In der modernen Wissenschaft basieren Vorstellungen über die Struktur der materiellen Welt auf einem systematischen Ansatz, nach dem jedes Objekt der materiellen Welt, sei es ein Atom, ein Planet usw. kann als System betrachtet werden - ein komplexes Gebilde, das Komponenten, Elemente und Verbindungen zwischen ihnen enthält. Das Element bedeutet in diesem Fall den minimalen, weiter unteilbaren Teil des gegebenen Systems.

Die Menge der Verbindungen zwischen den Elementen bildet die Struktur des Systems, stabile Verbindungen bestimmen die Ordnung des Systems. Horizontale Verbindungen - koordinieren, sorgen für Korrelation (Konsistenz) des Systems, kein Teil des Systems kann sich ändern, ohne andere Teile zu ändern. Vertikale Verbindungen sind Unterordnungsverbindungen, einige Elemente des Systems sind anderen untergeordnet. Das System hat ein Zeichen der Integrität - das bedeutet, dass alle seine Bestandteile, wenn sie zu einem Ganzen kombiniert werden, eine Qualität bilden, die nicht auf die Qualitäten einzelner Elemente reduziert werden kann. Nach moderner wissenschaftlicher Auffassung sind alle natürlichen Objekte geordnete, strukturierte, hierarchisch organisierte Systeme.

Im allgemeinsten Sinne des Wortes bezieht sich "System" auf jedes Objekt oder jedes Phänomen der Welt um uns herum und repräsentiert die Beziehung und Interaktion von Teilen (Elementen) im Rahmen des Ganzen. Die Struktur ist die interne Organisation des Systems, die zur Verbindung seiner Elemente zu einem Ganzen beiträgt und ihm einzigartige Eigenschaften verleiht. Die Struktur bestimmt die Reihenfolge der Elemente eines Objekts. Elemente sind alle Phänomene, Prozesse sowie alle Eigenschaften und Beziehungen, die in einer Art gegenseitiger Verbindung und Beziehung zueinander stehen.

Beim Verständnis der strukturellen Organisation der Materie spielt der Begriff „Entwicklung“ eine wichtige Rolle. Das Konzept der Entwicklung der unbelebten und lebendigen Natur wird als irreversible gerichtete Veränderung der Struktur von Naturobjekten angesehen, da die Struktur den Organisationsgrad der Materie ausdrückt. Die wichtigste Eigenschaft einer Struktur ist ihre relative Stabilität. Struktur ist eine allgemeine, qualitativ definierte und relativ stabile Ordnung interner Beziehungen zwischen den Subsystemen eines bestimmten Systems. Der Begriff „Organisationsebene“ umfasst im Gegensatz zum Begriff „Struktur“ die Vorstellung einer Veränderung der Strukturen und ihrer Abfolge im Verlauf der historischen Entwicklung des Systems vom Moment seiner Entstehung an. Während die Änderung der Struktur zufällig und nicht immer zielgerichtet sein kann, erfolgt die Änderung der Organisationsebene auf eine notwendige Weise.

Systeme, die den entsprechenden Organisationsgrad erreicht haben und eine bestimmte Struktur haben, erwerben die Fähigkeit, Informationen zu nutzen, um ihren Organisationsgrad durch Kontrolle unverändert zu halten (oder zu erhöhen) und zur Konstanz (oder Abnahme) ihrer Entropie beizutragen (Entropie ist ein Maß für Unordnung). Bis vor kurzem konnten die Naturwissenschaften und andere Wissenschaften auf eine ganzheitliche, systematische Herangehensweise an ihre Untersuchungsgegenstände verzichten, ohne die Untersuchung der Prozesse der Bildung stabiler Strukturen und der Selbstorganisation zu berücksichtigen.

Gegenwärtig werden die in der Synergetik untersuchten Probleme der Selbstorganisation in vielen Wissenschaften von der Physik bis zur Ökologie relevant.

Aufgabe der Synergetik ist es, die Gesetzmäßigkeiten des Organisationsaufbaus, der Ordnungsentstehung zu verdeutlichen. Anders als in der Kybernetik stehen hier nicht die Prozesse des Managements und Austauschs von Informationen im Vordergrund, sondern die Prinzipien des Aufbaus einer Organisation, ihrer Entstehung, Entwicklung und Selbstkomplikation (G. Haken). Die Frage der optimalen Anordnung und Organisation ist besonders akut bei der Untersuchung globaler Probleme - Energie, Umwelt und viele andere, die den Einsatz riesiger Ressourcen erfordern.

Moderne Ansichten über die strukturelle Organisation der Materie

In der klassischen Naturwissenschaft wurde die Lehre von den Prinzipien der strukturellen Organisation der Materie durch den klassischen Atomismus repräsentiert. Die Ideen des Atomismus dienten als Grundlage für die Synthese allen Wissens über die Natur. Im 20. Jahrhundert erfuhr die klassische Atomistik einen radikalen Wandel.

Moderne Prinzipien der strukturellen Organisation von Materie sind mit der Entwicklung von Systemkonzepten verbunden und umfassen einige konzeptionelle Kenntnisse über das System und seine Eigenschaften, die den Zustand des Systems, sein Verhalten, seine Organisation und Selbstorganisation, seine Interaktion mit der Umwelt und seine Zweckmäßigkeit charakterisieren und Vorhersagbarkeit des Verhaltens und anderer Eigenschaften.

Die einfachste Klassifizierung von Systemen ist ihre Unterteilung in statisch und dynamisch, die trotz ihrer Bequemlichkeit immer noch bedingt ist, weil. Alles auf der Welt ist in ständiger Veränderung. Dynamische Systeme werden in deterministische und stochastische (probabilistische) Systeme unterteilt. Diese Klassifizierung basiert auf der Natur der Vorhersage der Dynamik des Verhaltens von Systemen. Solche Systeme werden in der Mechanik und Astronomie untersucht. Im Gegensatz dazu befassen sich stochastische Systeme, die üblicherweise als probabilistisch-statistisch bezeichnet werden, mit massiven oder sich wiederholenden zufälligen Ereignissen und Phänomenen. Daher sind die Vorhersagen in ihnen nicht zuverlässig, sondern nur probabilistisch.

Je nach Art der Wechselwirkung mit der Umwelt werden offene und geschlossene (isolierte) Systeme unterschieden, manchmal auch teilweise offene Systeme. Eine solche Einstufung ist meist bedingt, denn Der Begriff geschlossener Systeme entstand in der klassischen Thermodynamik als eine gewisse Abstraktion. Die überwiegende Mehrheit, wenn nicht alle Systeme sind Open Source.

Viele komplexe Systeme finden sich in soziale Welt, sind zielgerichtet, d.h. sich auf das Erreichen eines oder mehrerer Ziele konzentrieren, und in verschiedenen Subsystemen und auf verschiedenen Ebenen der Organisation können diese Ziele unterschiedlich sein und sogar miteinander in Konflikt geraten.

Die Klassifizierung und Untersuchung von Systemen ermöglichte die Entwicklung einer neuen Erkenntnismethode, die als Systemansatz bezeichnet wurde. Die Anwendung von Systemideen auf die Analyse wirtschaftlicher und sozialer Prozesse trug zur Entstehung der Spiel- und Entscheidungstheorie bei. Der bedeutendste Schritt in der Entwicklung der Systemmethode war die Entstehung der Kybernetik als allgemeine Theorie der Kontrolle in technischen Systemen, lebenden Organismen und der Gesellschaft. Obwohl es schon vor der Kybernetik getrennte Kontrolltheorien gab, ermöglichte die Schaffung eines einheitlichen interdisziplinären Ansatzes, tiefere und allgemeinere Kontrollmuster als Prozess der Akkumulation, Übertragung und Transformation von Informationen aufzudecken. Die Steuerung selbst erfolgt mit Hilfe von Algorithmen, für deren Verarbeitung Computer eingesetzt werden.

Die universelle Systemtheorie, die die grundlegende Rolle der Systemmethode bestimmt, drückt einerseits die Einheit der materiellen Welt und andererseits die Einheit der wissenschaftlichen Erkenntnis aus. Eine wichtige Folge dieser Betrachtung materieller Prozesse war die Einschränkung der Rolle der Reduktion in der Erkenntnis von Systemen. Es wurde deutlich, dass je mehr sich einige Prozesse von anderen unterscheiden, je qualitativ heterogener sie sind, desto schwieriger ist es, sie zu reduzieren. Daher können die Gesetze komplexerer Systeme nicht vollständig auf die Gesetze niedrigerer Formen oder einfacherer Systeme reduziert werden. Als Gegenpol zum reduktionistischen Ansatz entsteht ein ganzheitlicher Ansatz (von griech. holos – das Ganze), wonach das Ganze den Teilen immer vorausgeht und immer wichtiger ist als die Teile.

Jedes System ist ein Ganzes, das aus seinen miteinander verbundenen und interagierenden Teilen besteht. Daher kann der Prozess der Erkenntnis natürlicher und sozialer Systeme nur erfolgreich sein, wenn die Teile und das Ganze in ihnen nicht gegensätzlich, sondern in Wechselwirkung miteinander untersucht werden.

Die moderne Wissenschaft betrachtet Systeme als komplex, offen und mit vielen Möglichkeiten für neue Wege der Entwicklung. Die Entwicklungs- und Funktionsprozesse eines komplexen Systems haben den Charakter der Selbstorganisation, d.h. die Entstehung eines intern koordinierten Funktionierens aufgrund interner Verbindungen und Verbindungen mit der externen Umgebung. Selbstorganisation ist ein naturwissenschaftlicher Ausdruck des Prozesses der Selbstbewegung von Materie. Die Fähigkeit zur Selbstorganisation besitzen Systeme der belebten und unbelebten Natur sowie künstliche Systeme.

Im modernen wissenschaftlich fundierten Konzept der systemischen Organisation der Materie werden üblicherweise drei Strukturebenen der Materie unterschieden:

• Mikrokosmos - die Welt der Atome und Elementarteilchen - extrem kleine, direkt nicht beobachtbare Objekte mit einer Größe von 10 -8 cm bis 10-16 cm und einer Lebensdauer von unendlich bis 10-24 s.
• der Makrokosmos ist die Welt stabiler Formen und menschengroßer Werte: irdische Entfernungen und Geschwindigkeiten, Massen und Volumina; die dimension von makroobjekten ist vergleichbar mit der skala menschlicher erfahrung - räumliche dimensionen von millimeterbruchteilen bis kilometern und zeitliche messungen von sekundenbruchteilen bis zu jahren.
• Megaworld - die Welt des Weltraums (Planeten, Sternkomplexe, Galaxien, Metagalaxien); die Welt der riesigen kosmischen Skalen und Geschwindigkeiten, die Entfernung wird in Lichtjahren gemessen und die Zeit in Millionen und Milliarden von Jahren;

Das Studium der Hierarchie der Strukturebenen der Natur ist mit der Lösung des schwierigsten Problems der Bestimmung der Grenzen dieser Hierarchie sowohl in der Megawelt als auch in der Mikrowelt verbunden. Die Objekte jeder nachfolgenden Stufe entstehen und entwickeln sich als Ergebnis der Vereinigung und Differenzierung bestimmter Gruppen von Objekten der vorherigen Stufe. Systeme werden immer abgestufter. Die Komplexität des Systems steigt nicht nur, weil die Anzahl der Ebenen zunimmt. Von wesentlicher Bedeutung ist die Entwicklung neuer Beziehungen zwischen den Ebenen und mit der Umgebung, die solchen Objekten und ihren Assoziationen gemeinsam ist.

