Атомный уровень неживой природы

Неживая природа — это. Определение, особенности и отзывы

Природа — это емкое понятие, которое включает все окружающие нас объекты, созданные без участия человека, хотя и мы также являемся ее частью. Из школьных учебников мы с детства привыкли делить данное понятие на две отдельные категории: живая и неживая природа. Отличия между ними настолько разительные, что отличить одно от другого смогут даже дошкольники.

Что относится к живой природе? Она состоит из животных, людей, насекомых, рыб, птиц, всех растений, то есть из объектов, которые могут расти и размножаться, кушать и дышать, пить и умирать. За период существования они меняют свой внешний вид, размеры, могут болеть, страдать, чувствовать.

Неживая природа — это неизменные и постоянные объекты, которым нет надобности в питании и питье, они не плодятся и не растут. Если и происходят какие-либо изменения, то в течение длительного периода, иногда невидимы глазу человека.

Эти два вида природы настолько тесно связаны друг с другом, что вряд ли могли бы существовать отдельно. Ведь каждому живому существу необходимы тепло и свет Солнца, вода, чтобы не испытывать жажду, воздух, чтобы дышать. Ветер помогает растениям опыляться и размножаться семенами. Почва дает питательные вещества растениям, которыми потом питаются люди и животные. Можно составлять множество экологических цепочек, в каждой из которых обязательно принимает участие неживая природа. Это основа всей жизни на Земле.

Основные признаки неживой природы

Если сравнивать объекты живой и неживой природы, то сразу бросаются в глаза определенные отличительные черты, по которым можно дать четкое определение неживой природы. Это нижеперечисленные свойства:

  • Устойчивость к внешним изменениям. Даже по прошествии тысячелетий океан останется таким же синим, камень — твердым, а вершины гор будут так же надежно подпирать небесный свод. Ежедневно мы видим над своей головой днем Солнце, а ночью — Луну. Даже если в процессе выветривания или воздействия воды изменяется окружающий нас ландшафт, то происходит это не за один день, а за многие столетия.
  • Им не нужно питаться.
  • Не требуется воздух для дыхания.
  • Они не размножаются.
  • Не растут и не разрушаются самостоятельно, а также не способны передвигаться. Вы можете вполне резонно возразить, ведь реки текут, однако происходит это из-за снижения уровня поверхности земли, по которой они движутся по руслу.

Изменения в неживой природе

Перемены в существовании объектов неживой природы происходят медленно. Горы образуются в результате сдвигов литосферных плит и со временем немного увеличиваются в размерах, однако за год может высота измениться всего на 1 см. Резкие изменения в неживой природе — это катаклизмы, такие как землетрясения, извержения вулканов, затопление или ураганы. В результате воздействия ветра и воды могут разрушиться горы, измениться очертания берегов рек и озер. Камни постепенно превращаются в песок и пыль, соль может раствориться в воде.

Самым ярким преобразованием неживой природы на планете считается изменение состояния воды. Она может испаряться, подниматься в воздух, выпадать в виде осадков обратно на поверхность земли. От холода жидкость превращается в твердый камень.

Разные состояния объектов

Традиционной классификацией всех неживых объектов природы является объединение в связи с состоянием вещества. Так, можно выделить три основных группы:

  • газы;
  • жидкости;
  • твердые вещества.

Есть объекты неживой природы, например вода, которая бывает во всех перечисленных состояниях, однако в основном они сохраняют одно из свойств в течение всего периода существования. Рассмотрим подробнее, что относится к неживой природе, дальше в статье.

Твердые вещества

Тела, которые имеют большую плотность, называют твердыми. Они прекрасно сохраняют свою форму в течение длительного времени. Перечислим самые распространенные вещества такого вида:

  • горы;
  • камни;
  • минералы;
  • полезные ископаемые;
  • почва;
  • ледники;
  • песок;
  • планеты;
  • астероиды;
  • драгоценные камни.

