного.

Сам термин «теория» в литературе употребляется в двух смыслах. В широком смысле под теорией имеют в виду совокупность идей, направленных на истолкование и объяснение какого-либо явления, в более узком и специальном смысле теория есть высшая, самая развитая форма организации научного знания. В этом смысле она и анализируется ниже.

От гипотезы теория отличается своей достоверностью, от других видов достоверного знания (например, от научных фактов) теория отличается своей строго логической организацией и своим объективным содержанием – отражением сущности явлений, общих законов их функционирования и развития. Поэтому только теория дает возможность понять объект познания в его внутренней связи и целостности, как систему. Благодаря этому теория выполняет не только функцию объяснения, но и не менее важную функцию научного предвидения.

К основным элементам теории, ее структурным звеньям обычно относят прежде всего совокупность основных понятий, категорий, отражающих объект исследования. При помощи этих понятий в теории выражается определенная совокупность основных утверждений, в которых фиксируются законы взаимодействия элементов, сторон и связей объекта. Среди этих утверждений выделяются наиболее общие, фундаментальные, которые при логическом построении данной теории рассматриваются в качестве исходных (принципы, постулаты, аксиомы). Остальные утверждения теории выводятся или доказываются исходя из этих основных и первичных посылок.

Понятия и утверждения, образующие содержание теории, расположены не в произвольном порядке, а представляют собой логически стройную, последовательную систему, в результате чего из одних утверждений с помощью законов и правил логики можно получить другие утверждения. Логичность сформировавшейся теории в целом, конечно, не отменяет наличия в ней диалектических противоречий, связанных с отсутствием фактического материала и даже некоторых утверждений, которые не полностью укладываются в логическую схему теории. Это несоответствие как раз и порождает импульс к ее дальнейшему развитию.

Проблема соотношения старой и новой теории довольно успешно разрешается «принципом соответствия». Этот принцип гласит, что старая теория при возникновении и утверждении новой не отбрасывается начисто, а сохраняется в ней в статусе частного случая.

При обнаружении проблемы, формулировании гипотезы, обосновании теории большое значение имеет способность к творческому воображению. Многие происходящие процессы нельзя воспринять как целое, но их можно вообразить, мысленно схватить. Именно фантазия, воображение, если они опираются на данные о реальных процессах, позволяют человеку заглянуть дальше и глубже, проникнуть в сущность и понять ее.

ПОЛЕ И ВЕЩЕСТВО

Материя – философская категория для обозначения объективной реальности, отражаемой нашими ощущениями и существующей независимо от них. В классических представлениях естествознания различают два вида материи – вещество и поле.

Согласно теории корпускулярно-волнового дуализма свет – это поток частиц – квантов или фотонов, несущих определенные порции энергии и импульса, но в то же время свет – это волны электромагнитного поля, обладающие энергией и импульсом и распространяющиеся в пространстве со скоростью света.

В квантовой механике любой частице соответствует волна. А когда частиц много? С точки зрения квантовой механики можно было бы сопоставить каждой частице свое поле. Однако опыт свидетельствует о полной неразличимости тождественных частиц. Конечно, уэлектронов могут быть разные энергии и импульсы, но при одних и тех же параметрах электроны одинаковы.

Итак, если все частицы одинаковы, как волны в одной и той же среде, то, значит, эта среда, т. е. поле, является более фундаментальным понятием.

Поле определяется через силы, действующие на некоторый пробный объект (заряд, массу), помещенный в данную точку пространства. Пространство непрерывно. В каждой его точке эта сила имеет вполне определенное значение, считающееся характеристикой поля. При этом переход от точки к точке непрерывный и плавный. Важным свойством поля является непрерывность его характеристик. Именно непрерывность позволяет эффективно применять математические методы для описания физических характеристик разнообразных объектов. К настоящему времени известно несколько типов физических полей, соответствующих типам взаимодействий, – электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, волновые поля элементарных частиц.

С математической точки зрения поле – это произвольная функция или набор функций, координат и времени.

