Содержание

Введение 3
1. Современные науки о мегамире 5

1.1. Астрономия как наука. 5
1.2. Космология как учение о вселенной 6
1.3. Теория относительности и космология. 7

2. Вселенная как система объектов 9

2.1. Общая характеристика Вселенной. 9
2.2. Понятия галактики, метагалактики. 10
2.3. Теории эволюции Вселенной. 12

3. Космические объекты 14

3.1. Типы космических объектов: звезды, планеты, малые тела. Межзвездная среда. 14
3.2. Звезды: образование, эволюция, характеристики. Классификация. Понятия сверхновых звезд, пульсаров, черных дыр. 15
3.3. Концепция «Большого взрыва». 18

4. Солнечная система 19

4.1. Строение Солнечной системы. 19
4.2. Солнце, происхождение, эволюция, характеристика. 21
4.3. Проблема жизни во вселенной. 22

Заключение 25
Список литературы 26

Введение

Огромное практическое значение науки в XX в. сделало ее той областью знания, к которой массовое сознание испы-тывает глубокое уважение. Слово науки весомо, и оттого рисуемая ею картина Вселенной часто принимается за точ-ную фотографию реальной действительности, как она есть на самом деле, независи-мо от нас. Ведь наука и претендует на эту роль - бесстра-стного и точного зеркала, отражающего мир в строгих понятиях и стройных математических вычислениях. Однако за привычным, коренящимся еще в эпохе Просвещения доверием к выводам науки, часто забывается, что она - развивающаяся и подвижная система знаний, что способы видения, присущие ей, изменчивы. А это означает, что сегодняшняя картина Вселенной не равна вчерашней. Повседневное сознание все еще живет научной картиной прошлых лет и веков, а сама наука уже убежала далеко вперед и рисует порой вещи столь парадоксальные, что сама ее объективность и беспристрастность начинает казаться мифом.

1. Современные науки о мегамире

Звезды изучает астрономия - наука о строении и развитии космических тел и их систем. Ходж П., Революция в астрономии. - «Владос», М., 1972. С. 38

Эта классическая наука переживает в XX в. свою вторую молодость в связи с бурным развитием техники наблюдений - основного своего метода исследований: телескопов-рефлектор в, приемников излучения (антенн) и т.п. В СССР в 1974 г. вступил в действие в Ставропольском крае рефлектор с диаметром зеркала 6 м, собирающий света в миллионы раз больше, чем человеческий глаз.

В астрономии исследуются радиоволны, свет, инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское излучение и гамма-лучи. Астрономия делится на небесную механику, радиоастрономию, астрофизику и другие дисциплины.

Особое значение приобретает в настоящее время астрофизика - часть астрономии, изучающая физические и химические явления, происходящие в небесных телах, их системах и в космическом пространстве. В отличие от физики, в основе которой лежит эксперимент, астрофизика основывается главным образом на наблюдениях. Но во многих случаях условия, в которых находится вещество в небесных телах и системах отличается от доступных современным лабораториям. Благодаря этому астрофизические исследования приво-дят к открытию новых физических закономерностей.

Собственное значение астрофизики определяется тем, что в настоящее время основное внимание в релятивистской космологии переносится на физику Вселенной - состояние вещества и физические процессы, идущие на разных стадиях расширения Вселенной, вклю-чая наиболее ранние стадии.

Один из основных методов астрономии - спектральный анализ. Если пропустить луч белого солнечного света через узкую щель, а затем сквозь стеклянную трехгранную призму, он рас-падается на составляющие цвета и на экране появится радужная цветовая полоска с постепенным переходом от красного к фиолетовому - непрерывный спектр. Красный конец спектра образован лучами, наименее отклоняющимися при прохождении через призму, фиолетовый - наиболее отклоняемыми. Каждому химическому элементу соответствуют вполне определенные спектральные линии, что и позволяет использовать данный метод для изучения веществ.

К сожалению, коротковолновые излучения - ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи - не проходят сквозь атмосферу Земли, и здесь на помощь астрономам приходит наука, которая до недавнего времени рассматривалась как, прежде всего техническая - космонавтика, обеспечивающая освоение космоса для нужд человечества с использованием летательных аппаратов.

