Учебное пособие ч асть 2 для студентов заочной
 Скачать 2.19 Mb.
|
|
С ТР У К ТУ Р Н А Я ОР ГА Н И З А ЦИ Я М А Т ЕРИИ П ОЛ Е В ЕЩЕСТ В О Микрочас ти ц ы Мак ротела (у казан ы не кот орые ) межзвезд ная сре да , звезды пл анет ы и их сп ут ни ки пл анет ны е сфе ры горные пор од ы колло ид ные тела би осф ер ы би ол ог ич ес ки е вид ы орг ан из мы клетки тк ани нерв на я си ст ем а го лов ной мо зг общ ест ве нн ые ст ру кт ур ы эл ектр ома гнит ны е, яде рн ы е, грави тац ио нн ые и дру гие пол я элемен та рные ча ст иц ы ядра ато м ы молеку лы бел ков ые тела П РИРО Д А Нежив ая природа Жи вая природа О БЩЕСТ В О Ст ре лк и ук азываю т: последовател ьност ь сопод чинения ; взаимосвяз ь и взаи м оперех оды 33 в) микроскопических тел; г) космических систем различного порядка. В живой природе можно выделить молекулярный уровень жизни, уровень микроорганизмов, клетчатый уровень, уровень видов и всей биосферы. В социально организованной материи вы- деляются уровни индивидуума, семьи, производственного коллек- тива, социальных групп, классов, государств, формации и общест- ва в целом. Таким образом, современное естествознание все более подтверждает положение диалектического материализма о том, что материя существует в бесконечно многообразных формах и видах и находится на различных уровнях. Опираясь на структурные уровни в трех сферах материи, можно выделить различные типы материальных систем. Окру- жающий нас мир представляет собой бесконечное множество сис- тем, в которые организована материя. Что же такое система? Объективная система представляет собой целостное образо- вание, подчиняющееся единым законам развития, в котором связь между всеми элементами является более прочной, необходимой и устойчивой, чем связь каждого из этих элементов с окружающими условиями или с элементами других систем. Система характеризуется: • определенным составом, количеством и качеством входя- щих в нее элементов; • законами постоянной и устойчивой связи между элемен- тами, благодаря которой они объединяются в единое це- лое. Если не существует этих условий, то мы имеем дело не с сис- темой, а с конгломератом элементов. Условия целостной системы: а) для неживой природы – если энергия внутренних связей между составляющими ее элементами материи будет больше, чем суммарная кинетическая энергия этих элементов плюс энергия внешних воздействии, стремящихся разрушить систему: 34 ∑ + > . возд . внеш k связи E W E ; б) для биологических систем – целостность обусловливается многообразными процессами управления само регуляции инфор- мационными связями с окружающей средой; в) в общественных системах – целостность определяется общ- ностью способа производства, территории государства, языка, развитием торговли, системы коммуникаций и обмена информа- цией, централизующей деятельностью государства, характером общественного сознания. В рамках общественных явлений существует особый класс систем – идеальные. Это системы определенных воззрений, теоре- тических положений, методов обучения, способов отражения в искусстве и др. Они обладают своими специфическими признака- ми целостности, внутренней логики. Деление на системы и элементы, целое и часть относительно. Всякая система выступает как часть более общей системы и, в свою очередь, может заключать в себе системы меньшего порядка, обладающие другими свойствами. Эта относительность не устра- няет, однако, объективности существования систем. Всем системам присуща структура, которая выражает единст- во содержания и внутренней формы организации системы. Со- держание – множество элементов в их единстве, а внутренняя форма – тип функциональной зависимости, закон взаимодействия элементов. В структуре материальных систем природы действуют неко- торые важные закономерности. Чем меньше размеры систем, тем относительно более прочно связаны между собой ее составные элементы. В космических системах действуют гравитационные силы, которые относительно невелики ) r m m F ( 2 2 ∗ γ = В микроскопических телах, молекулах, атомах действуют гро- мадные электромагнитные силы, а в атомных ядрах действуют еще большие ядерные силы, объединяющие протоны и нейтроны. 