Поля могут быть постоянными и переменными. Например, электрическое и магнитное поля фотона являются переменными (они синусоидально зависят от координат и времени, т. е. изменяются по гармоническому закону), а магнитное поле Земли и электрическое поле в грозовой туче постоянные.

Вещество построено из электронов и нуклонов (протонов и нейтронов). Последние в свою очередь состоят из кварков. Различного рода взаимодействия между частицами вещества осуществляются полями. Кванты полей, переносящих электромагнитное взаимодействие, представляют собой фотоны, гравитационное взаимодействие – гравитоны, сильное взаимодействие – глюоны, слабое взаимодействие – векторные бозоны.

В классической физике вещество и поле абсолютно противопоставлялись друг другу как два вида материи, у первого из которых структура дискретна, а у второго – непрерывна. Открытие в квантовой теории двойственной корпускулярно-волновой природы микрообъектов нивелирует это противопоставление. На этой основе были строго разделены категории вещества и материи, на протяжении многих веков отождествлявшиеся в философии и науке, причем философское значение осталось за категорией материи, а понятие вещество сохранило научный смысл в физике и химии. В земных условиях для веществ известны четыре состояния: твердые тела, жидкости, газы, плазма.

ПРИНЦИП ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ

Самой важной особенностью поля тяготения является то, что тяготение совершенно одинаково действует на разные тела, сообщая им одинаковые ускорения независимо от массы, химического состава и других свойств тел. Так, на поверхности Земли все тела падают под влиянием ее поля тяготения с одинаковым ускорением – ускорением свободного падения. Этот факт был установлен опытным путем итальянским ученым Галилео Галилеем и может быть сформулирован как принцип строгой пропорциональности гравитационной массы m_r, определяющей взаимодействие тела тяготения и входящей в закон тяготения Ньютона, и инертной массы m, определяющей сопротивление тела действующей на него силе и входящей во второй закон механики Ньютона. Уравнение движение тела в поле тяготения записывается в виде:

m_u × m_a = F = m_a × g

Таким образом, тела разной массы и природы движутся в заданном поле тяготения совершенно одинаково, если их начальные скорости одинаковы. Этот факт показывает глубокую аналогию между движением тел в поле тяготения и движением тел в отсутствии тяготения, но относительно ускоренной системы отсчета. Так, в отсутствии тяготения тела разной массы движутся по инерции прямолинейно и равномерно. Если наблюдать эти тела, например, из кабины космического корабля, который движется вне поля тяготения с постоянным ускорением за счет работы двигателя, то по отношению к кабине все тела будут двигаться с постоянным ускорением, равным по величине и противоположным по направлению ускорению корабля. Движение тел будет таким же, как падение с одинаковым ускорением в постоянном однородном поле тяготения. Силы инерции, действующие в ускоренном космическом корабле, летящем с ускорением, равным ускорению свободного падения у поверхности Земли, неотличимы от сил гравитации, действующих в истинном поле тяготения в корабле, стоящем на поверхности Земли. Следовательно, силы инерции в ускоренной системе отсчета (связанной с космическим кораблем) эквивалентны гравитационному полю. Этот факт выражается принципом эквивалентности Эйнштейна. Согласно этому принципу можно осуществить и процедуру, обратную описанной выше имитации поля тяготения ускоренной системой отсчета, а именно: можно «уничтожить» в данной точке истинное гравитационное поле введением системы отсчета, движущейся с ускорением свободного падения. Так, в кабине космического корабля, свободно (с выключенными двигателями) движущегося вокруг Земли в ее поле тяготения, наступает состояние невесомости и не проявляются силы тяготения.

А. Эйнштейн предположил, что не только механическое движение, но и вообще все физические процессы в истинном поле тяготения и в ускоренной системе в отсутствии тяготения протекают по одинаковым законам.

ПРИНЦИПЫ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

В любых инерциальных системах отсчета (ИСО) все механические явления протекают одинаково при одинаковых начальных условиях. Это утверждение называется принципом относительности Галилея.