Многие ученики при вопросе: «Солнце и Луна — это живая или неживая природа?» — ответят правильно: «Неживая». Однако давайте поразмышляем, а к каким объектам эти небесные тела можно отнести. Как всем известно, Луна — это большущий камень, который от постоянного вращения превратился в объект круглой формы. А вот насчет Солнца многие дадут не столь уверенный ответ. В некоторых источниках его классифицируют как твердое тело, однако от огромной температуры все вещества, даже металлы, на его поверхности находятся в жидком состоянии. Да и в составе солнечной структуры ученые обнаружили много газов. Так что вопрос остается без точного ответа.

Жидкости

Это текучие вещества, которые не имеют своей формы, а принимают вид сосуда, в котором находятся. Это промежуточное состояние между твердыми телами и газами. Самой распространенной жидкостью на Земле является вода.

Без нее невозможна жизнь всех живых существ. Вода является средой обитания рыб и млекопитающих, беспозвоночных и моллюсков. Благодаря воде растут растения и вообще стала возможна жизнь на планете.

Для того чтобы жидкости сохраняли свое состояние, необходима определенная температура, причем отдельная для каждого вещества. Даже твердые металлы от жара доменной печи могут принять жидкое состояние. Для продажи газ тоже переводят в жидкость, так что все состояния неживой природы очень относительны и взаимосвязаны один с другим.

Газообразные вещества не сохраняют ни объем, ни форму. Их молекулы имеют слабые связи и находятся далеко друг от друга, а также обладают большой подвижностью.

Самым распространенным на Земле газом считается воздух. Атмосфера не только служит для охраны планеты от излучения Солнца, но и участвует в дыхании всех живых существ. Без воздуха не могут жить ни люди, ни животные, ни растения. Газ есть и в недрах Земли, люди его используют в своих хозяйственных целях.

Отзывы

Объекты неживой природы не только используются людьми для личных целей, от любования ими можно получить огромное эстетическое наслаждение. Нет ни одного человека, который бы не восхищался водопадом или горными склонами, красотой океана или бушующими волнами моря во время шторма. Мы любуемся красивыми камнями и ночной Луной, радуемся летнему солнышку и, как дети, веселимся, увидев в небе после дождя радугу.

Живая или неживая природа нас окружает, человек должен ее защищать и всячески беречь ее ресурсы.

Источник



Системная организация бытия. Выделяются структурные уровни бытия: неживая природа, живая природа и социум.

Выделяются структурные уровни бытия: неживая природа, живая природа и социум.

Неживая природа представляет собой движение разнообразных элементарных частиц и полей, атомов и молекул, макроскопических тел, планетарные изменения. Можно выделить следующие последовательные структурные уровни в ней: вакуумный – субмикроэлементарный – микроэлементарный – ядерный – атомный – молекулярный – макроуровень (наш мир) – мегауровень (планеты, галактики, метагалактики и т. д.).

Живая природа – это различного рода биологические процессы и явления. Она включена в неживую природу, но начинается как бы с иного её уровня. Если в неживой природе нижней ступенью является субмикроэлементарный уровень, то здесь – молекулярный. Соответственно последовательные уровни выглядят следующим образом: молекулярный – клеточный – микроорганизменный – тканевый – организменно-популяционный – биоценозный – биосферный.

В социуме мы также можем выделить уровни: индивид – семья – коллектив – класс – нация – государство – этнос – человечество в целом. Здесь последовательность их соподчинения несколько иная, и они находятся, условно говоря, «в неоднозначно-линейных связях между собой», что порождает представление о господстве случайности и хаотичности в обществе. Социально-философский анализ общества обнаруживает наличие в его структуре основных сфер общественной жизни: материальное производство, наука, социальная, духовная и политическая сферы, имеющие соответственно свои структуры.

Необходимо выделить особый структурный уровень идей, идеалов и ценностей, которые имеют свои материальные носители (вещи, книги, электронные носители информации, живые люди и научные коллективы, общество в целом), но не могут быть полностью сведены к ним и причинно объяснены на их основе. Данный уровень можно назвать идеальным (духовным) бытием. Законы духовной жизни имеют свою ярко выраженную специфику и не могут быть сведены ни к каким социально-политическим влияниям и условиям, психологическим и биографическим факторам и т. д.