35 Во многих системах составляющие их элементы существуют относительно самостоятельно и, будучи выделены вовне, продол- жают сохранять те же свойства. Такие системы называют сумма- тивными. Но существуют системы с интегральной целостностью, где свойства элементов как бы "обобществляются". Если эти эле- менты рассматривать вне целого, то они теряют свойства системы. Интегральная целостность присуща и атомным ядрам, но здесь она обусловлена очень большой энергией связи между протонами и нейтронами, которые в ядрах взаимно превращаются друг в дру- га. Элементарные частицы – электроны, протоны, нейтроны, ме- зоны – ведут себя как целостные образования. Важное место в учении о строении материи занимает пробле- ма электронных частиц – их насчитывается свыше 200. В самые последние годы стали известны еще около 70 особых образова- ний, называемых резонансами, которые отличаются от обычных частиц очень малым временем жизни (порядка 10 -22 с). Развитие физики элементарных частиц является блестящей иллюстрацией ленинского тезиса о неисчерпаемости материи. Известные части- цы по своей массе могут быть разбиты на группы: 1) легкие частицы – лептоны: - электрон ; ) e ( − - электронное нейтрино ; ) v ( e - мюон ; ) ( − μ - мюонное нейтрино и другие частицы и античастицы; ) v ( μ 2) средние частицы – мезоны: - –мезоны , ; π ) ( + π ) ( 0 π - –мезоны , ; κ ) ( + κ ) ( 0 κ - эта–мезон ) ( η и другие частицы и античастицы; 3) тяжелые частицы – барионы: - протон ) ( ρ ; - нейтрон (n); 36 - сигма–гипероны ) ( Σ ; - кси–гипероны ) ( Ξ ; - омега–гиперон ) ( Ω и другие частицы и античастицы. Имеется целый ряд античастиц, которые могут составлять атомные ядра и вокруг которых вращаются позитроны. Такие ато- мы столь же устойчивы, как и атомы окружающего нас вещества. Атомы из частиц могут объединяться в молекулы, последние – в микроскопические тела и т.д. Существует такое понятие, как "антимир". Этот "антимир" подчиняется аналогичным законам движения и развития. Все его законы, по предположениям современной науки, зеркально сим- метричны законам нашего мира. Это различные состояния дви- жущейся материи, подчиняющейся единым законам развития. Задача человечества – познать все новые состояния материи. Ум человеческий, говорил В.И.Ленин, открыл много диковинного в природе и откроет еще больше, увеличивая тем самым свою власть над природой. Открытия современной науки служат новым доказательством правильности положений диалектического мате- риализма о бесконечной сложности и неисчерпаемости природы, о том, что материя бесконечна в своих проявлениях. Важнейшими атрибутами материи являются движение, про- странство и время. Учение о движении материи разрабатывалось на протяжении всей истории философской мысли. Древнегрече- ские философы Фалес, Анаксимен, Гераклит рассматривали пер- воначала (воду, воздух, огонь) как непрерывно изменяющиеся, на- ходящиеся в вечном движении. Гераклит учил, что в мире нет ни- чего неподвижного (все течет), в одну и ту же реку нельзя войти дважды. Ему принадлежит догадка, что источником движения яв- ляется единство и борьба противоположностей. Аристотель считал, что незнание движения необходимо вле- чет за собой незнание природы. Учения о движении у философов древности носили умозак- лючительный характер. Философы XVII–XVIII вв. считали, что механическая форма движения – единственная форма, составляет основу всех процес- 37 сов. Все процессы, независимо от их сложности, сводили к про- странственному перемещению тел. Р.Декарт по этому поводу отмечал: "Движение есть непреры- ваемая перемена места, т.е. оставление одного места и достижение другого места". Французские материалисты признавали и другие формы дви- жения, но все их сводили к механической. Уже они видели нераз- рывную связь материи и движения, рассматривали движение как неотъемлемое свойство материи. Гольбах говорил, что "...движение – это способ существования материи, вытекающий из сущности материи . Глубокие мысли о движении были сформулированы М.В. Ло- моносовым. Он высказал идею о сохранении материи. "Движение не может происходить без материи". Он отрицал идею первотолч- ка. "Первичное движение – это такое, которое в себе самом имеет свое основание, т.е. не зависит от другого движения. Первичное движение не может иметь начала, оно должно существовать из- вечно". Он высказал положение о возможности превращения од- ного вида движения в другой в качественном и количественном отношениях. Г.Гегель рассматривал действительность в виде процесса: бес- прерывное движение, изменение, развитие. Источник развития, по его взглядам, – это борьба противоположностей, противоречие. "Противоречие – есть корень всякого движения и жизненности". Для понимания сущности движения особое значение сыграли открытия в 40-х годах XIX века (закон сохранения и превращения энергии, эволюционная теория Ч.Дарвина, клеточное строение ор- ганизмов). В целом в античной философии, философии Нового времени и естествознании господствовал метафизический взгляд на движе- ние, что выражалось так: - во-первых, движение внешне налагается на предмет. Пред- мет много значит и сам по себе без всякого движения; - во-вторых, признание только одной формы движения – ме- ханической, т.