Рассмотрим пример. Пусть от Земли со скоростью в космическом пространстве движется космический корабль. С какой скоростью относительно космонавтов будет распространяться свет от источника, находящегося на Земле? Скорость света в ИС «Земля» равна с, тогда как в ИСО «корабль», удаляющейся от Земли со скоростью и, скорость света г классическому закону сложения скоростей должна быть равна V = c-u.

Получается, что распространение света в вакуум происходит неодинаково в разных ИСО, т. е. при! цип относительности неприменим.

После установления электромагнитной природ света ученые предприняли попытки обнаружить фа: движения Земли в опытах со световыми волнам Опыты Майкельсонав 1881 г. показали, что скорость света в вакууме постоянна и одинакова во всех ИСО Два опытных факта – постоянство скорости свет и независимость законов физики от выбора ИСО казались несовместимыми, так как факт постоянства скорости света в разных ИСО прямо противоречит классическому закону сложения скоростей.

Выход из сложившегося в физике положения, пр котором опытные факты не могли получить последовательного теоретического описания, был найден Альбертом Эйнштейном в 1905 г.

В основу своей теории относительности А. Эйнштейн положил два постулата – обобщения: – принцип относительности – любые физически процессы протекают одинаково в различных ИСО (при одинаковых начальных условиях);

– принцип постоянства скорости света – скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника и наблюдателя.

Принятие двух постулатов привело к необходимости коренных изменений в представлениях о свойствах пространства и времени, принятых в физике, до создания теории относительности – классической физики. Явления, описываемые теорией относительности, но необъяснимые с позиций классической физики, называются релятивистскими (от лат. relativus – «относительный») явлениями или эффектами.

Релятивистский закон сложения скоростей.

Если тело движется со скоростью

в одной системе отсчета, то в другой системе отсчета, относительно которой первая система отсчета движется со скоростью скорость тела определяется выражением:

Зависимость массы тела от скорости. Сохраняющаяся при любых взаимодействиях тел величина называется релятивистским импульсом, равным произведению релятивистской массы тела на скорость его движения:

Релятивистская масса тела возрастает с увеличением скорости по закону:

где m0 – масса покоя тела, v – скорость его движения. Возрастание массы тела с увеличением скорости приводит к тому, что ни одно тело с массой покоя, не равной нулю, не может достигнуть скорости, равной скорости света в вакууме.

Закон взаимосвязи массы и энергии. При любых взаимодействиях изменение полной энергии тела равно произведению изменения массы ?m квадрат скорости света в вакууме:?? = ?m ? c2

ИНВАРИАНТНОСТЬ И СОХРАНЕНИЕ МАССЫ

Свойство тела, от которого зависит его ускорение при взаимодействии с другими телами, называется инертностью. Количественной мерой инертности тела является масса тела. Чем большей массой обладает тело, тем меньшее ускорение оно получает при взаимодействии.

Отношение масс взаимодействующих тел равно обратному отношению модулей ускорений:

m1/m2 = a2/a1

За единицу массы в Международной системе принята масса эталона, изготовленного из сплава платины и иридия, называемая килограммом (кг).

Массу mm любого тела можно найти, осуществив взаимодействие этого тела с эталонной массой mm.

Измерив модули ускорений am тела и aэm эталона, можно найти отношение массы тела к массе эталона mm:

mm/mэm = aэm/am

Масса тела может быть выражена через массу эталона mm:

mm = mэm ? (aэm/am)

Масса тела – это физическая величина, характеризующая инертность.

Вес – это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле или другой планете давит на опору.

Вес зависит не только от самого тела. К примеру, вес тела на Земле отличается от веса тела на Луне в 6 раз; на полюсе тело весит на 0,5 % больше, чем на экваторе. При поднятии тела над земной поверхностью в одном каком<нибудь пункте вес становится все меньше и меньше, а тяготеющая масса не изменяется, так как она является характеристикой тела, а не его положения. Отношение весов двух тел в одной и той же точке Земли в любых условиях остается неизменным. В отличие от веса масса является неизменным свойством тела, не зависящим ни от чего, кроме как от этого тела.