1.2. Космология как учение о вселенной

Вселенную в целом изучает космология (т.е. наука о Кос-мосе). Слово это тоже не случайно. Хотя сейчас космосом называют все, находящееся за пределами атмосферы Земли, не так было в Древней Греции. Космос тогда принимался как «порядок», «гар-мония», в противоположность хаосу - «беспорядку». Таким образом, десмология, в основе своей, как и подобает науке, открывает упорядоченность нашего мира и нацелена на поиск законов его функ-ционирования. Открытие этих законов и представляет собой цель изучения Вселенной как единого упорядоченного целого.

Это изучение зиждется на нескольких предпосылках. Во-пер-вых, формулируемые физикой универсальные законы функцио-нирования мира считаются действующими во всей Вселенной. Шкловский К.С., Звезды, их рождение, жизнь и смерть. - «Юристь», М., 1999. С. 421

Во-вторых, производимые астрономами наблюдения тоже признаются распространимыми на всю Вселенную. И, в-третьих, истинными признаются только те выводы, которые не противоречат возможности существования самого наблюдателя, т.е. человека.

Выводы космологии называются моделями происхождения и раз-вития Вселенной. Дело в том, что одним из основных принципов современного естествознания является пред-ставление о возможности проведения в любое время управляемого и воспроизводимого эксперимента над изучаемым объектом. Только если можно провести бесконечное в принципе количество экспериментов, и все они приводят к одному результату, на основе этих экспериментов делают заключение о наличии закона, которому подчиняется функционирование данного объекта. Лишь в этом случае результат считается вполне достоверным с научной точки зрения.

Принято считать, что основные положения современной космологии - науки о строении и эволюции Вселенной - начали формироваться после создания в 1917 г. А. Эйнштейном первой релятивистской модели, основанной на теории гравитации и претендовавшей на описание всей Вселенной. Данная модель характеризовала статическую Вселенную и, как показали астрофизические наблюдения, оказалась неверной.

1.3. Теория относительности и космология.

Вселенная могла образоваться из «ничего», т.е. из «воз-бужденного вакуума». Такая гипотеза, конечно, не является решаю-щим подтверждением существования Бога. Ведь все это могло про-изойти в соответствии с законами физики естественным путем без вмешательства извне каких-либо идеальных сущностей. И в этом случае научные гипотезы не подтверждают и не опровергают рели-гиозные догмы, которые лежат по ту сторону эмпирически под-тверждаемого и опровергаемого естествознания.

На этом удивительное в современной физике не кончается. Отвечая на просьбу журналиста изложить суть теории относитель-ности в одной фразе, Эйнштейн сказал: «Раньше полагали, что если бы из Вселенной исчезла вся материя, то пространство и вре-мя сохранились бы; теория относительности утверждает, что вмес-те с материей исчезли бы также пространство и время». Новиков И.Д., Как взорвалась Вселенная. - «Наука», М., 1988. С.153

Перенеся этот вывод на модель расширяющейся Вселенной, можно заклю-чить, что до образования Вселенной не было ни пространства, ни времени.

Отметим, что теория относительности соответствует двум раз-новидностям модели расширяющейся Вселенной. В первой из них кривизна пространства-времени отрицательна или в пределе равна нулю; в этом варианте все расстояния со временем неограниченно возрастают. Во второй разновидности модели кривизна положи-тельна, пространство конечно, и в этом случае расширение со вре-менем заменяется сжатием. В обоих вариантах теория относитель-ности согласуется с нынешним эмпирически подтвержденным рас-ширением Вселенной.

Досужий ум неизбежно задается вопросами: что же было тогда, когда не было ничего и что находится за пределами расширения? Первый вопрос очевидно противоречив сам по себе, второй выходит за рамки конкретной науки. Астроном может сказать, что как ученый он не вправе отвечать на такие вопросы. Но поскольку они все же возникают, формулируются и возможные обоснования от-ветов, которые являются не столько научными, сколько натурфи-лософскими.

Так, проводится различие между терминами «бесконечный» и «безграничный». Примером бесконечности, которая не безгранич-на, служит поверхность Земли: мы можем идти по ней бесконечно долго, но, тем не менее, она ограничена атмосферой сверху и зем-ной корой снизу. Вселенная также может быть бесконечной, но ограниченной. С другой стороны, известна точка зрения, в соот-ветствии с которой в материальном мире не может быть ничего бесконечного, потому что он развивается в виде конечных систем с петлями обратной связи, которыми эти системы создаются в процессе преобразования среды.

2. Вселенная как система объектов

2.1. Общая характеристика Вселенной.