Die Mikrowelt als Unterebene der Makrowelten und Megawelten hat völlig einzigartige Eigenschaften und kann daher nicht durch Theorien beschrieben werden, die sich auf andere Ebenen der Natur beziehen. Insbesondere diese Welt ist von Natur aus paradox. Für ihn gilt der Grundsatz „besteht aus“ nicht. Wenn also zwei Elementarteilchen kollidieren, entstehen keine kleineren Teilchen. Nach der Kollision zweier Protonen entstehen viele weitere Elementarteilchen – darunter Protonen, Mesonen, Hyperonen. Das Phänomen der "Mehrfachproduktion" von Teilchen wurde von Heisenberg erklärt: Während der Kollision wird eine große kinetische Energie in Materie umgewandelt, und wir beobachten die mehrfache Geburt von Teilchen. Die Mikrowelt wird aktiv untersucht. Waren vor 50 Jahren nur 3 Arten von Elementarteilchen bekannt (Elektron und Proton als kleinste Teilchen der Materie und Photon als kleinster Energieanteil), so sind heute etwa 400 Teilchen entdeckt worden. Die zweite paradoxe Eigenschaft des Mikrokosmos hängt mit der dualen Natur eines Mikropartikels zusammen, das sowohl eine Welle als auch ein Korpuskel ist. Daher kann es räumlich und zeitlich nicht streng eindeutig lokalisiert werden. Diese Eigenschaft spiegelt sich im Prinzip der Heisenbergschen Unschärferelation wider.

Die vom Menschen beobachteten Ebenen der materiellen Organisation werden unter Berücksichtigung der natürlichen Bedingungen der menschlichen Besiedlung beherrscht, d.h. unter Berücksichtigung unserer irdischen Gesetze. Dies schließt jedoch die Annahme nicht aus, dass Formen und Zustände von Materie, die durch völlig andere Eigenschaften gekennzeichnet sind, auf Ebenen existieren können, die weit genug von uns entfernt sind. In dieser Hinsicht begannen die Wissenschaftler, geozentrische und nicht-geozentrische Materialsysteme zu unterscheiden.

Geozentrische Welt – die Bezugs- und Grundwelt der Newtonschen Zeit und des euklidischen Raums, wird durch eine Reihe von Theorien beschrieben, die sich auf Objekte im Maßstab der Erde beziehen. Nicht geozentrische Systeme - spezieller Typ objektive Realität, gekennzeichnet durch andere Arten von Attributen, anderen Raum, Zeit, Bewegung als irdische. Es wird angenommen, dass die Mikrowelt und die Megawelt Fenster in nicht-geozentrische Welten sind, was bedeutet, dass ihre Gesetzmäßigkeiten zumindest entfernt eine andere Art von Interaktion imaginieren lassen als im Makrokosmos oder in der geozentrischen Art der Realität .

Das Sonnensystem aus der Sicht eines Künstlers. Die Entfernungsskalen von der Sonne werden nicht eingehalten

Es gibt keine strenge Grenze zwischen der Megawelt und der Makrowelt. Üblicherweise wird angenommen, dass sie ab Entfernungen von etwa 10 7 und Massen von 10 20 kg beginnt. Die Erde kann als Bezugspunkt für den Beginn der Megawelt dienen. Da es in der Megawelt um große Entfernungen geht, werden spezielle Einheiten für ihre Messung eingeführt: eine astronomische Einheit, ein Lichtjahr und ein Parsec.

astronomische Einheit(au) – die durchschnittliche Entfernung von der Erde zur Sonne.

Lichtjahr ist die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt.

Parsec(Parallaxe Sekunde) – der Abstand, in dem die jährliche Parallaxe der Erdbahn (d. h. der Winkel, in dem die große Halbachse der Erdbahn senkrecht zur Sichtlinie sichtbar ist) gleich einer Sekunde ist.

Himmelskörper im Universum bilden Systeme unterschiedlicher Komplexität. So entstehen die Sonne und 9 Planeten, die sich um sie herum bewegen Sonnensystem. Der Hauptteil der Sterne unserer Galaxie ist in der Scheibe konzentriert, die von der Erde "von der Seite" in Form eines nebligen Streifens sichtbar ist, der die Himmelskugel - die Milchstraße - durchquert.

Alle Himmelskörper haben ihre eigene Entwicklungsgeschichte. Das Alter des Universums beträgt 14 Milliarden Jahre. Das Alter des Sonnensystems wird auf 5 Milliarden Jahre geschätzt, das der Erde auf 4,5 Milliarden Jahre.

Eine andere Typologie materieller Systeme ist heute weit verbreitet. Das ist die Einteilung der Natur in Anorganisches und Organisches, wobei die gesellschaftliche Form der Materie einen besonderen Platz einnimmt. Anorganische Materie sind Elementarteilchen und -felder, Atomkerne, Atome, Moleküle, makroskopische Körper, geologische Formationen. Organische Materie hat auch eine mehrstufige Struktur: vorzelluläre Ebene - DNA, RNA, Nukleinsäuren; zelluläre Ebene - unabhängig existierende einzellige Organismen; mehrzellige Ebene - Gewebe, Organe, Funktionssysteme (Nerven, Kreislauf usw.), Organismen (Pflanzen, Tiere); supraorganische Strukturen - Populationen, Biozönosen, Biosphäre. Soziale Materie existiert nur dank der Aktivitäten von Menschen und umfasst spezielle Substrukturen: ein Individuum, eine Familie, eine Gruppe, ein Kollektiv, einen Staat, eine Nation usw.

Organisationssystem der Materie

Materie hat eine vielfältige, körnige, diskontinuierliche Struktur. Es besteht aus Teilen unterschiedlicher Größe, qualitativer Gewissheit: Elementarteilchen, Atome, Moleküle, Radikale, Ionen, Komplexe, Makromoleküle, Kolloidteilchen, Planeten, Sterne und ihre Systeme, Galaxien. Mittlerweile sind mehr als 30 verschiedene Elementarteilchen entdeckt worden, und zusammen mit Resonanzen (Teilchen, die nur eine sehr kurze Zeit leben) sind es etwa 100 von ihnen.

Mit „diskontinuierlichen“ Materieformen sind „kontinuierliche“ Formen untrennbar verbunden. Das verschiedene Typen Felder - gravitativ, elektromagnetisch, nuklear. Sie binden Materieteilchen, lassen sie interagieren und somit existieren.

Alle Teilchen, unabhängig von ihrer Natur, haben Welleneigenschaften. Umgekehrt ist jedes kontinuierliche Feld auch eine Ansammlung von Teilchen. Das ist der eigentliche Widerspruch in der Struktur der Materie. Die Welt und alles auf der Welt ist kein Chaos, sondern ein regelmäßig organisiertes System, eine Hierarchie von Systemen. Die Struktur der Materie bedeutet eine innerlich zergliederte Integrität, eine regelmäßige Ordnung der Verbindung von Elementen in der Zusammensetzung des Ganzen. Grundlagen der modernen Philosophie: Lehrbuch / Ed. M.N. Rosenko. - SPb.: Verlag "Lan", 1999. S. 84. Die Existenz und Bewegung der Materie sind außerhalb ihrer strukturellen Organisation unmöglich.

Grundstrukturebenen der Materie.

Die Ordnung der Materie hat ihre eigenen Ebenen, die jeweils durch ein spezielles System von Gesetzmäßigkeiten und deren Träger gekennzeichnet sind. Die wichtigsten strukturellen Ebenen der Mutter sind wie folgt. Submikroelementare Ebene- eine hypothetische Existenzform der Feldnatur, aus der Materie geboren wird Elementarteilchen (Mikroelementebene), dann werden Kerne gebildet ( nukleare Ebene), entstehen Atome aus Kernen und Elektronen ( atomarer Ebene) und von ihnen - Moleküle ( Molekulare Ebene), Aggregate bilden sich aus Molekülen - gasförmig, flüssig, feste Körper (Makroskopische Ebene). Geformte Körper umfassen Sterne mit ihren Trabanten, Planeten mit ihren Trabanten, Sternsysteme, ihre einschließenden Metagalaxien. Und so weiter bis ins Unendliche Raumebene).

Neben der in Form von Himmelskörpern verdichteten Materie gibt es im Universum diffuse Materie. Es existiert in Form von getrennten Atomen und Molekülen sowie in Form von riesigen Gas- und Staubwolken unterschiedlicher Dichte. All dies bildet zusammen mit der Strahlung den grenzenlosen Weltozean aus verdünnter Materie, in dem sie sozusagen schwimmt Himmelskörper. Kosmische Körper und Systeme entstehen durch die Kondensation von Nebeln, die zuvor riesige Räume ausgefüllt haben. Folglich entstehen kosmische Körper aus der materiellen Umgebung als Ergebnis der internen Bewegungsgesetze der Materie selbst. Spirkin AG Philosophie: Lehrbuch. - M.: Gardariki, 2002. S.245.

Nachdem Materialbildungen von der atomaren Ebene auf eine höhere, molekulare Ebene aufgestiegen sind, wurden chemische Substanzen mehrere Milliarden Jahre lang komplexer. Die allmähliche Komplikation von Molekülen von Kohlenstoffverbindungen führte zur Bildung organischer Verbindungen ( organische Ebene). Allmählich immer komplexer organische Verbindungen. Endlich gab es Leben biologische Ebene).

Das Leben war ein notwendiges Ergebnis der Entwicklung der Gesamtheit chemischer und geologischer Prozesse auf der Erdoberfläche. Vor etwa zwei Milliarden Jahren begann eine allmähliche „Ausbreitung“ von Lebewesen über die Erdoberfläche. Die Evolution der Lebewesen verlief von primitiven, vorzellulären Formen der Proteinexistenz über die zelluläre Organisation bis hin zur Bildung zunächst einzelliger, dann mehrzelliger Organismen mit immer komplexerer Struktur – Wirbellose, Wirbeltiere, Säugetiere, Primaten. Schließlich sehen wir uns auf der allerletzten Sprosse der majestätischen Leiter fortschreitender Entwicklung stehen ( soziale Ebene ). Es ist vernünftig anzunehmen, dass es außerhalb der irdischen Zivilisation riesige Weltraumzivilisationen gibt, die von intelligenten Wesen geschaffen wurden ( metasoziale Ebene).