Таким образом, природный мир включает в себя в качестве подсистем и живую природу, и социум, и особые идеально-духовные образования, которые обладают иными пространственно-временными масштабами и приобретают специфические свойства по сравнению с объектами предшествующих уровней. Все это вместе является единой системой под названием мир с различными структурными уровнями. Познание этих структурных уровней осуществляется как познание соответствующих закономерностей, которые неисчерпаемы как внутри каждого уровня, так и в целом (структурная неисчерпаемость), но оно ограничено нашими научно-техническими и антропологическими возможностями.

Источник

Атомный уровень неживой природы

Согласно современным научным взглядам, глубинные структуры материального мира представлены объектами элементарного уровня. Это прежде всего элементарные частицы. За исключением электрона, исследования которого начались еще в XIX веке, все остальные были обнаружены в XX столетии. Их свойства оказались весьма необычными, резко отличающимися от свойств макротел, с которыми мы сталкиваемся в повседневном опыте. Все элементарные частицы обладают одновременно и корпускулярными, и волновыми свойствами, а закономерности их движения, изучаемые квантовой физикой, отличаются от закономерностей движения макротел, описанных в классической физике.

До открытия элементарных частиц и их взаимодействий наука разграничивала два вида материи — вещество и поле.

Еще в конце XIX-начале XX века поле определяли как непрерывную материальную среду, а вещество — как прерывное, состоящее из дискретных частиц. Однако развитие квантовой физики выявило относительность разграничительных линий между веществом и полем. Только на макроуровне, когда можно не принимать во внимание квантовые свойства полей, их можно считать непрерывными средами. Но на микроуровне поля предстают как состоящие из квантов, которые можно рассматривать в качестве частиц, обладающих одновременно и корпускулярными, и волновыми характеристиками. Например, электромагнитное поле можно представить как систему фотонов, а гравитационное поле — как систему гравитонов — гипотетических частиц, которые предсказывает квантовая теория. В то же время и частицы вещества — электроны и позитроны, мезоны и другие — уже в целом ряде задач физика рассматривает как кванты соответствующих полей (электронно-позитронного, мезонного и т. п.).

Элементарные частицы участвуют в четырех типах взаимодействия — сильном, слабом, электромагнитном и гравитационном. Только два последних типа взаимодействий проявляют себя на любых сколь угодно больших расстояниях, и поэтому им подчинены процессы не только микромира, но и макротел, планет, звезд и галактик (макро- и мегамир). Что же касается сильных и слабых взаимодействий, то они характерны только для процессов микромира. Одним из самых удивительных открытий последней трети XX века было обнаружение того, что электромагнитные и слабые взаимодействия представляют собой стороны, различные проявления единой сущности — электрослабого взаимодействия.

Элементарные частицы можно классифицировать по типам взаимодействия. Адроны (тяжелые частицы — протоны, нейтроны, мезоны и др.) участвуют во всех взаимодействиях. Лептоны (от греч. leptos — легкий; например, электрон, нейтрино и др.) не участвуют в сильных взаимодействиях, а только в электрослабых и гравитационных. Гипотетические гравитоны выступают носителями только гравитационных сил. В сильных взаимодействиях многие адроны неразличимы, они как бы на одно лицо. Например, неотличимы друг от друга нуклоны — нейтроны и протоны, все П-мезоны (Пи-мезоны) выступают как одна частица. Но когда включаются электромагнитные силы, то нуклоны расщепляются на две составляющие, а П-мезоны на три (П°, П+, П-). Подобное расщепление позволяет рассматривать частицы как проявления некоторой глубинной структуры. Поиск таких структур составляет главную цель современной физики. На этом пути наука стремится обнаружить те глубинные свойства и состояния материи, которые в конечном счете определяют эволюцию Вселенной, особенности взаимодействия и развития ее объектов.