е. простое перемещение в пространстве неизменных тел. При сведении движения материи к чисто механическому пе- 38 ремещению тел в пространстве материя рассматривалась, главным образом, как механическая инертная масса, а движение – как ак- тивная сила, извне приложенная к материи. Это приводило к взгляду о существовании сверхестественной силы, стоящей над материей и приводящей ее в движение. Исходная причина движе- ния материи – толчок извне. Понимание диалектической связи материи и движения дано диалектическим материализмом, который исходит из того, что движение есть всеобщее свойство материи. В объективном мире нет ничего, кроме движущейся по своим законам материи. Мир находится в постоянном движении, у него нет "выходных дней", он никогда не устает. Движение есть способ существования материи. Вне движения нельзя себе представить ни один материальный объект. Все, что мы можем сказать об объ- екте, в конце концов сводится к раскрытию присущих ему движе- ний, характерных для него способов поведения. Неразрывность материи и движения подтверждает естество- знание. Современная физика раскрывает неразрывность движения и материи в строгой количественной форме. Одним из следствий специальной теории относительности является закон взаимосвязи массы и энергии: E = mc 2 Любой физический объект обладает массой и энергией одно- временно. Массой обладают все материальные объекты. Энергией обладают все виды движения. Особенность понимания движения (в философии здравого смысла) состоит: - во-первых, в том, что причину движения материализм видит в самой материи, во взаимоотношении противоположных сторон, свойств и отношении частей материи; - во-вторых, в том, что признается многообразие различных форм движения материи, взаимопереходы этих форм друг в друга и не сво- димость этих разнокачественных форм к одной частной форме дви- жения. 39 Движение в самом общем смысле понимается как любое измене- ние вообще. Это явление присуще всем отдельным формам движения. Сущность движения, его источник – во взаимодействии как между отдельными телами, между системами, так и между эле- ментами частиц, тел, систем. Именно благодаря универсальности взаимодействия движение выступает как атрибут материи. Взаимодействие, движение относятся к универсальным несо- творимым и неуничтожимым свойствам материи. Для материи существовать – значит взаимодействовать, как-то проявлять себя, находиться в движении, и именно это наполняет конкретным со- держанием ее бытие. Философские проблемы движения: 1) неуничтожимость движения; 2) объективность движения; 3) противоречивость движения; 4) общая классификация движения; 5) соотношение движения, развития, прогресса. Рассмотрим некоторые из них. Движение не может исчезнуть, как и не может быть создано из ничего, оно может переходить из одной формы в другую. Например, прекращение механического движения вследствие трения приводит к накоплению внутренней энергии тела, к усилению теплового движения его молекул, теп- ловое может превратиться в химическое, электрическое и т.д. Ес- тественно-научным выражением неуничтожимости движения ма- терии является закон сохранения и превращения энергии. Соглас- но этому закону, какие бы процессы или превращения форм дви- жения ни происходили в мире, общее количество энергии – меры движения – остается неизменным. Энергия не творится и не исче- зает, она только видоизменяется, превращаясь из одного вида в другой, переходя от одного материального объекта к другому. Естествоиспытатели долгое время рассматривали закон со- хранения и превращения энергии лишь как закон количественного сохранения движения. Его другой существенной стороны, харак- теризующей качественную неуничтожимость движения, они не поняли. Результатом этого явился вывод о неизбежности "тепло- 40 вой смерти" мира. Выводы второго начала термодинамики, харак- теризующего необратимость процессов, протекающих в замкну- тых системах, они неправомерно распространили на бесконечную Вселенную. Сторонники теории "тепловой смерти" пришли к за- ключению, что вся энергия в природе должна будет превратиться в теплоту и равномерно рассеяться в мировом пространстве. На- ступит необратимое состояние термодинамического равновесия. Все процессы природы прекратятся. Движение есть единство противоположностей: • абсолютного и относительного; • устойчивости и изменчивости; • прерывности и непрерывности. Движение абсолютно, поскольку оно представляет