Das Konzept der Struktur ist nicht nur auf verschiedene Ebenen der Materie anwendbar, sondern auch auf die Materie als Ganzes. Die Stabilität der grundlegenden strukturellen Formen der Materie beruht auf der Existenz einer einzigen strukturellen Organisation der Materie, die aus der engen Verbindung aller derzeit bekannten Ebenen der strukturellen Organisation folgt.

Verschiedene strukturelle Formationen von Materie sind keine zufällige Ansammlung von nicht verwandten Teilchen, sondern strukturelle Formationen unterschiedlicher Ebenen und Komplexitätsgrade. Einige von ihnen, einfachere und kleinere, sind Bestandteile anderer, größerer und komplexerer, und gehen ihrer Entstehung voraus. Verschiedene Arten Teilchen sind nicht nur "Elemente" der diskreten Organisation der Materie, sondern auch "Stufen", "Knotenpunkte" ihrer Entwicklung.

Alle Ebenen der Organisation der Materie sind erstens durch einige allgemeine Muster und zweitens durch die Verbindung, Interaktion verschiedener Ebenen gekennzeichnet. Dieser Zusammenhang zeigt sich zunächst darin, dass einfache Organisationsformen immer auch komplexe begleiten. Beispielsweise tritt mechanistische Bewegung bei thermischen, elektromagnetischen, chemischen, biologischen und sozialen Phänomenen auf. In lebenden Organismen treten wiederum thermische, elektromagnetische und chemische Bewegungen auf.

Jede Teilung der Welt in ihre Bestandteile ist bedingt, ebenso wie jede Grenze, die ihre Teile trennt. Begriffe und Schemata sind konventionell, was für uns wichtig ist als etwas, das der von uns geschaffenen Konvention zugrunde liegt, die dann nach dem von uns geschaffenen Prinzip des Alphabets unsere Vorstellung beherrscht. Aber gerade daraus wird ein harmonisches System von Sprache und Begriffen geschaffen, das die Einheit seiner Struktur, die Einheit der Welt, bestehend aus einer begrenzten Anzahl von Atomen im periodischen Gesetz, bestätigt.

Auch die übliche Einteilung der Welt in Mikro- und Makrowelten ist bedingt, da die Unterschiede zwischen den Objekten dieser Hierarchieebenen zu groß sind. Daher werden wir ein anderes System vorschlagen, da es uns besser erscheint. Andere werden darin etwas finden, das sie zwingt, ihr eigenes zu bauen, das ihnen in seiner Detaillierung für die Bedürfnisse des Forschers geeigneter erscheint, um das Bild der Welt zu verstehen.

Unter der Struktur (vom lateinischen Wort Struktur - Struktur, Ordnung, Anordnung) versteht man die natürliche räumliche Anordnung des Individuums als Ganzes als eine Reihe stabiler Verbindungen der elementaren Teile des Objekts, die seine Integrität und Identität mit sich selbst gewährleisten , die Erhaltung seiner grundlegenden Eigenschaften unter dem Einfluss von inneren und äußeren Kräften.

Die Struktur des Universums wird beispielsweise durch eine regelmäßige räumliche Anordnung und stabile Verbindungen von Galaxien, Galaxienhaufen usw. dargestellt. Die Struktur von Galaxien besteht aus regelmäßig in ihnen befindlichen und stabilen Verbindungen von Sternen und Sternhaufen. Die Struktur eines Sternensystems (z. B. des Sonnensystems) ist eine regelmäßige Anordnung und Stabilität der Verbindungen von Planeten, Asteroiden usw. Die Struktur von lebender und nicht lebender Materie ist eine regelmäßige räumliche Anordnung und Stabilität der Bindungen von Atomen und Molekülen. Die Struktur des Atoms ist durch die regelmäßige Anordnung und Stabilität der Bindungen von Teilchen gekennzeichnet, die sich um den Kern und in ihm befinden.

Die Hauptprinzipien des Systems sind:

seine Integrität (die grundsätzliche Irreduzibilität der Eigenschaften des Systems auf die Summe der Eigenschaften seiner Elemente);

Strukturalität (Regelmäßigkeit von Verbindungen und Beziehungen von Systemelementen);

die Abhängigkeit des Systems von den kollektiven inneren (strukturbedingten) Kräften und Eigenschaften der Umwelt;

Unterordnung oder Hierarchie (jedes Element des Systems kann als Subsystem der Eigenschaften des Systems einer anderen Ebene betrachtet werden);

die Vielzahl von Beschreibungen jedes Systems, basierend auf der Menge seiner konstituierenden Subsysteme, Eigenschaften, Beziehungen dieser Eigenschaften.

Strukturelle Ebenen der Materieorganisation können durch ein Diagramm dargestellt werden, Tabelle 2.1.5-1.

Tabelle 2.1.5-1

Wie wir sehen können, ist eine solche Einteilung in sieben hierarchische Ebenen der Welt bedingt, ebenso wie die Grenzen der Unterteilungen bedingt sind. Die Grenze ist eine Welt der Konventionen, die sich unter dem Einfluss des Wissens über die reale Welt ändern. Beispielsweise werden die Grenzen des Mikrokosmos und des Makrokosmos in der bestehenden Hierarchie durch das Auflösungsvermögen des Auges bestimmt. Mit Hilfe der geschaffenen technischen Mittel, Instrumente und anderen physikalischen Geräte konnte ein Mensch in die Struktur des Mikrokosmos, Makrokosmos und der Megawelt hineinschauen. Das Vorhandensein einer Superwelt als einer Reihe interagierender Universen wird durch das von D. Bruno vorgeschlagene Konzept einer Vielzahl von Welten angenommen. Daher bilden die Subsysteme der materiellen Welt, die uns umgibt, ein einziges System oder eine Struktur der Superwelt, unendlich in der Raumzeit.

Die Bedingtheit und Notwendigkeit, die Welt in ihre Bestandteile zu unterteilen, ergibt sich aus der Notwendigkeit, die Welt in Teilen und als Ganzes zu kennen. Im Prozess der Erkenntnis erweitern sich die Vorstellungen über die Grenzen der Unterteilungen. Zum Beispiel erweitern sich auch die Grenzen der Mesowelt im Entwicklungsprozess eines Menschen und seines Bewusstseins kontinuierlich. Zu Beginn der menschlichen Zivilisation ist er es selbst und seine ihn umgebende Welt der natürlichen Umwelt. Später tauchen künstliche Werkzeuge auf, vom Menschen selbst geschaffene Maschinen. Dann geht ein Mensch in den nächsten Weltraum, und seine umgebende Realität sind die Objekte des erdnahen Weltraums, dann in ferner Zukunft das gesamte Sonnensystem. Das heißt, die Mesowelt erweitert allmählich ihre Grenzen zu den Objekten des Makrokosmos. Mit der Entwicklung der Raumfahrt außerhalb des Sonnensystems kann die Megawelt auch als Objekt der umgebenden Welt dienen. Pioneer 10, eine menschliche Schöpfung, hat das Sonnensystem überschritten und befindet sich bereits in der Struktur der Milchstraße - unserer Galaxie.

Überraschenderweise ist der menschliche Geist auch in der Lage, eine virtuelle Welt zu erschaffen, in der er reisen, Entdeckungen genießen, leiden, lieben und hassen kann. Auch die Grenze zwischen virtueller und realer Welt ist bedingt und flüchtig, soweit wir uns von theoretischen Diskussionen über den Aufbau der Welt schnell hinbewegen können praktische Umsetzungen Ideen aus Erfahrung.

Auffallend ist auch die Tatsache der Untrennbarkeit von belebter und unbelebter Materie auf allen Ebenen ihrer Organisation. "Lebendig - von den Lebenden!". Das ist das Pasteur-Reddy-Prinzip. Aber das Lebende ist aus dem Nichtlebenden entstanden und ist eine Folge der Evolution des Nichtlebenden!

Wenn es einen Mikrokosmos, eine Mesowelt und einen Makrokosmos lebender Materie gibt, dann ist logischerweise die Milchstraße (unsere Galaxie), die Leben im Sonnensystem hat, selbst ein Träger des Lebens. Eine solche Argumentation führt uns zu der Idee, dass das Leben zum gesamten Universum gehört. Mit dem Aufkommen von Intelligenz auf der Erde ging die Metagalaxie in eine neue Qualität über – sie wurde intelligent.

Die Bestandteile des Lebendigen (Atome, Moleküle) sind jeweils einzeln unbelebte Materie. Wenn ein Lebewesen in Atome zerlegt wird, ist es unmöglich, ein Lebewesen durch die anschließende Operation des Zusammenbaus von Atomen zu erschaffen. Dazu bedarf es der gesamten Entwicklungsgeschichte der belebten und unbelebten realen Umgebung des Universums. Dies ist eines der Paradoxe bei der Aufteilung der Welt in ihre lebenden und nicht lebenden Bestandteile. Vielmehr muss davon ausgegangen werden, dass alle Materie im Universum einfach von Elementen durchdrungen ist, die zu ihrer eigenen Selbstorganisation namens Leben fähig sind, als die Begriffe Belebtes und Unbelebtes zu trennen. Das Universum selbst ist eine sich entwickelnde und sich ständig verbessernde Einheit aus unendlich Kleinem (Etwas) und unendlich Großem (Alles).

Materie ist nicht nur nach Bewegung, Raum, Zeit, Form strukturiert, sondern auch nach Dimension, Organisationsebene. Aber wenn Bewegung, Raum und Zeit in der materiellen Welt ein unverzichtbares Attribut der Koexistenz sind, dann ist die Organisationsebene der Materie ein Klassifizierungsprinzip, das geeignet ist, die Zeichen der Existenz der materiellen Welt zu zerstückeln (zu zerkleinern). seine diskrete Erkenntnis durch sukzessive Annäherung vom Besonderen an das Allgemeine oder umgekehrt.

Die hierarchischen Organisationsebenen der Materie in den Naturwissenschaften sind unterschiedlich. In der organischen Welt werden sie in Klassen, Typen, Gruppen, Familien, Gattungen, Arten eingeteilt. In der anorganischen Welt entsprechen hierarchische Ebenen Komplexen, Formationen, Gesteinen, Mineralarten usw. Darüber hinaus sind die Grenzen dieser Unterteilung, wir wiederholen es, sehr willkürlich und werden durch die Notwendigkeit bestimmt, Informationen über eine strukturierte Einheit (Teil) zu erhalten, indem wir deren Eigenschaften untersuchen und sie in den vierdimensionalen Raum übersetzen, wie wir verstehen können das ganze ist arrangiert.

Hierarchie (von den griechischen hieros - heilig und arche - Macht). Die Anordnung einer Reihe von Elementen in der Reihenfolge vom höchsten zum niedrigsten Rang. Eine Methode zur Anordnung komplexer Systeme, bei der die Glieder des Systems nach einem vorgegebenen Kriterium auf verschiedene Ebenen verteilt werden.