Тяготеющая (гравитационная) масса – это один из факторов, от которых зависит сила взаимного притяжения двух тел, что и выражено формулой закона всемирного тяготения:

Здесь m – масса одного тела; M – масса другого тела, а r – расстояние между ними.

Инертная же масса, от которой зависит ускорение a, получаемое телом под действием силы, входит в формулу второго закона Ньютона F = ma.

В применении к свободному падению под действием силы тяжести эта формула принимает вид: P = mg, где P – вес, а g – ускорение силы тяжести. Эту же формулу мы можем получить из формулы закона всемирного тяготения, придав ей вид

и положив

где теперь будет характеристикой поля тяготения тела с массой M (Земля, Луна) на расстоянии r от центра масс.

Следует упомянуть, что по аналогии с законом сохранения заряда существует закон сохранения массы.

Масса любой замкнутой физической системы, в которой отсутствует поток массы как внутрь системы, так и наружу, с течением времени остается постоянной.

Если растворить сахар в воде, то масса раствора будет строго равна сумме масс сахара и воды. При любом дроблении и при растворении масса остается одной и той же. То же самое имеет место и при любых химических превращениях.

При взвешивании для определения массы используется способность всех тел взаимодействовать с Землей. Тела, обладающие одинаковой массой, одинаково притягиваются к Земле.

Если взять два тела с массами m1 и m2, соединить их и измерить массу получившегося тела, то его масса m3 оказывается равной сумме масс m1 и m2 этих тел:

m3 = m1+ m2. Это позволяет определить массу тел уравновешиванием с помощью набора гирь на равноплечих весах.

ПОНЯТИЕ ЭНТРОПИИ

Одним из важных законов термодинамики считается закон энтропии.

Понятие энтропии характеризует ту часть полной энергии системы, которая не может быть использована для производства работы. Поэтому в отличие от свободной энергии она представляет собой деградированную, отработанную энергию. Если обозначить свободную энергию через F, энтропию через S, то полная энергия системы Е будет равна Е = F+ ВТ, где Т – абсолютная температура по Кельвину.

Согласно второму закону термодинамики энтропия в замкнутой системе постоянно возрастает и в конечном счете стремится к своему максимальному значению. Следовательно, по степени возрастания энтропии можно судить об эволюции замкнутой системы, а тем самым и о времени ее изменения. Так впервые в физическую науку были введены понятия времени и эволюции, связанные с изменением систем. Но понятие эволюции в классической термодинамике рассматривается совсем иначе, чем в общепринятом смысле. Это стало вполне очевидным после того, когда немецкий ученый Л. Баяьцман(1844–1906) стал интерпретировать энтропию как меру беспорядка (хаоса) в системе.

Таким образом, второй закон термодинамики можно было теперь сформулировать так: замкнутая система, предоставленная самой себе, стремится к достижению наиболее вероятного состояния, заключающегося в ее максимальной дезорганизации. Хотя чисто формально дезорганизацию можно рассматривать как самоорганизацию с отрицательным знаком или самодезорганизацию, тем не менее такой взгляд ничего общего не имеет с содержательной интерпретацией самоорганизации как процесса становления качественно нового, более высокого уровня развития системы. Но для этого необходимо было отказаться от таких далеко идущих абстракций, как изолированная система и равновесное состояние.

Между тем классическая термодинамика именно на них как раз и опиралась и поэтому рассматривала, например, частично открытые системы или находящиеся вблизи от точки термодинамического равновесия как вырожденные случаи изолированных равновесных систем.