собой ос- новную форму, способ бытия материи и поскольку материя без движения не существует. Движение как способ бытия материи оп- ределяет все ее свойства и проявления, внутреннее содержание всех веществ, предметов. Нельзя рассматривать поэтому оторвано друг от друга формы материи и формы движения – в действитель- ности имеются всегда только формы движущейся материи, приоб- ретающие свой конкретный вид и специфику именно от процесса движения и развития. Но эта абсолютная природа движения реа- лизуется в качественно специфических преходящих формах дви- жения. И в этом смысле движение относительно. Движение есть единство покоя, равновесия, устойчивости и изменения, единство противоположностей, одновременно предпо- лагающих и отрицающих друг друга. Понятие движения, измене- ния вообще имеет смысл лишь как понятие изменения определен- ных состояний, относительно устойчивых. Однако само это изме- нение в то же время есть то же определенное состояние, которое пребывает, сохраняется, обладая моментом устойчивости. Таким образом, в потоке никогда не прекращающихся изменений мате- рии существуют моменты покоя в форме равновесия, временной стабильности. Это необходимость существования качественно оп- ределенных вещей. Ф. Энгельс подчеркивал, что возможность временных состояний равновесия является существенным услови- ем дифференцирования материи и тем самым существенным ус- 41 ловием жизни. Но эти устойчивости равновесия относительны. Возникновение нового в материальном мире есть результат дви- жения. Относительность покоя выражается прежде всего так: 1) движение, развитие имеет определяющее значение по от- ношению к относительному покою; 2) покой имеет отношение к тем или иным материальным объектам, но не ко всей материи в целом; 3) относительность покоя носит временный характер и только по отношению к отдельным, а не ко всем видам движения. Таким образом, движение и покой, изменчивость и устойчи- вость неразрывно связаны друг с другом. Каждая из этих противо- положностей утверждает и в то же время отрицает друг друга, пе- реходит одна в другую. Движение – всякое изменение вообще. Когда мы берем мате- рию в целом, то мы говорим о ее движении. Развитие – высший тип движения, изменения материи и соз- нания, переход от одного качественного состояния к другому, от старого к новому. Процесс изменения захватывает любые объек- ты, любые их стороны – их внутренние составляющие и внешние. Развитие – не просто изменение, не всякое изменение объекта, но изменение, связанное с преобразованиями во внутреннем строении объекта, в его структуре, представляющей собой сово- купность функционально связанных между собой элементов, свя- зей и зависимостей. Развитие представляет собой не всякое изме- нение в структуре объекта, не только новое качественное измене- ние. Структура объекта характеризуется тремя моментами: 1) ко- личеством составляющих (двухчленные, трехчленные, n- членные); 2) порядком их расположения (линейное, клетчатое и т.д.); 3) характером зависимости между ними (обратимые и необ- ратимые). Развитие есть переход от структуры одного качества к структуре другого качества. В отличие от явлений движения, изменения, которые могут вызываться и действием внешних сил по отношению к движу- щимся объектам, развитие представляет собой самодвижение объ- екта и возникает в результате противоречивой борьбы нового и старого. Оно характеризуется определенной направленностью. 42 Это не повторение старых качественных состояний, не движение по кругу, хотя преемственность имеется. Развитие совпадает с по- ступательным движением к более развитому и совершенному. В этом смысле говорят о прогрессивном и регрессивном развитии объекта, о восходящей и нисходящей линиях развития. Прогрессивное развитие характеризуется переходом от низ- шего к высшему, от менее совершенного к более совершенному. Регрессивное развитие являет собой переход от высшего к низшему, деградацию, понижение уровня организации, момент за- стоя. Итак, когда мы говорим о материи в целом, то мы говорим о ее движении. А когда мы выделяем отдельную область материи и рассматриваем изменения, протекающие в этой области за какое- то время, то говорим о развитии этой части материи. Понятие раз- вития – более конкретное понятие, чем понятие движения. Движение – это не только перемена места объекта. Оно явля- ется также изменением качества его. Движение, как всеобщее свойство материи, проявляется в качественно многообразных формах. Богатство и многообразие форм движения обусловлено многообразием форм и видов материи. Каждому виду материи со- ответствует специфическая