Первым большим успехом на этом пути было открытие кварковой структуры адронов. Кварки оказались весьма экзотическими объектами не только потому, что у них дробный электрический заряд (1/3 или 2/3 от заряда электрона, принимаемого за 1). Само взаимодействие кварков, осуществляемое благодаря обмену глюонами, таково, что увеличение расстояния между кварками внутри адронов приводит к резкому возрастанию связывающих их сил. Поэтому в отличие от ранее известных элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов и др.) кварки пока не обнаружены в свободном состоянии. Они оказываются как бы запертыми внутри адронов. Но в эксперименте их можно прозондировать: при столкновении частиц больших энергий внутри адронов обнаруживается несколько своеобразных центров, на которых происходит рассеяние частиц и которые физика отождествляет с кварками.

Кварки и лептоны выступают в качестве базисных объектов в системе элементарных частиц. Они являются главным строительным материалом для вещества нашего мира, поскольку ядра атомов существуют благодаря взаимодействию кварков, а формирование электронных оболочек вокруг ядра приводит к образованию атомов.

Современная физика пока еще не создала единой теории элементарных частиц, на пути к ней сделаны лишь первые, но существенные шаги. Выявление общих глубинных структур частиц, участвующих в сильных взаимодеиствиях, и установление единства слабого и электромагнитного взаимодействий стимулировали разработку идеи объединения сильных, электрослабых и гравитационных взаимодействий в рамках единой теории. Иными словами, речь уже идет об исследовании субэлементарного уровня организации материи, о выяснении единой природы всех элементарных частиц. По-видимому, именно в закономерностях этого уровня скрыты основные тайны нашей Вселенной, предопределившие особенности ее эволюции. Вообще для современной науки характерно, что чем глубже она проникает в микромир, тем больше возможностей открывается для понимания крупномасштабной структуры Вселенной. Последняя не является вечной и неизменной, а представляет собой результат развития материи, своеобразную реализацию тех потенциальных возможностей, которые были заложены в глубинах микромира.

Элементарный уровень организации материи включает наряду с элементарными частицами еще и такой необычный физический объект, как вакуум. Физический вакуум — не пустота, а особое состояние материи. В вакуум погружены все частицы и все физические тела. В нем постоянно происходят сложные процессы, связанные с непрерывным появлением и исчезновением так называемых «виртуальных частиц».

Виртуальные частицы — это своеобразные потенции соответствующих типов элементарных частиц, их «вакуумные корни», частицы, готовые к рождению, но не рождающиеся, возникающие и исчезающие в очень короткие промежутки времени. При определенных условиях они могут вырваться из вакуума, превращаясь в «нормальные» элементарные частицы, которые живут относительно независимо от породившей их среды и могут взаимодействовать с ней.

Первые шаги по пути исследования субэлементарного уровня материи привели к принципиально новым идеям о качественном многообразии вакуума. Выяснилось, что физический вакуум способен скачком перестраивать свою структуру. Такие переходы из одного состояния к другому, связанные с резким изменением характеристик системы, в физике называют фазовыми (известным их примером служат переходы воды в пар и лед). Физический вакуум тоже оказался способным к фазовым скачкам.

Эти новые идеи современной физики микромира послужили опорой необычных представлений о развитии нашей астрономической Вселенной, о ее возникновении путем взрыва, связанного с массовым рождением элементарных частиц в результате одного из фазовых переходов вакуума. Взаимодействие объектов субэлементарного уровня и возникающих на их основе элементарных частиц служит фундаментом для образования более сложных материальных систем. Из элементарных частиц строятся атомы, которые являются качественно специфическим видом материи.

Элементарные частицы, ядра атомов, ионы (атомы, потерявшие часть электронов на электронных оболочках) могут образовать особое состояние материи, подобие газа, которое называется плазмой. Огромные плазменные тела, стянутые электромагнитными, гравитационными полями, образуют звезды, представляющие особый уровень организации материи. В их недрах протекают ядерные реакции, в ходе которых одни частицы превращаются в другие, и за счет этого звезды постоянно излучают энергию.