Zwei hierarchische Ebenen der Organisation der Materie - der Mikro- und der Makrokosmos (Mikrokosmos und Makrokosmos) sind seit langem abgegrenzt Naturwissenschaften, da sich in ihnen die Bewegungsformen etwas anders manifestieren. Neue Wechselwirkungen entstehen. Aber auch diese Teilung der materiellen Welt ist bedingt. Denn der Makrokosmos besteht aus der strukturierten Substanz des Mikrokosmos, die in der Raumzeit unendlich alle existierende und zukünftige Vielfalt von Phänomenen, Zuständen, Bewegungen von Objekten ausstrahlt.

Bereits in der Antike gab es eine Vorstellung von Mikro- und Makrokosmos. Der Mikrokosmos ist die Welt des Menschen, der Makrokosmos ist die ganze Natur. Sie sind sozusagen Lebewesen, die nach einem einzigen Modell geschaffen und mit einer einzigen Seele ausgestattet sind ... Schon in der Antike galt der Grundsatz, dass der Mensch das Maß aller Dinge ist, da die Menschen Harmonie in der Struktur sahen seinen Körper, und diese Harmonie wurde auf die Welt übertragen, die sie an den Proportionen des menschlichen Körpers maßen. So entstand eines der Weltwunder, der Parthenon, um dessen Harmonie Bauherren und Architekten so lange gerungen haben.

Mikrokosmos und Makrokosmos (aus dem Griechischen, Große Welt- das Universum und die kleine Welt - der Mensch). Die Naturphilosophen des 16. Jahrhunderts, insbesondere Paracelsus, sahen das Universum als menschlicher Körper in vergrößerter Form und den Menschen als Universum im Kleinen, und sie folgerten daraus, dass zwischen dem Universum und dem Menschen die gleiche Verbindung besteht wie zwischen den Gliedern eines leiblichen Organismus, und warum zum Beispiel Sterne einen Einfluss auf die Welt haben können Schicksal eines Menschen.

Die Reihenfolge der Anordnung von Objekten im Universum gemäß den strukturellen Ebenen der Materie (SML) legt die Existenz einer strukturellen Organisation komplexer Mehrebenensysteme nahe. Es manifestiert sich in der Reihenfolge der Interaktionen zwischen SMS von der höchsten zur niedrigsten Ordnung. Vorgeschlagen in der Arbeit von B.P. Ivanova, Tabelle 2.1.5-2.

Ausgehend von allgemeines Prinzip Einheit der Weltordnung, moderne Wissenschaft beschreibt aufgrund experimenteller Ergebnisse Materie im Bereich von 1∙10 -18 bis 1∙10 26 m. Sie manifestiert sich sowohl in Form von konkreten Objekten als auch in der Umgebung.

Die Suche nach grundlegenden Mustern, die es ermöglichen würden, die Welt so zu strukturieren, dass jede historische Ebene ihrer Organisation vorhersagbar wäre, geht weiter. Mit der Entwicklung der Quantenmechanik präsentierte sich die Welt plötzlich als „fliegender Holländer“, als sich herausstellte, dass ihre wirklichen Grenzen weder räumlich noch zeitlich eindeutig zu bestimmen waren. Innerhalb der Grenzen, die uns im Makrokosmos aufgrund der Dualität der Natur des Mikrokosmos so notwendig sind. Die Welt im Raum der Mikrowelt erwies sich als „verschmiert“, und ihre Grenzen sahen so bedingt aus, dass es notwendig wurde, auf virtuelle Partikel zurückzugreifen, um die Wechselwirkungen zwischen ihren Partikeln zu beschreiben, deren „Geburt“ gleichzeitig mit ihrer zusammenfallen würde "Tod". Und außerdem gelang es ihnen, das Übertragungsglied einer solchen Interaktion zu sein.

Laut B.P. Ivanov ist die Materie „nicht verschmiert“, sondern auf bestimmte Weise im Raum gruppiert. Das Materiesystem besteht aus einem Gerinnsel (Kern) und dem ihn umgebenden physikalischen Feld, die in bestimmten Beziehungen und Verbindungen zueinander stehen und eine Art Ganzheit (Einheit) bilden. Ein solches Materiesystem wird von ihm Organisationsform der Materie (OFM) oder ein lokalisiertes Objekt des Universums genannt. Der Autor in der Struktur der Materie zieht eine Analogie zwischen der Struktur von Teilchen, Atomen, Sternen und Galaxien. Das heißt, auf jeder Ebene der Materieorganisation, sei es ein Teilchen, ein Atom, ein Stern oder eine Galaxie, gibt es definitiv einen Kern und ein physikalisches Feld, vereint in einem einzigen System der Organisationsform der Materie, das die Grundlage bildet Einheit des gesamten bekannten Universums, einschließlich des Universums.

Eine Gruppe organisierter Materieformen, die eine gemeinsame Eigenschaft haben, z. elektrische Ladung An den Atomkernen der Elemente der Tabelle von D. I. Mendeleev kombiniert der Autor zu einer Strukturebene der Materie (SUM).

Es enthält den gesamten SMS-Satz in der folgenden Hierarchie, bestehend aus Elementen:

• Elementarteilchen;
• Kerne;
• Atome;
• Moleküle;
• Kristalle;
• Staub;
• Mikrometeoriten;
• Meteoroiden;
• Kometen;
• Asteroiden;
• Planeten;
• Sterne; Sternhaufen;
• Kugelsternhaufen;
• Galaxien;
• Galaxienhaufen;
• Superhaufen von Galaxien;

Metagalaxie.

• Dies ist auch eine sehr bedingte Hierarchie. Da es zum Beispiel mit einer sequentiellen Reihe ergänzt werden kann:
• ein Kristall, dessen Einheitszelle aus Atomen oder Ionen besteht, die entlang kristallographischer Richtungen verschoben werden;
• Mineral (bestehend aus einer Reihe von Atomen, Ionen, Molekülen);
• Gestein (als Kombination verschiedener Mineralien, aus denen es besteht);
• Staub (als Ansammlung von Kristallen, Mineralien, Gesteinen unterschiedlicher Zusammensetzung) usw.;
• Formationen, als eine Gemeinschaft von geologischen Körpern, die paragenetisch, genetisch oder auf andere Weise kombiniert sind und aus Gesteinen, Erzen, Mineralien usw. bestehen.

Die materiellen Objekte der Galaxie sind auch relativistische Objekte der sogenannten Schwarzen Löcher usw.

Dennoch lässt sich ein bestimmtes Muster in der vorgeschlagenen Hierarchie von B. P. Ivanov nachvollziehen. Zwischen den Strukturebenen der Materie werden sprungartige Änderungen ihrer verallgemeinerten qualitativen Eigenschaften beobachtet, die es dem Autor ermöglichten, das Modell der „Quantenleiter“ in dieser Hierarchie zu verwenden, auf deren Stufen sich die Strukturebenen der Materie befinden.

Innerhalb eines Schrittes besteht die Strukturebene der Materie nach B. P. Ivanov aus drei Unterebenen. In jeder Unterebene wird eine regelmäßige Wiederholung der Eigenschaften von Objekten beobachtet, wenn der Radius des OFM-Kerns aufgrund der siebenfachen Verzweigung zunimmt. Die Eigenschaft der Struktur in der SMS-Hierarchie wird von den Strukturebenen der niedrigeren Ebenen geerbt. Beispielsweise besteht die Metagalaxie aus Superhaufen von Galaxien, jede Galaxie wiederum besteht aus Sternhaufen und so weiter. bis hin zu Elementarteilchen. Das heißt, die Grundlage der Materie ist das Konzept eines elementaren Teils, der sich wiederholt, in der Raumzeit ausstrahlt, wodurch das Ganze gebildet wird: die Substanz und Struktur der Welt.

Strukturelle Ebenen der Materieorganisation nach B. P. Ivanov

Tabelle 2.1.5-2

Gemäß den obigen tabellarischen Daten von B. P. Ivanov wird die Grenze des Mikrokosmos (innere Welt) und des Makrokosmos durch die Zahl nach .0., .0.1 usw. bestimmt. Der Mikrokosmos umfasste somit Strukturen, die von Kiespartikeln, Sand, Schlick und kleineren Dimensionen reichten. Der Vorteil der obigen Strukturhierarchie basierend auf der Idee der Organisationsform der Materie liegt in der Möglichkeit, die diskreten Grenzen der Dimension der materiellen Welt durch Teilen durch einen Ähnlichkeitskoeffizienten gleich der Zahl 128 (für den Mikrokosmos ) und durch Multiplikation mit demselben Koeffizienten (für den Makrokosmos). So ist laut B.P. Ivanov ist ziemlich diskret und eignet sich zur Grenzstrukturierung, aber an den Grenzen von Mikrostrukturen ändern sich ihre Eigenschaften abrupt.

Der Makrokosmos für die Erde beginnt in dieser Klassifikation mit dem erdnahen Weltraum und erstreckt sich über den gesamten äußeren Teil des Universums.

Der hierarchische Ansatz von B. P. Ivanov eignet sich gut, um das wissenschaftliche Weltbild zu beschreiben. Es wird den Laien insofern etwas verwirren, als eine solche Aufteilung der materiellen Welt, obwohl sie die ganze Vielfalt ihrer sich regelmäßig ändernden Eigenschaften und Strukturen abdeckt, es nicht ermöglicht, die hierarchische Unterordnung, mit der sich das menschliche Bewusstsein normalerweise befasst, bildlich hervorzuheben. Er misst oft nicht anhand einer Zahl, sondern anhand einer relativen Skala, der Fähigkeit, das Auge aufzulösen, oder des Bewusstseins für Dimensionen auf der Ebene der Empfindungen.

Im Konzept der „Quantengeburt des Universums“, das 1973 von PI Fomin und E. Trion vorgebracht wurde, werden kausale Beziehungen auf allen strukturellen Ebenen der Welt im „Anfangszustand“ des Universums beobachtet, der ein physikalisches Vakuum war . Und die Ursache für die derzeit beobachtete kosmologische Expansion könnte die Antigravitationsfähigkeit des Vakuums sein, die eine Abstoßung zwischen darin „eingeführten“ Materieteilchen verursacht. Und für ihn ist der Druck negativ: p = - ε. Der größte Stolperstein bei der Quantengeburt des Universums ist jedoch die Notwendigkeit zu erklären, warum es isotrop aussieht, wenn es sich von einem Singularitätszustand aus ausdehnt.

Die erste Generation kosmologischer Modelle entsprach einer homogenen und isotropen Verteilung der Materie, das heißt, sie beschrieb nicht die reale Verteilung der Materie, sondern mittelte über Zellen, deren Größe in der Größenordnung intergalaktischer Entfernungen liegt, mit einer anfänglichen Singularität - ein Zustand mit unendlicher Dichte. Die Entwicklung der Welt in diesen Modellen hängt von der Gesamtdichte der Materie ρ im gegenwärtigen Zeitalter ab. Und wenn S< ρ крит. (~10 -25 г/см 3), то пространство бесконечно («открытый мир») и наблюдающееся ныне космологическое расширение неограниченно; в случае ρ >ρ krit. – Raum ist endlich, und Expansion sollte nach einiger Zeit durch Kontraktion ersetzt werden („geschlossene Welt“). Offen oder geschlossen, im Rahmen dieser Modelle ist die Welt (Metagalaxie) derzeit nicht klar, da moderne Beobachtungsschätzungen darauf hindeuten, dass ρ / ρ crit ~1.