форма движения. Различаясь друг от друга, они остаются взаимосвязанными между собой. Различие форм движения материи составляет объективное ос- нование для существования и развития различных наук. Соответ- ственно, разумная классификация наук всегда должна опираться на классификацию объективно существующих форм движения. В соответствии с субординацией форм движения естественные нау- ки располагают в следующем порядке: математика, механика, фи- зика, биология. Особое внимание обращается на необходимость изучения пе- рехода от одной формы движения материи к другой и в связи с этим предсказывается, что именно на стыках наук (химии и физи- ки, химии и биологии) можно ожидать наиболее важных откры- тий. 43 Обычно выделяют такие основные формы движения: механиче- скую, физическую, химическую, биологическую, социальное дви- жение. Схематически рассмотренный ряд форм движения можно представить следующим образом: Механическая форма Физическая форма Химическая форма Биологичес- кая форма (массы, объекты) (молекулы) (атомы) (белки) Материальный носитель Материальный носитель Материальный носитель Материаль- ный носитель Что же понимается под формой движения? Под основной формой движения материи в природе следует понимать вид движения, образованный определенного типа взаи- модействием, имеющий достаточно широкую область действия и охватывающий явления, которые обладают качественным единст- вом, имеют общий материальный носитель и изучаются опреде- ленной отраслью наук. Форм движения в природе существует, конечно, не пять, а на- много больше. По отношению к материи в целом, ее структурной организации их может быть бесконечное множество. Но, как вид- но из определения, основные формы движения выражают опреде- ленные типы связей и взаимодействий материальных объектов. При классификации форм движения следует учитывать четыре объективных признака: 1) степень всеобщности данной формы движения и взаимо- действий, ее распространенности на разных уровнях и неотдели- мости от различных видов материи; 2) наличие общего закона, которому подчиняются все процес- сы, входящие в данную форму движения; 3) специфические особенности объектов – "носителей" форм движения; 44 4) принцип исторического развития и возникновения более сложных форм движения из менее сложных. Учет первого признака важен для определения более общих и менее общих форм. Второй и третий признаки дают возможность установить структурное и генетическое единство процессов, вхо- дящих в данную форму движения. Четвертый признак позволяет объективно расположить формы движения, отражающие порядок их исторического возникновения в процессе развития материи. По данным современного естествознания все формы движе- ния можно разбить на три класса: в неживой природе, в живой природе и в обществе. В неживой природе: - движение элементарных частиц и полей (гравитационное взаимодействие, электромагнитное взаимодействие частиц); - движение атомов и молекул, лежащее в основе всех химиче- ских реакций; - движение микроскопических тел (теплота, звук, процессы кристаллизации и др.); - движение в космических системах (планетах, звездах, галак- тиках и т.д.). В живой природе – это многообразные проявления жизни: - обмен веществ; - функциональные связи в организмах; - процессы отражения внешних условий; - внутривидовые и межвидовые отношения. Общественные формы движения включают в себя многооб- разные проявления деятельности людей: от способа производства до человеческого сознания, возникающего как свойство материи на основе специфических общественных условий жизни и прежде всего трудовой деятельности людей. Между всеми формами движения материи существует взаим- ная связь. В историческом развитии низшие формы порождают высшие, а последние в сложных системах ограничивают сферы действия низших форм и часть их преобразуют. Рассмотрим от- 45 ношение высших и низших форм движения в природе и отноше- ние социальной формы движения к природным (непосредственно к биологической форме движения). Характеризуя отношения природных форм движения, обычно говорят, что с определенной точки зрения физика есть механика молекул, химия – физика атомов, а биология – химия белков. Смысл этого выражения состоит в подчеркивании структурно- генетической связи между высшими и низшими формами движе- ния. Высшие формы генетически связаны с низшими, возникают из них, и закономерности, характеризующие высшие формы, должны быть поняты на базе законов низших форм движения. Ге- нетический метод требует рассматривать высшие формы движе- ния как: а) начальные условия возникновения и развития; б) главные этапы развития; в) основные тенденции и линии развития. Нельзя понять законы молекулярной физики, не зная зако- нов механики. Движения материи в природе находятся в соотношении струк- турной связи. Это означает, что структуры, специфичные для высшей формы движения, могут быть поняты, объяснимы на ос- нове функционирования структур соответствующих низших форм движения. Общая схема соотношения форм движения материи будет иметь вид: А В(А) С[В(А)] Д{С[В(А)]} и т.