Наиболее фундаментальным из таких понятий, как уже отмечалось выше, стало понятие открытой системы, которая способна обмениваться с окружающей средой веществом, энергией и информацией. Поскольку между веществом и энергией существует взаимосвязь, можно сказать, что система в ходе своей эволюции производит энтропию, которая, однако, не накапливается в ней, а удаляется и рассеивается в окружающей среде. Вместо нее из среды поступает свежая энергия и именно вследствие такого непрерывного обмена энтропия системы может не возрастать, а оставаться неизменной или даже уменьшаться. Отсюда становится ясным, что открытая система не может быть равновесной, потому ее функционирование требует непрерывного поступления энергии и вещества из внешней среды, вследствие чего неравновесие в системе усиливается. В конечном итоге прежняя структура разрушается. Между элементами системы возникают новые когерентные, или согласованные, отношения, которые приводят к кооперативным процессам. Так, схематически могут быть описаны процессы самоорганизации в открытых системах, которые связаны с диссипацией, или рассеянием, энтропии в окружающую среду.

КЛАССИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА

Классическая механика изучает механические движения тел со скоростями, много меньшими скорости света в вакууме.

Механическим движением тела называется изменение его положения в пространстве относительно другихтел с течением времени.

Линия, по которой движется точка тела, называется траекторией движения. Длина траектории называется пройденным путем. Вектор, соединяющий начальную и конечную точки траектории, называется перемещением.

Движение тела, при котором все его точки в данный момент времени движутся одинаково, называется поступательным движением. Для описания поступательного движения тела достаточно выбрать одну точку и описать ее движение.

Движение тела, при котором траектории всех точек тела являются окружностями с центрами на одной прямой и все плоскости окружности перпендикулярны этой прямой, называется вращательным движением.

Тело, размерами которого в данных условиях движения можно пренебречь, называют материальной точкой.

Тело можно рассматривать как материальную точку, если его размеры малы по сравнению с расстоянием, которое оно проходит, или по сравнению с расстоянием от него до других тел.

Чтобы описать механическое движение тела (точки), нужно знать его координаты в любой момент времени. Для определения координат материальной точки следует прежде всего выбрать тело отсчета и связать с ним систему координат. В механике часто телом отсчета служит Земля, с которой связывается прямоугольная декартова система координат. Для определения положения материальной точки в любой момент времени необходимо также задать начало отсчета времени. Система координат, тело отсчета, с которым она связана, и указание начала отсчета времени образуют систему отсчета, относительно которой рассматривается движение тела.

Траектория движения тела, пройденный путь и перемещение зависят от выбора системы отсчета, т. е. механическое движение относительно.

Для количественной характеристики процесса движения тела вводится понятие скорости движения.

Мгновенной скоростью поступательного движения тела в момент времени t называется отношение очень малого перемещения ?s к малому промежутку времени ?t, за который произошло это перемещение:

Мгновенная скорость – векторная величина. При последовательном уменьшении длительности промежутка времени направление вектора перемещения приближается к касательной траектории движения, через которую проходит тело в момент времени. Поэтому вектор скорости лежит на касательной к траектории движения тела и направлен в сторону движения тела.

Движение с постоянной по модулю и направлению скоростью называется равномерным прямолинейным движением. При равномерном прямолинейном движении тело движется по прямой и за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути.

Движение, при котором тело за равные промежутки времени совершает неодинаковые перемещения, называют неравномерным движением.

Процесс изменения скорости тела характеризуется ускорением. Ускорением называется векторная величина, равная отношению очень малого изменения вектора скорости к малому промежутку времени, за которое произошло это изменение:

Равноускоренным называется движение с ускорением, постоянным по модулю и направлению: а = const.

СОВРЕМЕННЫЕ НАУКИ О КОСМОСЕ

Интенсивные исследования около земного космического пространства и объектов – планет Солнечной системы с помощью автоматических и пилотируемых космических аппаратов во второй половине XX в. привели к возникновению целого ряда новых наук о космосе. Во-первых, это космическая биология, изучающая процессы прорастания семян растений, развитие растений в условиях невесомости и ограниченного пространства на борту пилотируемых космических аппаратов, а также автоматических космических станций. В последующие годы продолжались биологические исследования на пилотируемых орбитальных станциях.

