Научная картина мира

К естественным наукам относят физику, химию, биологию, космологию, астрономию, географию, геологию 

Научная картина мира -- целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях действительности, построенная в результате обобщения и синтеза фундаментальных научных понятий, принципов и теорий. В зависимости от оснований деления различают общенаучную картину мира, которая включает представления обо всей действительности, и естественнонаучную картину мира. Последняя -- в зависимости от предмета познания -- может быть физической, астрономической, химической, биологической и т.п. 

В общенаучной картине мира определяющим элементом выступает картина той области научного знания, которая занимает лидирующее положение на конкретном этапе развития науки. Каждая картина мира строится на основе определенных фундаментальных научных теорий, и по мере развития практики и познания одни научные картины мира сменяются другими. Так, естественнонаучная (и прежде всего физическая) картина мира строилась сначала (с XVII в.) на базе классической механики, затем электродинамики, потом (с начала XX в.) -- квантовой механики и теории относительности, а сегодня -- на основе синергетики. 

Основной элемент любой религиозной картины мира -- образ единственного Бога (монотеистические религии) или множества богов (политеистические религии). Все религии во все времена считают, что наша эмпирическая действительность не самостоятельна и не самодостаточна, а носит производный товарный характер, так как вторична, есть результат, проекция другой -- настоящей, истинной реальности -- Бога или богов. Тем самым религии удваивают мир и указывают человеку на превосходящие его силы, обладающие разумом, волей, собственными законами. Они-то и определяют жизнь людей во всей полноте ее бытия. 

Таким образом, специфической чертой религиозной картины мира являются разделение реальности на естественную и сверхъестественную сферы, причем первая считается зависимой от последней. Достижение сферы сверхъестественного бытия, понимаемого как единственно подлинное, становится целью человеческого существования. В зависимости от содержания вероучений можно говорить о картинах мира конкретных религий: буддийской, иудейской, мусульманской, христианской и др. 

Философские картины мира очень многообразны, однако все они строятся вокруг отношения: человек и мир. Это отношение может пониматься материалистически или идеалистически, диалектически или метафизически, объективистски или субъективистски и т.п. Соотношение человека и мира в философии рассматривается во всем многообразии его аспектов -- онтологическом, гносеологическом, методологическом, ценностном (аксиологическом), деятельностном и др. Именно поэтому философские картины мира так множественны и не похожи одна на другую. 

В истории мировой культуры философские картины мира стояли ближе то к религиозной, то к научной картинам мира, но всегда отличались от них. Так, в пределах каждой частной науки есть различные уровни обобщения, не выходящие, однако, за рамки определенной сферы или аспекта бытия. В философском мышлении сами эти обобщения частных наук становятся предметом анализа. Философия сводит воедино результаты исследований во всех областях знания (а не только в научных), создавая всеобъемлющий синтез универсальных законов бытия и познания.

Философия существенно отличается от любой частной науки, прежде всего тем, что она является мировоззрением. Это означает, что философская картина мира включает в себя не только учение о сущности и всеобщих законах развития действительности, но и нравственные, эстетические и иные идеи и убеждения людей. 

Под структурой материи обычно понимается ее строение в микромире, существование в виде молекул, атомов, элементарных частиц и т. д. Но если рассматривать материю в целом, во всех доступных и потенциально возможных формах ее существования, то понятие структуры материи будет охватывать также различные макроскопические тела, все космические системы мегамира, причем в любых, сколь угодно больших пространственно-временных масштабах. С этой точки зрения структура материи проявляется в ее существовании в виде бесконечного многообразия целостных систем, тесно связанных между собой в закономерном движении и взаимодействии, в упорядоченном строении каждой системы. Эта структура неисчерпаема и бесконечна в количественном и качественном отношениях. 

Проявлениями структурной бесконечности материи выступают: неисчерпаемость объектов и процессов микромира, бесконечность пространства и времени, бесконечность изменений и развития материи. 