д., если принять А, В, С, Д как отдельные формы движения в после- довательности их усложнения. Генетическую связь обозначим стрелкой, указывающей направление развития от низших форм движения к высшим, структурную связь – различного рода скоб- ками. Совсем иной характер имеет отношение социальной формы движения к биологической. Социологию нельзя определить как биологию человека. Экстраполяция типа: если биология – химия белков, то социология – биология человека – ненаучна. Структур- ная связь между социологией и биологией отсутствует, законы 46 общественной жизни не могут объясняться на основе законов природы. Формы движения способны к взаимным превращениям при строгом выполнении законов сохранения материи и ее основных свойств. Но каждая форма движения может непосредственно пре- вратиться только в ту, которая мало отличается от нее по степени сложности и близко расположена к ней в общем ряду эволюцион- ного развития. Если же формы движения значительно различают- ся по уровню сложности, то их взаимопревращение происходит лишь через все промежуточные формы. Эта косвенная связь отра- жает некоторые особенности исторического развития материи: низшие формы движения не сразу превратились в высшие, а толь- ко через последовательность исторически возникших промежу- точных форм. Пространство – это всеобщая объективная форма существова- ния материи, которая выражает структурность, протяженность и расположение материальных объектов и систем относительно друг друга. Время – это объективная форма существования материи, ко- торая характеризует длительность материальных процессов, их очередность, последовательность и темп смены одного события другим. Любой предмет или материальный процесс имеет определен- ные начало, конец, проходит определенные этапы в своем разви- тии, следует за каким-либо другим материальным процессом. Философия здравого смысла отвергает представление о про- странстве как о какой-то пустоте и о времени как о чистой дли- тельности, якобы существующих самих по себе, независимо от материи. Такие взгляды на пространство и время были присущи многим метафизическим материалистам. Пространство и время – это коренные формы бытия материи, неразрывно связанные с ней. Вне материи пространство и время ничто, пустые абстракции, существующие только в нашей голове. Мир заполнен безбрежным и бездонным океаном материи в виде частиц, которые, однако, в обычных условиях никак не обнаружи- вают своего присутствия. Даже межзвездное пространство, кото- 47 рое, на первый взгляд, кажется нам совершенной пустотой, в дей- ствительности представляет собой форму существования таких материальных образований, как рассеянное межзвездное вещест- во, атомы, "элементарные" частицы, электромагнитное и гравита- ционное поля. Пространство и время обнаруживают себя, свою природу и свое единство в движении материи, т.е. время и пространство, их нераз- рывность можно представить лишь в движении материальных объек- тов. Время и пространство выступают как стороны единого неде- лимого времени-пространства. При рассмотрении событий в та- ком единстве они обладают четырехмерным свойством (Мир Минковского A(x; y; z; t)). В этом случае пространственно- временной интервал можно будет определить как ] dz dy dx [ dt c ds 2 2 2 2 2 2 + + − = Это показывает их внутреннюю связь и единство. Известно, что невозможно измерить скорость движения тела только по времени или только по определенному расстоянию, пространству. Скорость движения тела – это определенное про- странство, пройденное телом за определенное время. Когда мы говорим, что свет распространяется со скоростью 300 тыс. км/с, то выражаем объективно единство материи (свет), времени (1 с), пространства (300 тыс. км). Первые серьезные естественно-научные доказательства нераз- рывного единства пространства и времени с движущейся матери- ей дал гениальный русский математик Н.И.