Звезды выступают как своеобразные кузницы атомов. Благодаря протекающим в них превращениям элементарных частиц образуются ядра атомов, на периферии же и в окрестностях звезд при понижении температуры, а также вследствие выбросов вещества из звезд при их взрывах возникают атомы. В результате взаимодействия атомов формируется следующий уровень организации материи — молекулы. За молекулами следует уровень макротел (жидких, твердых, газообразных). Особый тип макротел, который можно считать специфическим видом материи, образуют планеты — тела со сложной внутренней структурой, имеющие ядро, литосферу, а в ряде случаев атмосферу и гидросферу. Звезды и планеты составляют планетные системы.

Огромные скопления звезд, планетных систем, межзвездной пыли и газа, взаимодействующих между собой, образуют особые объекты, которые называют галактиками. Земля принадлежит к одной из таких галактик, которая представляет собой гигантскую эллипсовидную спиралеобразную систему. Основная масса звезд, относящихся к нашей галактике, сосредоточена в диске размером 100 тыс. световых лет по диаметру и толщиной в 1500 световых лет (напомним, что скорость света около 300 тыс. км/с). Наше Солнце находится на окраине галактики и вращается вокруг ее ядра, делая полный оборот за 200 млн лет (так называемый галактический год).

Ядро галактики, состоящее из очень плотного скопления звезд, разогретого межзвездного газа и пыли, а возможно, и включающее гипотетические сверхплотные тела, мы непосредственно наблюдать не можем. Солнце движется в настоящее время в той части галактического пространства, где ядро закрыто от Земли обширной пылевой туманностью. Через несколько миллионов лет Земля выйдет из-за этого «экрана», и тогда она будет подвержена излучениям, идущим от ядра. Сейчас ядро нашей галактики спокойное; оно излучает постоянный поток энергии. Но в принципе ядра галактик могут быть и активными, способными к выбросам за короткий промежуток времени (за несколько месяцев и даже недель) чрезвычайно больших количеств энергии. Не исключено, что ядро нашей галактики через определенные (хотя и весьма длительные) промежутки времени тоже может проявлять взрывную активность. Возможно, что если бы в периоды взрывных процессов Земля не была экранирована пылевыми туманностями, а была открыта, то излучения ядра влияли бы на состояние и развитие жизни на ней. Важно осознавать, что и земная жизнь, и человечество как ее часть зависят от организации космоса. Поэтому знание принципов его организации необходимо для понимания и происхождения земной жизни и наших взаимодействий с природой.

Галактики разных типов образуют скопления — системы галактик, которые представляют собой особые объекты, обладающие свойствами целостности. Если, несмотря на огромные расстояния между галактиками (в десятки, сотни миллионов и более световых лет), провести аналогию между молекулами макротела и галактиками в скоплениях, то оказывается: такие скопления можно уподобить весьма вязкой среде.

Наконец, кроме скопления галактик есть еще более высокий уровень организации материи — Метагалактика, представляющая собой систему взаимодействующих скоплений галактик. При этом они взаимодействуют так, что удаляются друг от друга с очень большими скоростями. И чем дальше отстоят они друг от друга, тем больше скорость их взаимного разбегания. Этот процесс называется расширением Метагалактики и представляет ее особое системное свойство, определяющее ее бытие. Расширение Метагалактики началось с момента ее возникновения. Согласно представлениям современной космологии, Метагалактика возникла примерно 20 млрд лет назад в результате Большого Взрыва. Сам этот взрыв наука связывает с перестройками структуры физического вакуума, с его фазовыми переходами от одного состояния к другому, которые сопровождались выделением огромных энергий. Так что рождение нашей Вселенной (Метагалактики) — не акт ее творения из ничего (как это пытаются трактовать современные теологи), а результат развития, качественных преобразований одного состояния материи в другое.