Die zweite Generation kosmologischer Modelle. Die Berücksichtigung der Inhomogenitäten der realen Verteilung der Materie in der Metagalaxie führte zu einem etwas anderen Bild ihrer Entwicklung. Diese Modelle widersprechen der beobachteten globalen Isotropie der kosmischen Mikrowellen-Hintergrund-(Hintergrund-)Strahlung. Denn jede beliebig kleine Abweichung von der Isotropie wächst mit der Expansion des Universums schnell, und es kann sich nicht isotrop im Raum öffnen, da die Expansion schneller ist als sich elektromagnetische Strahlung ausbreitet.

Die Modelle der dritten Generation sorgen für die "primäre Quantisierung" der Parameter des Modells (Annäherung an das vollständige Quantenmodell der Welt). Die Modelle der dritten und zweiten Generation erlauben jedoch keine Erklärung der Isotropie der Metagalaxie, einschließlich der Isotropie der CMB, mit Ausnahme ihrer Schwankungen - der Dipolkomponente.

1.Was ist Materie. Die Entstehungsgeschichte einer Sicht der Materie 3

2. Strukturelle Ebenen der Materieorganisation:
2.1 Mikrowelt 6
2.2 Makrowelt 7
2,3 Megawelten 13

Fazit 24

Referenzen 25

Einführung

Was ist los? Die Geschichte der Entstehung einer Anschauung der Materie

2 . Strukturelle Ebenen der Materieorganisation

2.1 Mikrowelt

Mikrowelt- das sind Moleküle, Atome, Elementarteilchen - die Welt extrem kleiner, nicht direkt beobachtbarer Mikroobjekte, deren räumliche Vielfalt von 10 -8 bis 10 -16 cm und deren Lebensdauer von unendlich bis 10 -24 berechnet wird S.
Demokrit in der Antike vorgebracht wurde Atomistische Hypothese der Struktur der Materie , später, im 18. Jahrhundert. wurde durch den Chemiker J. Dalton wiederbelebt, der das Atomgewicht von Wasserstoff als Einheit nahm und die Atomgewichte anderer Gase damit verglich. Dank der Arbeiten von J. Dalton begann man, die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Atoms zu untersuchen. Im 19. Jahrhundert D. I. Mendeleev baute ein System chemischer Elemente auf der Grundlage ihres Atomgewichts auf.
In der Physik stammt die Vorstellung von Atomen als letzten unteilbaren Strukturelementen der Materie aus der Chemie. Tatsächlich beginnen die physikalischen Studien des Atoms Ende des 19. Jahrhunderts, als der französische Physiker A. A. Becquerel das Phänomen der Radioaktivität entdeckte, das in der spontanen Umwandlung von Atomen einiger Elemente in Atome anderer Elemente bestand.
Die Geschichte der Untersuchung der Struktur des Atoms begann 1895 dank der Entdeckung des Elektrons durch J. Thomson - eines negativ geladenen Teilchens, das Teil aller Atome ist. Da die Elektronen negativ geladen sind und das Atom insgesamt elektrisch neutral ist, wurde angenommen, dass es neben dem Elektron auch ein positiv geladenes Teilchen gibt. Die Masse eines Elektrons wurde mit 1/1836 der Masse eines positiv geladenen Teilchens berechnet.
Es gab mehrere Modelle der Struktur des Atoms.
1902 schlug der englische Physiker W. Thomson (Lord Kelvin) das erste Atommodell vor - die positive Ladung ist über eine ziemlich große Fläche verteilt und die Elektronen sind darin eingebettet wie "Rosinen in einem Pudding".
1911 schlug E. Rutherford ein Atommodell vor, das dem Sonnensystem ähnelte: Der Atomkern befindet sich im Zentrum, und Elektronen bewegen sich auf ihren Bahnen um ihn herum.
Der Kern hat eine positive Ladung und die Elektronen haben eine negative Ladung. Statt der im Sonnensystem wirkenden Gravitationskräfte wirken im Atom elektrische Kräfte. Die elektrische Ladung des Atomkerns, zahlenmäßig gleich der Seriennummer im Periodensystem von Mendelejew, wird durch die Summe der Elektronenladungen ausgeglichen – das Atom ist elektrisch neutral.
Beide Modelle erwiesen sich als widersprüchlich.
1913 wandte der große dänische Physiker N. Bohr das Prinzip der Quantisierung an, um das Problem der Atomstruktur und der Eigenschaften von Atomspektren zu lösen.
Das Atommodell von N. Bohr basierte auf dem Planetenmodell von E. Rutherford und der von ihm entwickelten Quantentheorie des Atomaufbaus. N. Bohr stellte eine Hypothese über die Struktur des Atoms auf, basierend auf zwei Postulaten, die mit der klassischen Physik völlig unvereinbar sind:
1) In jedem Atom gibt es mehrere stationäre Zustände (in der Sprache des Planetenmodells mehrere stationäre Umlaufbahnen) von Elektronen, entlang denen sich das Elektron bewegen kann, ohne zu strahlen ;
2) Wenn ein Elektron von einem stationären Zustand in einen anderen übergeht, gibt das Atom einen Teil der Energie ab oder absorbiert es.
Letztlich ist es grundsätzlich unmöglich, den Aufbau eines Atoms anhand der Vorstellung der Bahnen von Punktelektronen genau zu beschreiben, da solche Bahnen eigentlich nicht existieren.
N. Bohrs Theorie stellt sozusagen die Grenzlinie der ersten Stufe in der Entwicklung der modernen Physik dar. Dies ist der jüngste Versuch, die Struktur des Atoms auf der Grundlage der klassischen Physik zu beschreiben und sie nur um wenige neue Annahmen zu ergänzen.
Es schien, dass N. Bohrs Postulate einige neue, unbekannte Eigenschaften der Materie widerspiegeln, aber nur teilweise. Die Antworten auf diese Fragen wurden als Ergebnis der Entwicklung der Quantenmechanik erhalten. Es stellte sich heraus, dass das Atommodell von N. Bohr nicht wörtlich genommen werden sollte, wie es anfangs der Fall war. Vorgänge im Atom lassen sich prinzipiell nicht in Form von mechanischen Modellen in Analogie zu Ereignissen im Makrokosmos visualisieren. Auch die im Makrokosmos vorhandenen Raum- und Zeitkonzepte erwiesen sich als ungeeignet zur Beschreibung mikrophysikalischer Phänomene. Das Atom der theoretischen Physiker wurde immer mehr zu einer abstrakt unbeobachtbaren Summe von Gleichungen.

2.2 Makrowelt

Makrowelt- die Welt der stabilen Formen und Werte, die einer Person entsprechen, sowie kristalline Komplexe von Molekülen, Organismen, Gemeinschaften von Organismen; die Welt der Makroobjekte, deren Dimension mit korreliert istSkalen menschlicher Erfahrung: Räumliche Größen werden in Millimetern, Zentimetern und Kilometern und Zeit ausgedrückt - in Sekunden, Minuten, Stunden, Jahren.
In der Geschichte der Naturkunde lassen sich zwei Stufen unterscheiden: die vorwissenschaftliche und die wissenschaftliche.
Vorwissenschaftlich oder naturphilosophisch , umfasst den Zeitraum von der Antike bis zur Entstehung der experimentellen Naturwissenschaft im XVI-XVII Jahrhundert. Beobachtete Naturphänomene wurden auf der Grundlage spekulativer philosophischer Prinzipien erklärt.
Am bedeutsamsten für die spätere Entwicklung der Naturwissenschaften war das Konzept der diskreten Struktur des Materieatomismus, wonach alle Körper aus Atomen bestehen - den kleinsten Teilchen der Welt.
Mit der Ausbildung der klassischen Mechanik beginnt die wissenschaftliche Stufe der Naturkunde.
Da moderne wissenschaftliche Vorstellungen über die strukturellen Ebenen der Organisation von Materie im Zuge eines kritischen Überdenkens der Ideen der klassischen Wissenschaft entwickelt wurden, die nur auf Objekte auf der Makroebene anwendbar sind, müssen wir mit den Konzepten der klassischen Physik beginnen.
Die Bildung wissenschaftlicher Ansichten über die Struktur der Materie geht auf das 16. Jahrhundert zurück, als G. Galileo den Grundstein für das erste physikalische Bild der Welt in der Geschichte der Wissenschaft legte - ein mechanisches. Er begründete nicht nur das heliozentrische System von N. Copernicus und entdeckte das Trägheitsgesetz, sondern entwickelte eine Methodik für eine neue Art der Naturbeschreibung - wissenschaftlich und theoretisch. Sein Wesen bestand darin, dass nur einige physikalische und geometrische Merkmale herausgegriffen wurden, die zum Gegenstand wurden wissenschaftliche Forschung. Galileo schrieb: „Ich werde von äußeren Körpern niemals etwas anderes verlangen als Größe, Figur, Menge und mehr oder weniger schnelle Bewegung, um das Entstehen von Geschmack, Geruch und Klang zu erklären.“
I. Newton, der sich auf die Arbeiten von Galileo stützte, entwickelte eine strenge wissenschaftliche Theorie der Mechanik, die sowohl die Bewegung von Himmelskörpern als auch die Bewegung der Erde beschreibtObjekte unter denselben Gesetzen. Die Natur wurde als komplexes mechanisches System betrachtet.
Im Rahmen des von I. Newton und seinen Nachfolgern entwickelten mechanischen Weltbildes hat sich ein diskretes (korpuskuläres) Modell der Realität herausgebildet. Materie wurde als materielle Substanz betrachtet, die aus einzelnen Teilchen - Atomen oder Korpuskeln - besteht. Atome sind absolut stark, unteilbar, undurchdringlich, gekennzeichnet durch das Vorhandensein von Masse und Gewicht.
Das wesentliche Merkmal der Newtonschen Welt war der dreidimensionale Raum der euklidischen Geometrie, der absolut konstant und immer in Ruhe ist. Zeit wurde als eine von Raum oder Materie unabhängige Größe dargestellt.
Bewegung wurde als Bewegung im Raum entlang kontinuierlicher Bahnen gemäß den Gesetzen der Mechanik betrachtet.
Das Ergebnis des Newtonschen Weltbildes war das Bild des Universums als eines gigantischen und vollständig determinierten Mechanismus, in dem Ereignisse und Prozesse eine Kette voneinander abhängiger Ursachen und Wirkungen sind.
Der mechanistische Zugang zur Naturbeschreibung erwies sich als außerordentlich fruchtbar. In Anlehnung an die Newtonsche Mechanik wurden die Hydrodynamik, die Elastizitätstheorie, die mechanische Wärmetheorie, die molekularkinetische Theorie und eine Reihe anderer entwickelt, in deren Rahmen die Physik enorme Erfolge erzielte. Allerdings gab es zwei Bereiche – optische und elektromagnetische Phänomene – die im Rahmen eines mechanistischen Weltbildes nicht vollständig erklärt werden konnten.
Neben der mechanischen Korpuskulartheorie wurde versucht, optische Phänomene auf grundlegend andere Weise zu erklären, nämlich auf der Grundlage der von X. Huygens formulierten Wellentheorie. Die Wellentheorie stellte eine Analogie zwischen der Ausbreitung von Licht und der Bewegung von Wellen auf der Wasseroberfläche oder Schallwellen in der Luft her. Es ging von der Anwesenheit eines elastischen Mediums aus, das den gesamten Raum ausfüllt - dem leuchtenden Äther. Basierend auf der Wellentheorie erklärte X. Huygens erfolgreich die Reflexion und Brechung von Licht.
Ein weiterer Bereich der Physik, in dem sich mechanische Modelle als unzureichend erwiesen, war der Bereich elektromagnetischer Phänomene. Die Experimente des englischen Naturforschers M. Faraday und die theoretischen Arbeiten des englischen Physikers J. K. Maxwell zerstörten die Vorstellungen der Newtonschen Physik von diskreter Materie als der einzigen Art von Materie vollständig und legten den Grundstein für das elektromagnetische Weltbild.
Das Phänomen des Elektromagnetismus wurde von dem dänischen Naturforscher H. K. Oersted entdeckt, der als erster die magnetische Wirkung elektrischer Ströme bemerkte. M. Faraday setzte seine Forschungen in dieser Richtung fort und entdeckte, dass eine vorübergehende Änderung der Magnetfelder einen elektrischen Strom erzeugt.
M. Faraday kam zu dem Schluss, dass die Lehre von Elektrizität und Optik miteinander verbunden sind und einen einzigen Bereich bilden. Seine Arbeit wurde zum Ausgangspunkt für die Forschungen von J. K. Maxwell, deren Verdienst in der mathematischen Entwicklung von M. Faradays Ideen zu Magnetismus und Elektrizität liegt. Maxwell „übersetzte“ Faradays Modell der Feldlinien in eine mathematische Formel. Der Begriff „Kräftefeld“ ist ursprünglich als mathematischer Hilfsbegriff entstanden. J.K. Maxwell gab ihm eine physikalische Bedeutung und begann, das Feld als eine unabhängige physikalische Realität zu betrachten: „Ein elektromagnetisches Feld ist der Teil des Raums, der Körper enthält und umgibt, die sich in einem elektrischen oder magnetischen Zustand befinden.“
Basierend auf seinen Forschungen konnte Maxwell schlussfolgern, dass Lichtwellen elektromagnetische Wellen sind. Das einheitliche Wesen von Licht und Elektrizität, das M. Faraday 1845 vorschlug und J. K. Maxwell 1862 theoretisch begründete, wurde 1888 durch den deutschen Physiker G. Hertz experimentell bestätigt.
Nach den Experimenten von G. Hertz in der Physik wurde der Feldbegriff schließlich nicht als mathematische Hilfskonstruktion, sondern als objektiv existierende physikalische Realität etabliert. Eine qualitativ neue, einzigartige Art von Materie wurde entdeckt.
Also bis zum Ende des 19. Jahrhunderts. Die Physik kam zu dem Schluss, dass Materie in existiertzwei Typen: diskrete Materie und kontinuierliches Feld.
Als Folge der darauffolgenden revolutionären Entdeckungen in der Physik am Ende des letzten und zu Beginn der gegenwärtigen Jahrhunderte wurden die Vorstellungen der klassischen Physik über Materie und Feld als zwei qualitativ einzigartige Arten von Materie zerstört.