Лобачевский, который исходил из принципа зависимости свойств пространства от струк- туры материи, от ее физических свойств. Рассматривая геометри- ческие свойства пространства в зависимости от формы матери- альных тел, он создал неэвклидову, сферическую геометрию. Сферическая геометрия существенно отличается от плоской гео- метрии Эвклида. Например, построенный на сферически-вогнутой поверхности треугольник по своим свойствам будет отличаться от треугольника на плоскости, сумма его углов будет меньше двух прямых углов. 48 Труды Лобачевского сыграли большую роль в дальнейшем развитии научных взглядов на единство пространства и времени с движущейся материей, в подготовке современной теории относи- тельности, разработанной А.Эйнштейном (1879–1955). Теория относительности Эйнштейна состоит из частной (спе- циальной) теории относительности и общей теории относительно- сти. Частная теория относительности была разработана Эйнштей- ном в 1905 г. Основное значение этой теории заключается в том, что она подтвердила положение о неразрывной связи между собой пространства и времени и их зависимости от движения. В этой теории А.Эйнштейн берет частный случай – движение так назы- ваемых инерционных систем. Под инерционной системой подра- зумевается тело или группа тел, которые в отсутствие внешних сил осуществляют движение равномерно и прямолинейно, т.е. по инерции. Рассматривая движение инерционных систем относи- тельно друг друга со скоростью, близкой к скорости света, А.Эйнштейн выдвинул идею о том, что в каждой инерционной системе будут различные величины пространства и времени. Используя преобразования К.Лоренца, А.Эйнштейн установил, что в системе, движущейся со скоростью v, близкой к скорости света, произойдет сокращение длины движущихся тел (l) и "замедление" времени (t). Относительное сокращение величины движущихся тел и замедление времени с увеличением скорости определяются по фор- мулам: 2 2 0 1 c v l l − = ; 2 2 0 1 c v t t − = Если v мало, то отношение 2 2 c v близко к нулю и им можно пренебречь. В этом случае заметного сокращения длины движу- щегося предмета не произойдет. Но если v приближается к скоро- сти света, то 2 2 c v возрастает, а подкоренное выражение стремится к нулю. Современная практика полностью подтвердила эти теоре- тические выводы. 49 Человек научился измерять время, чувствовать его, анализи- ровать биологическое время, специфику пространства и времени в общественной жизни. Его волнует проблема земной цивилизации, ее место во Вселенной. Выдвигается вопрос – сколько земно по- добных планет во Вселенной? Американский астроном С.Доул ("Планеты для людей") по- пробовал оценить возможное число земно подобных планет в ближайших окрестностях Солнца, то есть внутри сферы с Солн- цем в центре и радиусом 55 световых лет. В масштабах Галактики выбранный участок совсем невелик, и нет никаких оснований счи- тать этот район нашей звездной системы каким-то особенным, не похожим на другие. Следовательно, то, что верно для окрестно- стей Солнца, скорее всего типично и для всей Галактики, за ис- ключением, быть может, ее ядра. В выделенной таким образом окрестности Солнца находится около тысячи звезд. В ходе своих исследований Доул решил три вопроса: 1. Каким условиям должны удовлетворять планеты для того, чтобы на них могли жить люди без специальных защитных средств типа скафандра и других? 2. Сколько таких земно подобных планет есть в Галактике? 3. Какова вероятность встретить обитаемые земно подобные планеты в ближайших окрестностях Солнца? Подробности соответствующих расчетов можно найти в книге С. Доула. Здесь же мы кратко перечислим выводы, к которым он пришел, и назовем некоторые из соседних звезд, вокруг которых могут быть обитаемые земноподобные планеты. Снова подчерк- нем, что речь пойдет о "планетах для людей", а это, конечно, резко снижает количество кандидатов в обитаемые миры и указывает лишь нижний предел населенности нашей Галактики. Основные признаки земноподобной планеты таковы: масса ее не должна быть меньше 0,4 массы Земли, так как иначе вокруг планеты не образуется и не удержится пригодная для дыхания атмосфера. Верхний предел возможной массы составляет 2,35 массы Земли, так как более массивная планета создает на своей поверхности тяжесть, непереносимую людьми. 