Теория нестационарного состояния Вселенной (А. Эйнштейн, А. Фридман, Э. Хаббл, Г. Гамов, А. Гут, А.Д. Линде)
1. Нестационарность означает:
· Вселенная и ее пространство расширяются с течением времени;
· либо Вселенная сжимается;
· либо во Вселенной чередуются циклы сжатия и расширения.
2. Вселенная конечна в пространстве и имеет начало и конец во времени.
3. Базируется на постулатах Специальной (1905) и Общей (1916) теории относительности А. Эйнштейна.
В рамках теории нестационарного состояния Вселенной существуют несколько концепций.
1. Теория Большого взрыва. В ее разработке приняли участиеДж. Леметр, А. Фридман, Э. Хаббл, Г. Гамов.
Согласно этой теории вся существовавшая и существующая сейчас во Вселенной материя появилась в одно и то же время – около 13,8 миллиарда лет назад. В тот момент времени вся материя существовала в виде очень компактного абстрактного шара (или точки) с бесконечной плотностью и температурой. Это состояние носило название сингулярности. Неожиданно сингулярность начала расширяться и породила ту Вселенную, которую мы знаем.
2. Теория инфляции. В ее разработке приняли участие А. Гут, А.Д. Линде.
Гипотеза о физическом состоянии и законе расширения Вселенной на ранней стадии Большого взрыва (при температуре выше 1028 К), предполагает период ускоренного по сравнению со стандартной моделью горячей Вселенной расширения (А. Гут).
3. Теория хаотической инфляции (Мультивселенной) – развитие теории инфляции. Согласно ей, в результате Большого взрыва образовались и продолжают образовываться множество «карманных» Вселенных, каждая из которых проходит свой цикл инфляции. Каждая из этих вселенных имеет свой набор физических констант и свои физические законы (А. Линде).
Таблица 1
Краткая история развития Вселенной
| Название эпохи | Физические процессы | Время, прошедшее с момента Большого Взрыва | Темпера-тура |
| Рождение классического пространства-времени. Состояние сингулярности | Вселенная рождается из состояния сингулярности, из пространственно-временной «пены» | 5∙10–44 c | 1032 К |
| Стадия инфляции | Вселенная начинает расширяться, появляются возмущения плотности, из которых потом образуются скопления галактик. Появляется барионная асимметрия. Температура и плотность резко падают | 5∙10–44–10–36 c | более 1028 К |
| Рождение вещества | Появляется горячая плазма, состоящая из элементарных частиц. Появление античастиц | начиная с 10–36 c | 1028 К |
| Стадия рекомбинации | Аннигиляция частиц и античастиц с образованием квантов излучения. Частиц оказалось на одну миллиардную долю больше, чем античастиц, из чего и рождается материя и вещество | вплоть до 1 с | 5∙1012 –1013 К |
| Первичный нуклеосинтез | Возникновение ядер водорода и гелия, а также лития и бериллия | 1–200 с | 109–1010 К |
| Стадия рекомбинации водорода | Вещество становится прозрачным. Образование реликтового излучения (не генерируется никакими телами современной Вселенной, открыто в 1965 г.) | 1 с – 1000000 лет | 4500–3000 К |
| Возникновение галактик | Начало возникновения звезд и галактик, скоплений галактик | 1 млрд. лет | 30 К |
| Современная эпоха | Эра доминирования энергии вакуума – темной энергии. Существование галактик и звезд. Расширение Вселенной продолжается | 13,8–14 млрд. лет | 2,725 К |
Солнечная система
Солнечная система – это спаянная силами взаимного притяжения система небесных тел, которую образуют 8 больших планет с их спутниками (уже известно более 60), несколько тысяч малых планет (или астероидов), кометы и метеорные тела.
Солнечное тяготение управляет движением всех остальных тел. Только спутники обращаются вокруг своих планет, притяжение которых из-за близости оказывается сильнее солнечного.
Возраст Солнечной системы – 4,6 млрд лет. Она образовалась из вращавшегося газопылевого облака, сжатие которого породило центральное сгущение, которое потом превратилось в Солнце.
Наша солнечная система находится в рукаве Ориона галактики Млечный Путь. С большой вероятностью существуют миллиарды других солнечных систем в нашей Галактике Млечный Путь. И существуют миллиарды галактик во Вселенной.
Мы измеряем расстояние в нашей Солнечной системе в астрономических единицах (а.е.). Одна а.е. равна расстоянию между Солнцем и Землей, которая составляет 149 597 870 км (93 млн миль).
Планеты подразделяются на 2 группы: планеты земной группы и планеты юпитерианской, или планеты-гиганты.
Планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля, Марс – формировались ближе к Солнцу и имеют большую плотность, состоят преимущественно из соединений кремния, железа.
Планеты юпитерианской группы: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун – газовые гиганты, которые формировались в критически холодных температурах. Состоят преимущественно из водорода и гелия. Атмосферы этих планет, постепенно уплотняясь, плавно переходят в жидкую мантию.
Плутон не подпадает под научное определение термина «планета», так как по размерам и свойствам он близок к ледяным спутникам планет-гигантов.
Все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении (прямом). Орбиты планет по форме близки к круговым, а плоскости орбит – к основной плоскости Солнечной системы, называемой «неизменной плоскостью Лапласа».