Современная наука допускает возможность возникновения и сосуществования множества миров, подобных нашей Метагалактике и называемых внеметагалактаческими объектами. Их сложные взаимоотношения образуют многоярусную Большую Вселенную — материальный мир с бесконечным разнообразием форм и видов материи. Причем не во всех этих мирах возможно то многообразие видов материи, которое возникает в истории нашей Метагалактики.

Источник

Атомный уровень неживой природы

Согласно современным научным взглядам, глубинные структуры материального мира представлены объектами элементарного уровня. Это прежде всего элементарные частицы. За исключением электрона, исследования которого начались еще в XIX веке, все остальные были обнаружены в XX столетии. Их свойства оказались весьма необычными, резко отличающимися от свойств макротел, с которыми мы сталкиваемся в повседневном опыте. Все элементарные частицы обладают одновременно и корпускулярными, и волновыми свойствами, а закономерности их движения, изучаемые квантовой физикой, отличаются от закономерностей движения макротел, описанных в классической физике.

До открытия элементарных частиц и их взаимодействий наука разграничивала два вида материи — вещество и поле.

Еще в конце XIX-начале XX века поле определяли как непрерывную материальную среду, а вещество — как прерывное, состоящее из дискретных частиц. Однако развитие квантовой физики выявило относительность разграничительных линий между веществом и полем. Только на макроуровне, когда можно не принимать во внимание квантовые свойства полей, их можно считать непрерывными средами. Но на микроуровне поля предстают как состоящие из квантов, которые можно рассматривать в качестве частиц, обладающих одновременно и корпускулярными, и волновыми характеристиками. Например, электромагнитное поле можно представить как систему фотонов, а гравитационное поле — как систему гравитонов — гипотетических частиц, которые предсказывает квантовая теория. В то же время и частицы вещества — электроны и позитроны, мезоны и другие — уже в целом ряде задач физика рассматривает как кванты соответствующих полей (электронно-позитронного, мезонного и т. п.).

Элементарные частицы участвуют в четырех типах взаимодействия — сильном, слабом, электромагнитном и гравитационном. Только два последних типа взаимодействий проявляют себя на любых сколь угодно больших расстояниях, и поэтому им подчинены процессы не только микромира, но и макротел, планет, звезд и галактик (макро- и мегамир). Что же касается сильных и слабых взаимодействий, то они характерны только для процессов микромира. Одним из самых удивительных открытий последней трети XX века было обнаружение того, что электромагнитные и слабые взаимодействия представляют собой стороны, различные проявления единой сущности — электрослабого взаимодействия.

Элементарные частицы можно классифицировать по типам взаимодействия. Адроны (тяжелые частицы — протоны, нейтроны, мезоны и др.) участвуют во всех взаимодействиях. Лептоны (от греч. leptos — легкий; например, электрон, нейтрино и др.) не участвуют в сильных взаимодействиях, а только в электрослабых и гравитационных. Гипотетические гравитоны выступают носителями только гравитационных сил. В сильных взаимодействиях многие адроны неразличимы, они как бы на одно лицо. Например, неотличимы друг от друга нуклоны — нейтроны и протоны, все П-мезоны (Пи-мезоны) выступают как одна частица. Но когда включаются электромагнитные силы, то нуклоны расщепляются на две составляющие, а П-мезоны на три (П°, П+, П-). Подобное расщепление позволяет рассматривать частицы как проявления некоторой глубинной структуры. Поиск таких структур составляет главную цель современной физики. На этом пути наука стремится обнаружить те глубинные свойства и состояния материи, которые в конечном счете определяют эволюцию Вселенной, особенности взаимодействия и развития ее объектов.