Вселенная представляет собой самую крупную вещественную систему, т. е. систему объектов, состоящих из вещества. Иногда понятие «вещество» отождествляют с понятием «материя». Такое отождествление может привести к ошибочным заключениям. Материя - понятие самое общее, в то время как вещество - это лишь одна из форм ее существования. В современном представлении различают три взаимосвязанных фор-мы материи: вещество, поле и физический вакуум. Вещество состоит из дискретных частиц, проявляющих волновые свойства. Для микрочастиц характерна двой-ственная корпускулярно-волнов я природа. Физический вакуум, его свойства пока познаны намного хуже многих вещественных систем и структур. По современному определению, физический вакуум - это нулевые флуктуирующие поля, с которыми связаны виртуаль-ные частицы. Физический вакуум обнаруживается при взаимодействии с веществом на его глубинных уровнях. Предполагается, что вакуум и вещество неразделимы и ни одна вещественная частица не может быть изоли-рована от его присутствия и влияния. В соответствии с концепцией самоорганизации физический вакуум выступает в роли внешней среды для Вселенной.

Значение термина «Вселенная» уже и приобрело специфически научное звучание. Новиков И.Д., Как взорвалась Вселенная. - «Наука», М., 1988. С. 453

Вселенная - место вселения человека, доступное эмпирическому наблюдению. Постепенное сужение научного значения термина «Вселенная» вполне понятно, так как естествознание, в отличие от философии, имеет дело только с тем, что эмпирически проверяемо современными научными методами.

К Вселенной это методологическое правило остается неприменимым. Наука формулирует универсальные законы, а Вселенная уникальна. Это противоречие, которое требует считать все заключения о происхождении и развитии Вселенной не законами, а лишь моделями, т.е. возможными вариантами объяснения. Строго говоря, все законы и научные теории являются моделями, поскольку они могут быть заменены в процессе развития науки другими концепциями, но модели Вселенной как бы в большей степени модели, чем многие иные научные утверждения.

2.2. Понятия галактики, метагалактики.

Мы знаем, что наше Солнце дает необходимую для нашего существования энергию. Галактики, и Солнце не только обеспечивает нас энергией. Астрономические наблюдения показывают, что из ядер галактик происходит непрерывное исте-чение водорода. Таким образом, ядра галактик являются фабрика-ми по производству основного строительного материала Вселенной - водорода

Водород, атом которого состоит из одного протона в ядре и одного электрона на его орбите, является самым простым «кирпи-чиком», из которого в недрах звезд образуются в процессе атомных реакций более сложные атомы. Причем оказывается, что звезды совершенно не случайно имеют различную величину. Чем больше масса звезды, тем более сложные атомы синтезируются в ее недрах.

Наше Солнце как обычная звезда «производит» только гелий из водорода, очень массивные звезды «производят» углерод - главный «кирпичик» живого вещества. Вейнберг С., Первые три минуты. - «Владос», М., 1981. С. 198

Вот для чего нужны галактики и звезды. А для чего нужна Земля? Она производит все необходимые вещества для поддержания жизни человека. А для чего существует человек? На этот вопрос не может ответить наука, но она может заставить нас еще раз задуматься над ним.

Если «зажигание» звезд кому-то нужно, то может и человек кому-то нужен? Научные данные помогают нам сформулировать представление о нашем предназначении, о смысле нашей жизни. Обращаться при ответе на эти вопросы к эволюции Вселенной - это, значит, мыслить космически. Естествознание учит мыслить кос-мически, в то же время, не отрываясь от реальности нашего бытия.

Вопрос об образовании и строении галактик - следующий важ-ный вопрос происхождения Вселенной. Его изучает не только кос-мология как наука о Вселенной - едином целом, но также и космогония - область науки, в которой изучается происхождение и развитие космических тел и их систем.

Галактика представляет собой гигантские скопления звезд и их систем, имеющие свой центр и различную, не только сферическую, но часто спиралевидную, эллиптическую, сплюснутую или вообще неправильную форму. Галактик миллиарды и в каж-дой из них насчитываются миллиарды звезд.

Наша галактика называется Млечный Путь и состоит из 150 млрд. звезд. Хойл Ф., Галактики, ядра и квазары. - «Издательство Мир», М., 1968. С. 196

Она состоит из ядра и нескольких спиральных ветвей. Ее размеры - 100 тыс. световых лет. Большая часть звезд нашей галактики сосредоточена в гигантском «диске» толщиной около 1500 световых лет. На расстоянии около 30 тыс. световых лет от центра галактики расположено Солнце.