Геологическая картина мира
Геологическая картина мира – образ мира, сложившийся как результат научного знания о земной коре и более глубоких сферах Земли; о составе, строении, движениях и истории развития земной коры и размещении в ней полезных ископаемых.
В геологических исследованиях можно выделить три основных направления:
1. Описательная геология – описание минералов, горных пород и их типов; изучение состава, формы, размеров, взаимоотношений, последовательности залегания и других вопросов, связанных с современным размещением и составом геологических тел (слоев горных пород, гранитных массивов и др.).
2. Динамическая геология – изучение геологических процессов и их эволюции. К числу этих процессов относятся как внешние по отношению к земной коре и более глубоким геосферам (разрушение горных пород, перенос и переотложение ветром, ледниками, наземными и подземными водами; накопление осадков на дне рек, озёр, морей, океанов и др.), так и внутренние (движения земной коры, землетрясения, извержения вулканов и сопутствующие им явления).
3. Историческая геология – восстановление картины геологического прошлого Земли (историко-геологическая реконструкция). Задачи этого направления сводятся к изучению распространения и последовательности образования геологических напластований и др. геологических тел, а также к установлению последовательности различных геологических процессов и событий, например процессов тектогенеза, метаморфизма, образования и разрушения залежей полезных ископаемых, трансгрессий и регрессий морей, смены эпох оледенений эпохами межледниковий и т.д.
Все три направления геологии неразрывно связаны друг с другом и исследование каждого геологического объекта, как и любой территории, ведётся со всех трёх точек зрения, хотя каждое направление является самостоятельным в смысле основных принципов и методов исследования.
Разработка теоретических вопросов геологии тесно связана с одной из её крупнейших практических задач – прогнозом поиска и разведки полезных ископаемых и созданием минерально-сырьевой базы мирового хозяйства.
Общая характеристика Земли
Земля – третья от Солнца планета. Пятая по размеру среди всех планет Солнечной системы. Она является также крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.
Характеристики Земли:
1. По форме Земля близка к эллипсоиду, сплюснутому у полюсов и растянутому в экваториальной зоне. Средний радиус Земли 6371,032 километров, полярный – 6356,777 км, экваториальный – 6378,160 км.
2. Масса Земли 5,976·1024 кг, средняя плотность 5518 кг/м3.
3. Земля движется вокруг Солнца со средней скоростью 29,765 км/с по эллиптической, близкой к круговой орбите (эксцентриситет 0,0167).
4. Среднее расстояние от Солнца 149,6 миллионов километров.
5. Период одного обращения по орбите составляет 365,24 солнечных суток.
6. Вращение Земли вокруг собственной оси происходит со средней угловой скоростью 7,292115·10-5 рад/с, что примерно соответствует периоду в 23 часа 56 минут 4,1 секунды.
7. Линейная скорость поверхности Земли на экваторе – около 465 м/с.
8. Ось вращения наклонена к плоскости эклиптики под углом 66° 33' 22''. Этот наклон и годовое обращение Земли вокруг Солнца обусловливают исключительно важную для климата Земли смену времен года, а собственное ее вращение – смену дня и ночи.
Рис. 1.Внутреннее строение Земли
Химическая картина мира
Химическая картина мира формируется на основе четырех концептуальных систем химического знания: учения о составе вещества, структурной химии, учения о химических процессах, эволюционной химии.
Ее содержанием является
· Концептуальные знания о строении материального мира со стороны его химического содержания – учение о химической организации объектов живой и неживой природы.
· Концептуальные знания о развитии материального мира в плане его химической эволюции.
· Концептуальные знания о происхождении основных видов и форм вещества, о его химической структуре.
· Концептуальные знания о закономерностях природных процессов как процессов химического движения.
· Концептуальные знания теоретических основ химии: строение атома, учение о химической связи, катализе, реакционной способности веществ и другие направления в химии.
Развитие химии – это процесс становления концептуальных систем, причем каждая новая возникала на основе предыдущей и включала ее в себя в преобразованном виде.
Таблица 2. Концептуальные системы химических знаний
| 1. Учение о составе (1660-е гг.) | 2. Структурная химия (1800-е гг.) | 3. Учение о химических процессах (1950-е гг.) | 4. Эволюционная химия (1970-е гг.) |
| Данный уровень связан с исследованием различных свойств веществ в зависимости от их химического состава, определяемого их химическими элементами. В период с середины XVII в. до второй половины XIX в. учение о составе вещества представляло собой всю химию, представляя собой сегодня часть химии | Предполагает исследование структуры, т.е. способа взаимодействия элементов вещества. К этому периоду стало очевидно, что свойства веществ, их качественное разнообразие обуславливаются не только составом, но и структурой молекул. Этот уровень как более высокий включает в себя первый | Связан с исследованием внутренних механизмов и условий протекания химических процессов (скорость протекания процессов, температура, давление и т.п.). Химия становится наукой не только о веществах, сколько о процессах и механизмах изменения вещества | Представляет собой развитие предыдущего уровня. Он предполагает более глубокое изучение природы и условий протекания химических процессов (применение катализаторов и т.п.). На этом уровне складывается учение о самоорганизации химических процессов |
Развитие химии как науки