Первым большим успехом на этом пути было открытие кварковой структуры адронов. Кварки оказались весьма экзотическими объектами не только потому, что у них дробный электрический заряд (1/3 или 2/3 от заряда электрона, принимаемого за 1). Само взаимодействие кварков, осуществляемое благодаря обмену глюонами, таково, что увеличение расстояния между кварками внутри адронов приводит к резкому возрастанию связывающих их сил. Поэтому в отличие от ранее известных элементарных частиц (протонов, нейтронов, электронов и др.) кварки пока не обнаружены в свободном состоянии. Они оказываются как бы запертыми внутри адронов. Но в эксперименте их можно прозондировать: при столкновении частиц больших энергий внутри адронов обнаруживается несколько своеобразных центров, на которых происходит рассеяние частиц и которые физика отождествляет с кварками.

Кварки и лептоны выступают в качестве базисных объектов в системе элементарных частиц. Они являются главным строительным материалом для вещества нашего мира, поскольку ядра атомов существуют благодаря взаимодействию кварков, а формирование электронных оболочек вокруг ядра приводит к образованию атомов.

Современная физика пока еще не создала единой теории элементарных частиц, на пути к ней сделаны лишь первые, но существенные шаги. Выявление общих глубинных структур частиц, участвующих в сильных взаимодеиствиях, и установление единства слабого и электромагнитного взаимодействий стимулировали разработку идеи объединения сильных, электрослабых и гравитационных взаимодействий в рамках единой теории. Иными словами, речь уже идет об исследовании субэлементарного уровня организации материи, о выяснении единой природы всех элементарных частиц. По-видимому, именно в закономерностях этого уровня скрыты основные тайны нашей Вселенной, предопределившие особенности ее эволюции. Вообще для современной науки характерно, что чем глубже она проникает в микромир, тем больше возможностей открывается для понимания крупномасштабной структуры Вселенной. Последняя не является вечной и неизменной, а представляет собой результат развития материи, своеобразную реализацию тех потенциальных возможностей, которые были заложены в глубинах микромира.

Элементарный уровень организации материи включает наряду с элементарными частицами еще и такой необычный физический объект, как вакуум. Физический вакуум — не пустота, а особое состояние материи. В вакуум погружены все частицы и все физические тела. В нем постоянно происходят сложные процессы, связанные с непрерывным появлением и исчезновением так называемых «виртуальных частиц».

Виртуальные частицы — это своеобразные потенции соответствующих типов элементарных частиц, их «вакуумные корни», частицы, готовые к рождению, но не рождающиеся, возникающие и исчезающие в очень короткие промежутки времени. При определенных условиях они могут вырваться из вакуума, превращаясь в «нормальные» элементарные частицы, которые живут относительно независимо от породившей их среды и могут взаимодействовать с ней.

Первые шаги по пути исследования субэлементарного уровня материи привели к принципиально новым идеям о качественном многообразии вакуума. Выяснилось, что физический вакуум способен скачком перестраивать свою структуру. Такие переходы из одного состояния к другому, связанные с резким изменением характеристик системы, в физике называют фазовыми (известным их примером служат переходы воды в пар и лед). Физический вакуум тоже оказался способным к фазовым скачкам.

Эти новые идеи современной физики микромира послужили опорой необычных представлений о развитии нашей астрономической Вселенной, о ее возникновении путем взрыва, связанного с массовым рождением элементарных частиц в результате одного из фазовых переходов вакуума. Взаимодействие объектов субэлементарного уровня и возникающих на их основе элементарных частиц служит фундаментом для образования более сложных материальных систем. Из элементарных частиц строятся атомы, которые являются качественно специфическим видом материи.

Элементарные частицы, ядра атомов, ионы (атомы, потерявшие часть электронов на электронных оболочках) могут образовать особое состояние материи, подобие газа, которое называется плазмой. Огромные плазменные тела, стянутые электромагнитными, гравитационными полями, образуют звезды, представляющие особый уровень организации материи. В их недрах протекают ядерные реакции, в ходе которых одни частицы превращаются в другие, и за счет этого звезды постоянно излучают энергию.