2.3 Megawelten

Megawelt- das sind Planeten, Sternkomplexe, Galaxien, Metagalaxien - eine Welt mit riesigen kosmischen Maßstäben und Geschwindigkeiten, deren Entfernung in Lichtjahren gemessen wird, und die Lebensdauer von Weltraumobjekten - in Millionen und Milliarden von Jahren.
Und obwohl diese Ebenen ihre ganz eigenen Gesetzmäßigkeiten haben, sind Mikro-, Makro- und Megawelten eng miteinander verbunden.
Auf mikroskopischer Ebene befasst sich die Physik heute mit der Untersuchung von Prozessen, die bei Längen in der Größenordnung von 10 hoch minus 18 cm und für eine Zeit in der Größenordnung von 10 hoch minus 22 s ablaufen. In der Megawelt verwenden Wissenschaftler Instrumente, um Objekte aufzuzeichnen, die etwa 9-12 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt sind.
Megaworld oder Weltraum, die moderne Wissenschaft betrachtet ein interagierendes und sich entwickelndes System aller Himmelskörper.
Alle existierenden Galaxien sind Teil eines Systems höchster Ordnung- Metagalaxie . Die Dimensionen der Metagalaxie sind sehr groß: Der Radius des kosmologischen Horizonts beträgt 15-20 Milliarden Lichtjahre.
Die Begriffe „Universum“ und „Metagalaxie“ sind sehr nah beieinander: Sie charakterisieren dasselbe Objekt, aber in unterschiedlichen Aspekten. Der Begriff „Universum“ bezeichnet die gesamte existierende materielle Welt; das Konzept der "Metagalaxie" - dieselbe Welt, aber vom Standpunkt ihrer Struktur aus - als ein geordnetes System von Galaxien.
Der Aufbau und die Entwicklung des Universums werden von der Kosmologie untersucht . Die Kosmologie ist als Teilgebiet der Naturwissenschaften an der Schnittstelle von Wissenschaft, Religion und Philosophie angesiedelt. Kosmologische Modelle des Universums basieren auf bestimmten ideologischen Voraussetzungen, und diese Modelle selbst sind von großer ideologischer Bedeutung.
In der klassischen Wissenschaft gab es eine sogenannte Theorie des stationären Zustands des Universums, nach der das Universum immer fast dasselbe war wie jetzt. Die Astronomie war statisch: Die Bewegungen von Planeten und Kometen wurden untersucht, Sterne wurden beschrieben, ihre Klassifikationen erstellt, was natürlich sehr wichtig war. Aber die Frage nach der Evolution des Universums wurde nicht gestellt.
Moderne kosmologische Modelle des Universums basieren auf der Allgemeinen Relativitätstheorie von A. Einstein, nach der die MetrikRaum und Zeit werden durch die Verteilung der Gravitationsmassen im Universum bestimmt. Seine Eigenschaften als Ganzes werden durch die durchschnittliche Dichte der Materie und andere spezifische physikalische Faktoren bestimmt.
Einsteins Gravitationsgleichung hat nicht eine, sondern viele Lösungen,das ist der Grund für die Existenz vieler kosmologischer Modelle des Universums. Das erste Modell wurde 1917 von A. Einstein selbst entwickelt. Er lehnte die Postulate der Newtonschen Kosmologie über die Absolutheit und Unendlichkeit von Raum und Zeit ab. Gemäß dem kosmologischen Modell des Universums von A. Einstein ist der Weltraum homogen und isotrop, die Materie ist darin im Durchschnitt gleichmäßig verteilt, die gravitative Anziehungskraft von Massen wird durch die universelle kosmologische Abstoßung kompensiert.
Die Existenzzeit des Universums ist unendlich, d.h. hat weder Anfang noch Ende, und der Raum ist grenzenlos, aber endlich.
Das Universum in A. Einsteins kosmologischem Modell ist stationär, zeitlich unendlich und räumlich unbegrenzt.
1922 Der russische Mathematiker und Geophysiker A. A. Fridman lehnte das Postulat der klassischen Kosmologie über die Stationarität des Universums ab und erhielt eine Lösung für die Einstein-Gleichung, die das Universum mit „expandierendem“ Raum beschreibt.
Da die durchschnittliche Materiedichte im Universum unbekannt ist, wissen wir heute nicht, in welchem ​​dieser Räume des Universums wir leben.
1927 verband der belgische Abt und Wissenschaftler J. Lemaitre die „Erweiterung“Weltraum mit Daten astronomischer Beobachtungen. Lemaitre führte das Konzept des Beginns des Universums als Singularität (dh superdichten Zustand) und der Geburt des Universums als Urknall ein.
1929 stellte der amerikanische Astronom E.P. Hubble entdeckte die Existenz einer seltsamen Beziehung zwischen der Entfernung und der Geschwindigkeit von Galaxien: Alle Galaxien entfernen sich von uns, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die proportional zur Entfernung zunimmt – das Galaxiensystem dehnt sich aus.
Die Expansion des Universums gilt als wissenschaftlich gesicherte Tatsache. Nach den theoretischen Berechnungen von J. Lemaitre betrug der Radius des Universums im Anfangszustand 10 -12 cm, was in der Größe dem Elektronenradius nahe kommt, und seine Dichte betrug 10 96 g/cm 3 . Im singulären Zustand war das Universum ein Mikroobjekt von vernachlässigbarer Größe. Vom ursprünglichen singulären Zustand ging das Universum als Ergebnis des Urknalls zur Expansion über.
Rückblickende Berechnungen bestimmen das Alter des Universums mit 13-20 Milliarden Jahren. GA Gamow schlug vor, dass die Temperatur der Materie hoch sei und mit der Expansion des Universums sinke. Seine Berechnungen zeigten, dass das Universum in seiner Entwicklung bestimmte Stadien durchläuft, in denen die Bildung chemischer Elemente und Strukturen stattfindet. In der modernen Kosmologie wird das Anfangsstadium der Evolution des Universums zur Verdeutlichung in „Epochen“ eingeteilt.
Das Zeitalter der Hadronen. Schwere Teilchen, die starke Wechselwirkungen eingehen.
Die Ära der Leptonen. Lichtteilchen, die in elektromagnetische Wechselwirkung treten.
Photonenzeit. Dauer 1 Million Jahre. Der Großteil der Masse – die Energie des Universums – fällt auf Photonen.
Star-Ära. Es kommt 1 Million Jahre nach der Geburt des Universums. In der Sternzeit beginnt der Prozess der Bildung von Protosternen und Protogalaxien.
Dann entfaltet sich ein grandioses Bild der Entstehung der Struktur der Metagalaxie.
In der modernen Kosmologie ist neben der Urknallhypothese das inflationäre Modell des Universums, das die Entstehung des Universums berücksichtigt, sehr beliebt. Die Idee der Schöpfung hat eine sehr komplexe Begründung und ist mit der Quantenkosmologie verwandt. Dieses Modell beschreibt die Entwicklung des Universums ab dem Moment 10 -45 s nach Beginn der Expansion.
Anhänger des inflationären Modells sehen eine Entsprechung zwischen den Stadien der kosmischen Evolution und den Stadien der Erschaffung der Welt, die im Buch Genesis in der Bibel beschrieben werden.
In Übereinstimmung mit der Inflationshypothese durchläuft die kosmische Evolution im frühen Universum eine Reihe von Stadien.
Der Beginn des Universums wird von theoretischen Physikern als Zustand der Quantensupergravitation mit einem Radius des Universums von 10 -50 cm definiert
Stadium der Inflation. Infolge des Quantensprungs gelangte das Universum in einen Zustand angeregten Vakuums und expandierte in Abwesenheit von Materie und Strahlung nach einem Exponentialgesetz intensiv. Während dieser Zeit wurde der eigentliche Raum und die Zeit des Universums geschaffen. Während der Inflationsphase von 10 -34 . Das Universum schwoll von einer unvorstellbar kleinen Quantengröße von 10 -33 auf eine unvorstellbar große Größe von 10 1000000 cm an, was viele Größenordnungen größer ist als die Größe des beobachtbaren Universums - 10 28 cm.Während dieser Anfangszeit gab es weder Materie noch Strahlung im Universum.
Übergang vom Inflationsstadium zum Photonenstadium. Der Zustand des falschen Vakuums löste sich auf, die freigesetzte Energie ging an die Geburt schwerer Teilchen und Antiteilchen, die nach ihrer Vernichtung einen starken Strahlungsblitz (Licht) abgaben, der den Kosmos erleuchtete.
Das Stadium der Trennung der Materie von der Strahlung: Die nach der Vernichtung verbleibende Substanz wurde für Strahlung transparent, Kontakt zwischen der Substanz unddurch Bestrahlung verschwunden. Die von der Materie getrennte Strahlung stellt den modernen Relikthintergrund dar, der von G. A. Gamow theoretisch vorhergesagt und 1965 experimentell entdeckt wurde.
In der Zukunft ging die Entwicklung des Universums in die Richtung vom einfachsten homogenen Zustand zur Schaffung immer komplexerer Strukturen - Atome (ursprünglich Wasserstoffatome), Galaxien, Sterne, Planeten, die Synthese schwerer Elemente im Inneren von Sternen, einschließlich derjenigen, die für die Erschaffung des Lebens, die Entstehung des Lebens und als Krone der Schöpfung notwendig sind - der Mensch.
Der Unterschied zwischen den Entwicklungsstadien des Universums im Inflationsmodell und im Urknallmodell betrifft nur das Anfangsstadium in der Größenordnung von 10 -30 s, dann gibt es keine grundlegenden Unterschiede zwischen diesen Modellen beim Verständnis der Stadien der kosmischen Evolution .
Mittlerweile lassen sich diese Modelle mit Hilfe von Wissen und Vorstellungskraft am Computer berechnen, doch die Frage bleibt offen.
Die größte Schwierigkeit für Wissenschaftler ergibt sich aus der Erklärung der Ursachen der kosmischen Evolution. Wenn wir die Einzelheiten verwerfen, können wir zwei Hauptkonzepte unterscheiden, die die Evolution des Universums erklären: das Konzept der Selbstorganisation und das Konzept des Kreationismus.
Für das Konzept der Selbstorganisation ist das materielle Universum die einzige Realität, und neben ihm existiert keine andere Realität. Die Evolution des Universums wird mit Begriffen der Selbstorganisation beschrieben: Es gibt eine spontane Ordnung von Systemen in Richtung immer komplexerer Strukturen. Dynamisches Chaos erzeugt Ordnung.
Im Rahmen des Konzepts des Kreationismus, d.h. Schöpfung, die Evolution des Universums ist mit der Umsetzung des Programms verbunden ,
usw.................