50 Сутки на планете не должны превышать четырех земных су- ток, что гарантирует защиту ее обитателей от нестерпимой жары днем и крайне низких температур ночью. Возраст звезды (а стало быть, и планеты) предполагается достаточно солидным, большим 3 миллиардов лет, что необходимо для весьма длительной эволю- ции органического мира. Для нормальной освещенности планеты важны и наклон ее оси вращения к плоскости орбиты, и эксцентриситет этой орбиты. Ось вращения не должна лежать, как у Урана, в плоскости орби- ты, а образовывать с ней угол, не меньший 20 градусов. Орбита же должна быть близка к круговой (эксцентриситет меньше 0,2). Вы- сокие требования предъявляются и к звезде, обладающей земно подобными планетами. Ее масса может заключаться лишь в пре- делах от 0,72 до 1,43 массы Солнца. Для звезд большей массы продолжительность стабильного излучения (важнейшее условие эволюции!) становится значительно меньше 3 миллиардов лет. Звезды же с массой, меньшей 0,72 массы Солнца, создают недос- таточную для жизни освещенность планеты. Заметим: если земно подобная планета обращается в системе двойной звезды, то эти звезды должны находиться или совсем рядом друг с другом и дей- ствовать почти как одно тело, или, наоборот, находиться друг от друга очень далеко, и тогда планета должна находиться вблизи от одной из звезд. Если все перечисленные условия соблюдены, то вероятность того, что планета окажется пригодной для людей, весьма велика. Произведя расчеты, С. Доул пришел к выводу, что из ста бли- жайших к нам звезд, расположенных ближе 22 световых лет, 43 звезды могли бы обладать земно подобными планетами. Из этих 43 звезд Доул выбрал 14 наиболее перспективных "кандидатов", среди которых, кстати сказать, есть и альфа Центавра, ближайшая из звезд! Вероятность того, что, по крайней мере, вокруг какой-нибудь из 14 избранных звезд есть земно подобная планета, составляет 43 шанса против ста (вероятность 43 процента). Познакомимся с не- которыми из перечисленных перспективных звезд. Ближайшую к нам звезду альфа Центавра с территории нашей страны, к сожалению, увидеть нельзя. Она доступна для наблюде- 51 ния лишь тем обитателям Земли, которые живут южнее 30-го гра- дуса северной широты. Расстояние до альфа Центавра (которая, кстати, имеет наименование Толиман) равно 4,3 светового года, чему соответствует 41.250.000.000.000 километров. Альфа Цен- тавра – тройная звезда. Главная желтая звезда, очень похожая на Солнце, имеет яркий оранжевый спутник, по светимости втрое ус- тупающий нашему дневному светилу. Период обращения в этой двойной системе близок к 80 годам. Третий компонент – звезда Проксима (то есть "Ближайшая") Центавра и в самом деле на 360 миллиардов километров ближе к нам, чем главная желтая солнце подобная звезда. Проксима Центавра – холодный красный карлик, испускающий света в 20.000 раз меньше, чем Солнце. Период об- ращения Проксимы вокруг общего центра тяжести тройной сис- темы альфа Центавра весьма велик и уж во всяком случае не меньше нескольких тысяч лет. Есть ли какие-нибудь шансы на то, что вокруг этих трех бли- жайших звезд обращаются обитаемые планеты? В отношении Проксимы Центавра ответ должен быть, по-видимому, отрица- тельным. Эта звезда слишком мала и холодна, чтобы быть, подоб- но нашему Солнцу, источником жизни. К тому же она принадле- жит к классу вспыхивающих звезд, а резкие колебания излучения вредоносны для живых организмов. Другое дело главные компо- ненты тройной системы альфа Центавра, обозначаемые А и В. До- ул рассчитал для этих звезд размеры их экосфер, то есть областей, пригодных для земно подобной жизни. Оказалось, что для обоих компонентов А и В радиусы их эко- сфер (в пределах которых могут существовать устойчивые пла- нетные орбиты) соответственно равны 2,68 астрономических еди- ниц (а. е.) и 2,34 а.е. Вероятность же того, что вокруг этих звезд есть обитаемые земноподобные планеты, по Доулу, близка к 0,05. В отличие от альфа Центавра оранжевую звезду 4-й звездной величины эпсилон Эридана можно увидеть из любой точки земно- го шара. Расстояние до нее близко к 11 световым годам, а масса ее на 20 процентов уступает массе Солнца. Вероятность того, что во- круг этой одиночной звезды кружится земноподобная планета, со- ставляет всего 3,3 процента. 52 Звезда тау Кита часто упоминается в астрономической лите- ратуре, так как именно с нее (и с эпсилон Эридана) с 1960 года на- чалось "прослушивание" космоса с целью уловить радиопередачи далеких инопланетян. Тау Кита, отстоящая от нас на 12 световых лет, чуть уступает Солнцу и в размерах, и в температуре. Хотя ве- роятность найти в ее окрестностях земноподобную планету не превосходит 3,6 процента, в течение нескольких лет радиотеле- скопы пытались поймать радиосигналы от тау Кита. К сожалению, первые попытки установить радиосвязь с инопланетянами окон- чились пока безрезультатно. По расчетам С.Доула, в нашей Галактике существует 600–700 миллионов звезд с планетами, пригодными для жизни человека. Среднее расстояние между такими звездами составляет 24 свето- вых года, а вероятность того, повторяем, что самая близкая из звезд имеет хотя бы одну "планету для людей", равна 10 процен- там. |