Звезды выступают как своеобразные кузницы атомов. Благодаря протекающим в них превращениям элементарных частиц образуются ядра атомов, на периферии же и в окрестностях звезд при понижении температуры, а также вследствие выбросов вещества из звезд при их взрывах возникают атомы. В результате взаимодействия атомов формируется следующий уровень организации материи — молекулы. За молекулами следует уровень макротел (жидких, твердых, газообразных). Особый тип макротел, который можно считать специфическим видом материи, образуют планеты — тела со сложной внутренней структурой, имеющие ядро, литосферу, а в ряде случаев атмосферу и гидросферу. Звезды и планеты составляют планетные системы.

Огромные скопления звезд, планетных систем, межзвездной пыли и газа, взаимодействующих между собой, образуют особые объекты, которые называют галактиками. Земля принадлежит к одной из таких галактик, которая представляет собой гигантскую эллипсовидную спиралеобразную систему. Основная масса звезд, относящихся к нашей галактике, сосредоточена в диске размером 100 тыс. световых лет по диаметру и толщиной в 1500 световых лет (напомним, что скорость света около 300 тыс. км/с). Наше Солнце находится на окраине галактики и вращается вокруг ее ядра, делая полный оборот за 200 млн лет (так называемый галактический год).

Ядро галактики, состоящее из очень плотного скопления звезд, разогретого межзвездного газа и пыли, а возможно, и включающее гипотетические сверхплотные тела, мы непосредственно наблюдать не можем. Солнце движется в настоящее время в той части галактического пространства, где ядро закрыто от Земли обширной пылевой туманностью. Через несколько миллионов лет Земля выйдет из-за этого «экрана», и тогда она будет подвержена излучениям, идущим от ядра. Сейчас ядро нашей галактики спокойное; оно излучает постоянный поток энергии. Но в принципе ядра галактик могут быть и активными, способными к выбросам за короткий промежуток времени (за несколько месяцев и даже недель) чрезвычайно больших количеств энергии. Не исключено, что ядро нашей галактики через определенные (хотя и весьма длительные) промежутки времени тоже может проявлять взрывную активность. Возможно, что если бы в периоды взрывных процессов Земля не была экранирована пылевыми туманностями, а была открыта, то излучения ядра влияли бы на состояние и развитие жизни на ней. Важно осознавать, что и земная жизнь, и человечество как ее часть зависят от организации космоса. Поэтому знание принципов его организации необходимо для понимания и происхождения земной жизни и наших взаимодействий с природой.

Галактики разных типов образуют скопления — системы галактик, которые представляют собой особые объекты, обладающие свойствами целостности. Если, несмотря на огромные расстояния между галактиками (в десятки, сотни миллионов и более световых лет), провести аналогию между молекулами макротела и галактиками в скоплениях, то оказывается: такие скопления можно уподобить весьма вязкой среде.

Наконец, кроме скопления галактик есть еще более высокий уровень организации материи — Метагалактика, представляющая собой систему взаимодействующих скоплений галактик. При этом они взаимодействуют так, что удаляются друг от друга с очень большими скоростями. И чем дальше отстоят они друг от друга, тем больше скорость их взаимного разбегания. Этот процесс называется расширением Метагалактики и представляет ее особое системное свойство, определяющее ее бытие. Расширение Метагалактики началось с момента ее возникновения. Согласно представлениям современной космологии, Метагалактика возникла примерно 20 млрд лет назад в результате Большого Взрыва. Сам этот взрыв наука связывает с перестройками структуры физического вакуума, с его фазовыми переходами от одного состояния к другому, которые сопровождались выделением огромных энергий. Так что рождение нашей Вселенной (Метагалактики) — не акт ее творения из ничего (как это пытаются трактовать современные теологи), а результат развития, качественных преобразований одного состояния материи в другое.

Современная наука допускает возможность возникновения и сосуществования множества миров, подобных нашей Метагалактике и называемых внеметагалактаческими объектами. Их сложные взаимоотношения образуют многоярусную Большую Вселенную — материальный мир с бесконечным разнообразием форм и видов материи. Причем не во всех этих мирах возможно то многообразие видов материи, которое возникает в истории нашей Метагалактики.

Источник

Adblock
detector