1. Strukturelle Ebenen der Materieorganisation

In der sehr Gesamtansicht Materie ist eine unendliche Menge aller in der Welt koexistierenden Objekte und Systeme, die Gesamtheit ihrer Eigenschaften, Verbindungen, Beziehungen und Bewegungsformen. Dabei umfasst es nicht nur alle direkt beobachtbaren Objekte und Körper der Natur, sondern auch alles, was uns nicht in Empfindungen gegeben ist. Die ganze Welt um uns herum ist eine bewegte Materie in ihren unendlich vielfältigen Formen und Erscheinungsformen, mit allen Eigenschaften, Verbindungen und Beziehungen. In dieser Welt haben alle Objekte eine innere Ordnung und systemische Organisation. Ordnung manifestiert sich in der regelmäßigen Bewegung und Interaktion aller Elemente der Materie, wodurch sie zu Systemen kombiniert werden. Die ganze Welt erscheint daher als eine hierarchisch organisierte Menge von Systemen, in denen jedes Objekt sowohl ein unabhängiges System als auch ein Element eines anderen, komplexeren Systems ist.

Nach dem modernen naturwissenschaftlichen Weltbild sind auch alle Naturobjekte geordnete, strukturierte, hierarchisch organisierte Systeme. Basierend auf einem systematischen Zugang zur Natur wird alle Materie in zwei große Klassen von Materialsystemen unterteilt - unbelebte und belebte Natur. Im System der unbelebten Natur sind die Strukturelemente: Elementarteilchen, Atome, Moleküle, Felder, makroskopische Körper, Planeten und Planetensysteme, Sterne und Sternensysteme, Galaxien, Metagalaxien und das Universum als Ganzes. Dementsprechend sind die Hauptelemente in Wildtieren Proteine ​​​​und Nukleinsäuren, Zellen, einzellige und mehrzellige Organismen, Organe und Gewebe, Populationen, Biozönosen und lebende Materie des Planeten.

Gleichzeitig umfassen sowohl unbelebte als auch lebende Materie eine Reihe miteinander verbundener Strukturebenen. Struktur ist eine Reihe von Verknüpfungen zwischen den Elementen des Systems. Daher besteht jedes System nicht nur aus Subsystemen und Elementen, sondern auch aus verschiedenen Verbindungen zwischen ihnen. Innerhalb dieser Ebenen sind die horizontalen (Koordinierungs-)Verbindungen die wichtigsten und zwischen den Ebenen die vertikalen (Unterordnung). Die Kombination horizontaler und vertikaler Verbindungen ermöglicht die Schaffung einer hierarchischen Struktur des Universums, bei der das Hauptqualifikationsmerkmal die Größe eines Objekts und seine Masse sowie seine Beziehung zu einer Person ist. Anhand dieses Kriteriums werden folgende Materieebenen unterschieden: Mikrokosmos, Makrokosmos und Megawelt.

Die Mikrowelt ist eine Region extrem kleiner, direkt nicht beobachtbarer materieller Mikroobjekte, deren räumliche Ausdehnung im Bereich von 10 -8 bis 10 -16 cm und die Lebensdauer - von unendlich bis 10 -24 s berechnet wird. Dazu gehören Felder, Elementarteilchen, Kerne, Atome und Moleküle.

Der Makrokosmos ist die Welt der materiellen Objekte, die im Maßstab einer Person und ihren physischen Parametern entsprechen. Auf dieser Ebene werden räumliche Größen in Millimetern, Zentimetern, Metern und Kilometern und Zeit in Sekunden, Minuten, Stunden, Tagen und Jahren ausgedrückt. In der praktischen Realität wird der Makrokosmos repräsentiert durch Makromoleküle, Substanzen in verschiedenen Aggregatzuständen, lebende Organismen, den Menschen und die Produkte seiner Tätigkeit, d.h. Makrokörper.

Megaworld ist eine Sphäre mit riesigen kosmischen Skalen und Geschwindigkeiten, deren Entfernung in astronomischen Einheiten, Lichtjahren und Parsec gemessen wird, und die Existenzzeit von Weltraumobjekten beträgt Millionen und Milliarden von Jahren. Diese Materieebene umfasst die größten materiellen Objekte: Sterne, Galaxien und ihre Haufen.

Jede dieser Ebenen hat ihre eigenen spezifischen Muster, die nicht aufeinander reduzierbar sind. Obwohl alle diese drei Sphären der Welt eng miteinander verbunden sind.

Die Struktur der Megawelt

Die Hauptstrukturelemente der Megawelt sind die Planeten und Planetensysteme; Sterne und Sternensysteme, die Galaxien bilden; Galaxiensysteme, die Metagalaxien bilden.

Planeten sind nicht leuchtende Himmelskörper, die die Form einer Kugel haben, sich um Sterne drehen und ihr Licht reflektieren. Aufgrund ihrer Nähe zur Erde sind die am besten untersuchten Planeten des Sonnensystems, die sich auf elliptischen Bahnen um die Sonne bewegen. Zu dieser Gruppe von Planeten gehört auch unsere Erde, die sich in einer Entfernung von 150 Millionen km von der Sonne befindet.

Sterne sind leuchtende (Gas-)Raumobjekte, die aus einem Gas-Staub-Medium (hauptsächlich Wasserstoff und Helium) als Ergebnis der Gravitationskondensation gebildet werden. Die Sterne sind durch große Entfernungen voneinander getrennt und somit voneinander isoliert. Dies bedeutet, dass die Sterne praktisch nicht miteinander kollidieren, obwohl die Bewegung jedes einzelnen von der Gravitationskraft bestimmt wird, die von allen Sternen in der Galaxie erzeugt wird. Die Anzahl der Sterne in der Galaxie beträgt etwa eine Billion. Die zahlreichsten von ihnen sind Zwerge, deren Masse etwa zehnmal geringer ist als die Masse der Sonne. Je nach Masse des Sterns werden sie im Laufe der Evolution entweder zu Weißen Zwergen, zu Neutronensternen oder zu Schwarzen Löchern.

Ein Weißer Zwerg ist ein Elektronenpoststern, der entsteht, wenn ein Stern im letzten Stadium seiner Entwicklung eine Masse von weniger als 1,2 Sonnenmassen hat. Der Durchmesser eines Weißen Zwergs entspricht dem Durchmesser unserer Erde, die Temperatur erreicht etwa eine Milliarde Grad und die Dichte beträgt 10 t / cm 3, d.h. die hundertfache Dichte der Erde.

Neutronensterne entstehen im Endstadium der Entwicklung von Sternen mit einer Masse von 1,2 bis 2 Sonnenmassen. Hohe Temperatur und Druck in ihnen schaffen Bedingungen für die Bildung einer großen Anzahl von Neutronen. Dabei findet eine sehr schnelle Kompression des Sterns statt, bei der in seinen äußeren Schichten ein schneller Ablauf von Kernreaktionen beginnt. In diesem Fall wird so viel Energie freigesetzt, dass es zu einer Explosion mit Streuung der äußeren Schicht des Sterns kommt. Seine inneren Regionen schrumpfen rapide. Das verbleibende Objekt wird Neutronenstern genannt, weil es aus Protonen und Neutronen besteht. Neutronensterne werden auch Pulsare genannt.