В доступных пространственно-временных масштабах структурность материи проявляется в ее системной организации, существовании в виде множества иерархически взаимосвязанных систем, начиная от элементарных частиц и кончая Метагалактикой. Последнюю иногда отождествляют со всей Вселенной, но для этого нет никаких оснований, ибо Вселенная в целом, понимаемая в предельно широком смысле этого слова, тождественна всему материальному миру и движущейся материи, которая может включать в себя бесконечное множество Метагалактик или других космических систем. Понятие же Вселенной, используемое в различных космологических моделях, обозначает наблюдаемую Вселенную (Метагалактику) либо же различные аспекты последней, как они представляются через содержание принятых моделей. 
 

ИСТОРИЯ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

    В основе современной космогонии - гипотеза о происхождении Солнца и планет из единого холодного газово-пылевого облака - гипотеза И.Канта и П.Лапласа. Она получила развитие в трудах О.Ю.Шмидта, О.Хойла и др и утвердилась в современной космогонии.

    Почти до конца 80-х годов нашего века раннюю историю нашей планетной системы приходилось "воссоздавать" лишь на основе данных о ней самой. И только к 90-м годам стали доступны для наблюдений невидимые ранее объекты - газопылевые диски, вращающиеся вокруг некоторых молодых звезд, сходных с Солнцем.

    Газопылевую туманность, в которой возникли планеты, их спутники, мелкие твердые тела, в космогонии называют протопланетным или допланетным облаком. Это облако имело уплощенную, чечевицеобразную форму, поэтому его называют еще диском.

    Ученые полагают, что и этот диск, и Солнце образовались из одной и той же вращающейся массы межзвездного газа - протосолнечной туманности.

    Наименее изучена в космогонии самая ранняя стадия происхождения Солнечной системы - выделение протосолнечной туманности из гигантского родительского молекулярного облака, принадлежащего Галактике.

    В 40-х годах академик О.Ю.Шмидт выдвинул ставшую общепринятой гипотезу об образовании Земли и других планет из холодных твердых допланетных тел - планетезималей.

    Планетезималь (от англ. planet - планета и infinitesimal - бесконечно малый) - тело, представляющее собой промежуточную ступень формирования планеты из протопланетного газово-пылевого облака. Допланетный рой представлял собой сложную систему большого числа тел-планетезималей.

    Эволюция облака вела к тому, что в немногих крупных телах сосредоточивалась основная масса всего планетного вещества.

    Возраст Солнца насчитывает чуть меньше 5 млрд. лет.

    Возраст древнейших метеоритов почти такой же: 4,5-4,6 млрд. лет. Столь же стары и рано затвердевшие части Лунной коры. Поэтому принято считать, что Земля и другие планеты сформировались 4,6 млрд. лет назад. Тогда началась геологическая эволюция Земли. 

ФОРМИРОВАНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ТЕЛ

    Сразу после рекомбинации еще не было никаких массивных тел, космических объектов: вещество было рассеяно во Вселенной почти равномерно. Причина, по которой из однородной среды образовались массивные тела (звезды, планеты, галактики и т.д.) кроется в силе гравитации. Там, где плотность была чуть выше средней, сильнее было и притяжение, значит, более плотные образования становились еще плотнее. Изначально однородная масса со временем разделилась на отдельные "облака", из которых сформировались галактики.

    От рекомбинации до появления первых галактик и звезд прошли сотни миллионов лет.

    Нарастание возмущений (малых отклонений от среднего значения) плотности и скорости вещества в первоначально однородной среде под действием гравитационных сил называется гравитационной неустойчивостью. Она рассматривается обычно как причина образования галактик и их скоплений.

    Процесс формирования космических тел из разряженной газовой и газово-пылевой среды под действием гравитационных сил называется гравитационной конденсацией. Она лежит в основе процесса формирования галактик, звезд.

    Космогония - раздел астрономии, изучающий происхождение и развитие планет и Солнечной системы в целом, звезд, галактик и т.д. Наиболее развиты планетная космогония и звездная космогония.