Ближайшая к нашей галактике - «туманность Андромеды». Она названа так потому, что именно в созвездии Андромеды в 1917г. был открыт первый внегалактический объект. Его принадлежность к другой галактике была доказана в 1923 г. Э. Хабблом, нашедшим путем спектрального анализа в этом объекте звезды. Позже были обнаружены звезды и в других туманностях.

А в 1963 г. были открыты квазары - самые мощные источники радиоизлучения во Вселенной со светимостью в сотни раз большей светимости галактик и размерами в десятки раз меньшими их. Было предположено, что квазары представляют собой ядра новых галактик и, стало быть, процесс образования галактик продолжается и поныне.

2.3. Теории эволюции Вселенной.

Эволюция Вселенной, начиная с Большого взрыва, рассматривается как совместное развитие микро - и мак-роявлений, включающее процессы дифференциации и усложнения в микро - и макроветвях эволюции.

Наша Вселенная участвует в закономерном эволюционном процессе.

Но было бы ошибкой процесс эволюции Вселенной, равно, как и всякой другой материальной системы, отождествлять лишь с одной прогрессивной ветвью развития. Развитие всегда состоит из двух ветвей или этапов - прогрессивного и регрессивного, которые объединяются одной общей характеристикой: не-обратимостью происходящих в них изменений.

Состояние вещества и ход физических процессов, сами понятия о времени и пространстве в “ранний” период эволюции Вселенной, когда плотность была грандиозна, еще недо-статочно ясны и, вероятно, существенно отличаются от понятий физики сегодняшнего дня.

Но качественные изменения во Вселенной происходили не только в далеком прошлом. Имеются теоретические предположения, что при определенных условиях эволюция звезд приводит к образованию так называемых “черных дыр”. Поле тяжести у поверхности этих дыр так велико, что силы гравитации “сковы-вают” в этой части пространства все виды лу-чистой энергии, в том числе и свет. Поэтому эти массивные звезды становятся невидимыми, если только на них не падает вещество извне. Выяснение того, как при этом все же обнаружить “черные дыры”, является одной из интереснейших задач современной астрофизики.

Вселенная - это материальный мир, рассматриваемый со стороны его астрономических аспектов. Существуют разные модели Вселенной: “Вселенная Эйнштейна”, “Вселенная Фридмана”, “Вселенная Леметра”, “Вселенная Наана”, “Вселенная Зельманова”, соответствующие разным представлениям о ней как в целом.

Современная картина эволюционирующей Вселенной - не только расширяющейся, но и буквально “взрывающейся”, - пожалуй, так же мало похожа на картину статичной Вселенной, которую рисовала астрономия начала XX в., как современные представления о взаимопревращаемости атомов и элементарных частиц на неделимые атомы классической физики. Новиков И.Д., Как взорвалась Вселенная. - «Наука», М., 1988. С. 458

Научная постановка вопроса об истории Вселенной - одно из важнейших завоеваний современной науки. Астрономия использует наблюдения с помощью телескопов, исследует спектры далеких небесных тел, изучает ра-диоволны, приходящие из самых отдаленных областей. Выводы из этих наблюдений дела-ются с учетом законов природы, изученных в земных лабораториях. Мы используем данные о спектрах атомов, о законах излучения и распространения радиоволн. Мы применяем к Вселенной и к огромным скоплениям звезд теорию всемирного тяготения, проверенную в земных условиях и в Солнечной системе, в частности по движению созданных человеком космических аппаратов.

Большим достижением нашего века является установление факта эволюции, изменяемой Вселенной. Звезды расходуют свой запас горючего - водорода. Горение здесь заключа-ется в превращении водорода в гелий путем ядерных реакций. Удаляются друг от друга огромные скопления звезд. Частью такого скопления является и наша Галактика с ее 100 тыс. млн. звезд. Нужно только помнить, что ни сама Земля, ни Солнечная система, ни Галактика не расширяются.

3. Космические объекты

3.1. Типы космических объектов: звезды, планеты, малые тела. Межзвездная среда.

В 1963 г. на очень больших расстояниях от нашей Галактики, на границе наблюдаемой Вселенной, были обнаружены удивительные объекты, получившие название квазаров.