Schwarze Löcher sind Sterne im Endstadium ihrer Entwicklung, deren Masse 2 Sonnenmassen übersteigt und die einen Durchmesser von 10 bis 20 km haben. Theoretische Berechnungen haben gezeigt, dass sie eine gigantische Masse (10 15 g) und ein ungewöhnlich starkes Gravitationsfeld haben. Sie haben ihren Namen, weil sie kein Leuchten haben, aber aufgrund ihres Gravitationsfeldes fangen sie alle kosmischen Körper und Strahlungen aus dem Weltraum ein, die nicht aus ihnen herauskommen können, sie scheinen in sie hineinzufallen (sie werden wie ein Loch eingezogen) . Aufgrund der starken Schwerkraft kann kein eingefangener materieller Körper den Gravitationsradius des Objekts überschreiten, und daher erscheinen sie dem Beobachter "schwarz".

Sternsysteme (Sternhaufen) - Gruppen von Sternen, die durch Gravitationskräfte miteinander verbunden sind, einen gemeinsamen Ursprung haben, eine ähnliche chemische Zusammensetzung haben und bis zu Hunderttausende einzelner Sterne umfassen. Es gibt verstreute Sternensysteme, wie die Plejaden im Sternbild Stier. Solche Systeme haben nicht die richtige Form. Es sind über tausend bekannt

Sternensysteme. Darüber hinaus umfassen Sternsysteme Kugelsternhaufen, die Hunderttausende von Sternen umfassen. Gravitationskräfte halten Sterne Milliarden von Jahren in solchen Haufen. Wissenschaftler kennen derzeit etwa 150 Kugelsternhaufen.

Galaxien sind Ansammlungen von Sternhaufen. Der Begriff "Galaxie" bedeutet in moderner Interpretation riesige Sternensysteme. Dieser Begriff (von griechisch „Milch, milchig“) wurde eingeführt, um unser Sternensystem zu bezeichnen, das ein heller Streifen mit einer milchigen Tönung ist, der sich über den gesamten Himmel erstreckt und daher Milchstraße genannt wird.

Herkömmlicherweise können Galaxien nach ihrem Aussehen in drei Typen eingeteilt werden. Die erste Gruppe (etwa 80%) umfasst Spiralgalaxien. Diese Art hat einen ausgeprägten Kern und spiralförmige "Ärmel". Der zweite Typ (ca. 17%) umfasst elliptische Galaxien, d.h. solche, die die Form einer Ellipse haben. Der dritte Typ (ungefähr 3%) umfasst unregelmäßig geformte Galaxien, die keinen ausgeprägten Kern haben. Außerdem unterscheiden sich Galaxien in Größe, Anzahl der Sterne und Leuchtkraft. Alle Galaxien befinden sich in Bewegung, und der Abstand zwischen ihnen nimmt ständig zu, d.h. es gibt eine gegenseitige Entfernung (Rückzug) von Galaxien voneinander.

Unser Sonnensystem gehört zur Milchstraße, die mindestens 100 Milliarden Sterne umfasst und damit zur Kategorie der Riesengalaxien gehört. Es hat eine abgeflachte Form, in deren Mitte sich ein Kern befindet, von dem sich spiralförmige "Hülsen" erstrecken. Der Durchmesser unserer Galaxie beträgt etwa 100.000 und die Dicke 10.000 Lichtjahre. Unser Nachbar ist der Andromeda-Nebel.

Metagalaxie - ein System von Galaxien, einschließlich aller bekannten Weltraumobjekte.

Da es in der Megawelt um große Entfernungen geht, wurden folgende Spezialeinheiten entwickelt, um diese Entfernungen zu messen:

Lichtjahr - die Entfernung, die ein Lichtstrahl in einem Jahr mit einer Geschwindigkeit von 300.000 km / s zurücklegt, d. H. ein Lichtjahr sind 10 Billionen km;

Eine astronomische Einheit ist die durchschnittliche Entfernung von der Erde zur Sonne, 1 AE. gleich 8,3 Lichtminuten. Das bedeutet, dass die Sonnenstrahlen, die sich von der Sonne lösen, die Erde in 8,3 Minuten erreichen;

Parsec - eine Maßeinheit für kosmische Entfernungen innerhalb und zwischen Sternensystemen. 1pk - 206 265 a.u., d.h. entspricht ungefähr 30 Billionen km oder 3,3 Lichtjahren.

Die Struktur des Makrokosmos

Jede strukturelle Ebene der Materie unterliegt in ihrer Entwicklung spezifischen Gesetzmäßigkeiten, gleichzeitig gibt es aber keine strengen und starren Grenzen zwischen diesen Ebenen, sie sind alle eng miteinander verbunden. Die Grenzen der Mikro- und Makrowelten sind beweglich, es gibt keine getrennte Mikrowelt und getrennte Makrowelt. Makro-Objekte und Mega-Objekte werden natürlich aus Mikro-Objekten aufgebaut. Lassen Sie uns dennoch die wichtigsten Objekte der Makrowelt herausgreifen.

Der zentrale Begriff der Makrowelt ist der Begriff der Materie, der in der klassischen Physik, der Physik des Makrokosmos, vom Feld getrennt ist. Materie ist eine Art von Materie, die eine Ruhemasse hat. Es existiert für uns in Form von physischen Körpern, die einige gemeinsame Parameter haben - spezifisches Gewicht, Temperatur, Wärmekapazität, mechanische Festigkeit oder Elastizität, thermische und elektrische Leitfähigkeit, magnetische Eigenschaften usw. Alle diese Parameter können sowohl von Stoff zu Stoff als auch für denselben Stoff je nach äußeren Bedingungen in einem weiten Bereich variieren.

Die Struktur der Mikrowelt

An der Wende des XIX-XX Jahrhunderts. Im naturwissenschaftlichen Weltbild vollzogen sich radikale Veränderungen, die durch die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse auf dem Gebiet der Physik verursacht wurden und ihre grundlegenden Ideen und Einstellungen berührten. Als Ergebnis wissenschaftlicher Entdeckungen wurden die traditionellen Vorstellungen der klassischen Physik über die atomare Struktur der Materie widerlegt. Die Entdeckung des Elektrons bedeutete den Verlust des Atoms als strukturell unteilbares Element der Materie und damit eine radikale Transformation der klassischen Vorstellungen von der objektiven Realität. Neue Entdeckungen haben Folgendes ermöglicht:

offenbaren die Existenz nicht nur der Makro-, sondern auch der Mikrowelt in der objektiven Realität;

die Idee der Relativität der Wahrheit bestätigen, die nur ein Schritt auf dem Weg zur Kenntnis der grundlegenden Eigenschaften der Natur ist;

zu beweisen, dass Materie nicht aus einem "unteilbaren Urelement" (Atom) besteht, sondern aus einer unendlichen Vielfalt von Erscheinungen, Arten und Formen von Materie und deren Wechselbeziehungen.

Der Begriff der Elementarteilchen. Der Übergang naturwissenschaftlicher Erkenntnisse von der atomaren Ebene auf die Ebene der Elementarteilchen führte die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass die Konzepte und Prinzipien der klassischen Physik auf die Untersuchung der physikalischen Eigenschaften der kleinsten Materieteilchen (Mikroobjekte) nicht anwendbar sind. wie Elektronen, Protonen, Neutronen, Atome, die einen unsichtbaren Mikrokosmos bilden. Aufgrund der besonderen physikalischen Indikatoren unterscheiden sich die Eigenschaften der Objekte der Mikrowelt völlig von den Eigenschaften der uns bekannten Objekte der Makrowelt und der fernen Megawelt. Daraus entstand die Notwendigkeit, die üblichen Vorstellungen aufzugeben, die uns von Objekten und Phänomenen des Makrokosmos auferlegt werden. Die Suche nach neuen Wegen zur Beschreibung von Mikroobjekten trug zur Entstehung des Konzepts der Elementarteilchen bei.

Nach diesem Konzept sind die Hauptelemente der Struktur der Mikrowelt Mikroteilchen der Materie, die weder Atome noch Atomkerne sind, keine anderen Elemente enthalten und die einfachsten Eigenschaften haben. Solche Teilchen wurden Elementarteilchen genannt, d.h. die einfachste, ohne Bestandteile.

Nachdem festgestellt wurde, dass das Atom nicht der letzte „Baustein“ des Universums ist, sondern aus einfacheren Elementarteilchen aufgebaut ist, nahm ihre Suche den Hauptplatz in der Forschung der Physiker ein. Die Geschichte der Entdeckung der Elementarteilchen begann Ende des 19. Jahrhunderts, als der englische Physiker J. Thomson 1897 das erste Elementarteilchen, das Elektron, entdeckte. Die Entdeckungsgeschichte aller heute bekannten Elementarteilchen umfasst zwei Etappen.

Die erste Stufe fällt auf die 30-50er Jahre. 20. Jahrhundert Bis Anfang der 1930er Jahre. 1932 wurden das Proton und das Photon entdeckt - das Neutron und vier Jahre später - das erste Antiteilchen - das Positron, das die gleiche Masse wie das Elektron hat, aber eine positive Ladung hat. Am Ende dieses Zeitraums wurden 32 Elementarteilchen bekannt, und jedes neue Teilchen war mit der Entdeckung einer grundlegend neuen Reihe physikalischer Phänomene verbunden.

Die zweite Phase fand in den 1960er Jahren statt, als die Gesamtzahl der bekannten Teilchen 200 überstieg. In dieser Phase wurden Beschleuniger für geladene Teilchen zum wichtigsten Mittel zur Entdeckung und Untersuchung von Elementarteilchen. In den 1970-80er Jahren. Der Fluss der Entdeckungen neuer Elementarteilchen verstärkte sich, und die Wissenschaftler begannen, über Familien von Elementarteilchen zu sprechen. Derzeit sind der Wissenschaft mehr als 350 Elementarteilchen bekannt, die sich in Masse, Ladung, Spin, Lebensdauer und einer Reihe weiterer physikalischer Eigenschaften unterscheiden.

Alle Elementarteilchen haben einige gemeinsame Eigenschaften. Eine davon ist die Eigenschaft des Welle-Teilchen-Dualismus, d.h. das Vorhandensein sowohl der Eigenschaften einer Welle als auch der Eigenschaften einer Substanz in allen Mikroobjekten.

Eine weitere gemeinsame Eigenschaft ist, dass fast alle Teilchen (außer einem Photon und zwei Mesonen) ihre eigenen Antiteilchen haben. Antiteilchen sind Elementarteilchen, die Teilchen in jeder Hinsicht ähnlich sind, sich aber durch entgegengesetzte Vorzeichen von elektrischer Ladung und magnetischem Moment unterscheiden. Nach der Entdeckung einer großen Anzahl von Antiteilchen begannen Wissenschaftler über die Möglichkeit der Existenz von Antimaterie und sogar Antiwelt zu sprechen. Wenn Materie mit Antimaterie in Kontakt kommt, kommt es zur Vernichtung - die Umwandlung von Teilchen und Antiteilchen in Photonen und Mesonen hoher Energie (Materie wird zu Strahlung).

Eine weitere wichtige Eigenschaft von Elementarteilchen ist ihre universelle Konvertierbarkeit. Diese Eigenschaft ist weder in der Makro- noch in der Megawelt vorhanden.

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