    Все межзвездное пространство заполнено веществом (оно было открыто сразу после изобретения телескопа). По современным представлениям, основным компонентом межзвездной среды является газ, состоящий из атомов и молекул. Он перемешан с пылью, на долю которой приходится около 1% массы межзвездного вещества. Это вещество пронизывается быстрыми потоками элементарных частиц - космическими лучами - и электромагнитным излучением. Межзвездная среда оказалась немного намагниченной.

    Оптические телескопы не дают полного представления о межзвездной среде: с их помощью видны лишь горячие облака, нагретые массивными звездами, или маленькие темные глобулы. На самом деле и те, и другие - довольно редкие образования.

    Только созданные в 50-е годы радиотелескопы позволили обнаружить атомарный водород, заполняющий почти все пространство между звездами. Межзвездный газ более чем на 67% (по массе) состоит из водорода, на 28% из гелия и менее 5% приходится на все остальные элементы, самые обильные среди которых - кислород, углерод и азот.

    Начавшиеся в 1970 г. ультрафиолетовые наблюдения с ракет и спутников позволили открыть главную молекулу межзвездной среды - водород. А при наблюдении межзвездного пространства радиотелескопами сантиметрового и миллиметрового диапазонов были обнаружены десятки других молекул, содержащих до 13 атомов. В их числе молекулы воды, аммиака, формальдегида, этилового спирта и даже аминокислоты глицина.

    Около половины межзвездного газа содержится в молекулярных облаках. Их плотность в сотни раз больше, чем у облаков атомарного водорода, а температура всего на несколько градусов выше абсолютного нуля. Именно при таких условиях возникают неустойчивые к гравитационному сжатию отдельные уплотнения в молекулярном облаке массой порядка массы Солнца и становится возможным формирование звезд. 

ЗВЕЗДНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ

    Астрономы не могут наблюдать жизнь одной звезды от начала до конца, потому что даже самые короткоживущие звезды существуют миллионы лет - дольше жизни всего человечества. Изменение со временем физических характеристик и химического состава звезд, т.е. звездную эволюцию, астрономы изучают на основе сопоставления характеристик множества звезд, находящихся на разных стадиях эволюции.

    Физические закономерности, связывающие наблюдаемые характеристики звезд, отражаются на диаграмме цвет-светимость - диаграмме Герцшпрунга - Ресселла, на которой звезды образуют отдельные группировки - последовательности: главную последовательность звезд, последовательности сверхгигантов, ярких и слабых гигантов, субгигантов, субкарликов и белых карликов.

    Большую часть своей жизни любая звезда находится на так называемой главной последовательности диаграммы цвет-светимость. Все остальные стадии эволюции звезды до образования компактного остатка занимают не более 10% от этого времени. Именно поэтому большинство звезд, наблюдаемых в нашей Галактике, - скромные красные карлики с массой Солнца или меньше.

    Главная последовательность включает в себя около 90% всех наблюдаемых звезд.

    Срок жизни звезды и то, во что она превращается в конце жизненного пути, полностью определяется ее массой. Звезды с массой больше солнечной живут гораздо меньше Солнца, а время жизни самых массивных звезд - всего миллионы лет. Для подавляющего большинства звезд время жизни - около 15 млрд. лет. После того как звезда исчерпает свои источники энергии она начинает остывать и сжиматься. Конечным продуктом эволюции звезд являются компактные массивные объекты, плотность которых во много раз больше, чем у обычных звезд.

    Звезды разной массы приходят в итоге к одному из трех состояний: белые карлики, нейтронные звезды или черные дыры.

    Если масса звезды невелика, то силы гравитации сравнительно слабы и сжатие звезды (гравитационный коллапс) прекращается. Она переходит в устойчивое состояние белого карлика. Если масса превышает критическое значение, сжатие продолжается. При очень высокой плотности электроны, соединяясь с протонами, образуют нейтроны. Вскоре уже почти вся звезда состоит из одних нейтронов и имеет такую громадную плотность, что огромная звездная масса сосредоточивается в очень небольшом шаре радиусом несколько километров и сжатие останавливается - образуется нейтронная звезда. Если же масса звезды будет настолько велика, что даже образование нейтронной звезды не остановит гравитационного коллапса, то конечным этапом эволюции звезды будет черная дыра.