Почти одновременно с космической биологией возникла и развивалась космическая медицина, которая была крайне необходимой при подготовке космонавтов на Земле, а также при полетах пилотируемых космических кораблей и станций. Космическая медицина проводила исследования в области функционирования сердечно-сосудистой системы, головного мозга, системы кроветворения, системы пищеварения у космонавтов в предпилотном режиме и затем во время полетов на орбитальных станциях.

С увеличением объемов и веса запускаемых космических аппаратов началось развитие космической астрономии. Астрономы получили возможность вести наблюдения в космосе с борта орбитальных станций, в том числе долговременных типа «Мир», а затем Международной космической станции. В результате астрономия получила много новых данных по «ближнему» и «дальнему» космосу. Астрономические наблюдения с космических аппаратов позволяют выявить на раннем этапе приближение крупных космических тел к Земле – метеоритов, астероидов, комет – и предупредить о возможном столкновении с ними, а это очень важно для обеспечения безопасности землян.

С началом космической эры, когда на Луне были проложены первые геологические маршруты, ученые-геологи получили много полезной и ценной информации. Для анализа и обобщения этой информации возникла необходимость в создании нового направления в геологической науке – космической геологии. Космические методы предоставили геологам богатейшие сведения, позволяющие в глобальном масштабе изучать строение земной поверхности, решать проблемы теоретической геологии и выявлять закономерности размещения полезных ископаемых.

Космическая геология способствует поиску минеральных богатств Земли. Она позволяет детально изучать труднодоступные районы земной поверхности.

Прогресс в развитии космической техники позволил вплотную подойти к изучению геологии отдельных планет Солнечной системы и выделить новую отрасль естествознания – сравнительную планетологию, т. е. научное направление, которое должно заниматься сравнительным анализом геологического строения планет и Земли.

Одновременно с космической геологией шло становление и развитие космической метеорологии, которая занималась исследованием атмосферы Земли, Венеры, Марса и других планет Солнечной системы и их спутников. По данным космических исследований с помощью АМС серии «Венера» установлен газовый состав венерианской атмосферы.

На основе этих исследований возникла космическая экология, которая стала изучать последствия антропогенного воздействия на «ближний» космос, т. е. околоземное пространство.

СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ

Космология изучает отдельные небесные тела, их системы, строение Вселенной в целом и происходящие в ней процессы. Основатель современной космологии А. А. Фридман сформулировал упрощенную математическую модель строения Вселенной, которая называется однородной и изотропной. Современные представления о крупномасштабной структуре Вселенной не противоречат такой модели. Структура и эволюция Вселенной наверняка гораздо сложнее упрощенных математических схем и моделей.

Исследования ученых показали, что Вселенная имеет крупномасштабную структуру. Она состоит из множества галактик – звездных систем. Причем галактики, подобно звездам, наблюдаются группами. Например, наша Галактика (в которую входит Солнечная система), Магеллановы Облака и еще около 20 небольших спутников нашей Галактики рассматриваются космологами как кратная система. Кратной оказалась и ближайшая к нам Туманность Андромеды, окруженная несколькими эллиптическими галактиками-спутниками. Наша Галактика и Туманность Андромеды входят в Местную группу – систему галактик, размеры которой достигают сотен тысяч парсек. Местная группа представляет собой сравнительно небольшую систему, так как существуют скопления, содержащие сотни и тысячи галактик. Ближайшее к Земле и Солнечной системе в целом скопление галактик находится в созвездии Девы и насчитывает сотни крупных галактик. Расстояние до него порядка 20 Мпк, это система диаметром более 6 Мпк. Крупные скопления галактик находятся в созвездиях Волосы Вероники, Северная Корона, Геркулес и др.

Данные внегалактической астрономии указывают на то, что, возможно, существует Местное сверхскопление галактик, насчитывающее примерно 10 тыс. галактик и имеющее диаметр около 50 Мпк. В его центре расположено скопление галактик в созвездии Девы. Открыто несколько десятков других сверхскоплений, причем д<