Тема 15. Теории зарождения жизни на Земле и антропогенез. Этапы биохимической эволюции.

Этапы биохимической эволюции. Гипотеза Опарина о коацерватной стадии развития. Теории происхождения человека.

Контрольные вопросы:

Этапы биохимической эволюции.

Абиогенный синтез и его опытное подтверждение.

Образование биополимеров.

Гипотеза Опарина о коацерватной стадии развития.

Теории происхождения человека.

Литература:

Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. – М.: Наука, 1994.

Вернадский В.И. Начало и вечность жизни. - М., 1989.

Камшилов М.М. Эволюция биосферы. – М., 1974.

 

Тема 16. Пути и принципы развития биологии. Генетика. Наследственность. Уровни организации живого.

Теория Дарвина. Синтетическая теория эволюции. Уровни организации живого. Молекулярно-генетический, популяционно-видовой, организменный, биогеоценотический, биосферный уровни.

Контрольные вопросы:

Хромосомная теория наследственности.

Синтетическая теория эволюции.

Молекулярно-генетический уровень организации живого.

Популяционно-видовой уровень организации живого.

Клеточно-организменный уровень организации живого.

Биогеоценотический уровень организации живого.

Биосферный уровень организации живого.

Биосфера, уровни развития вещества.

Литература:

Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. – М.: Наука, 1994.

Вернадский В.И. Начало и вечность жизни. - М., 1989.

Кремянский В.И. Структурные уровни живой материи. – М., 1969.

Малиновский Ю. М. Биосфера – Земля – Галактика. - М.: Знание, 1990.

Мезун Ю. Г. Космос и биосфера. - М.: Знание, 1989.

Тюрюканов А. Н., Федоров В. М. Тимофеев-Ресовский Н. В.: Биосферные раздумья. - М.: РАЕН, 1996.

Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера. - М.: Наука, 1989.

 

Тема 17. Концепция биосферы и ноосферы. Принципы глобального эволюционизма.

Живое вещество: от возникновения до ноосферы. Сценарии возникновения и развития биологической жизни. Учение В.И. Вернадского о живом веществе и биосфере. Эволюция живого вещества и человека: от биосферы до ноосферы. Современная концепция экологии. Принципы глобального эволюционизма. Проблема целесообразности в природе. Экологический кризис и будущее цивилизации.

 

Контрольные вопросы:

Сценарии возникновения и развития биологической жизни.

Учение В.И. Вернадского о живом веществе и биосфере.

Эволюция живого вещества и человека: от биосферы до ноосферы.

Современная концепция экологии.

Условия перехода от биосферы к ноосфере согласно теории Вернадского В.И.

Принципы глобального эволюционизма.

Проблема целесообразности в природе.

Экологический кризис и будущее цивилизации.

Литература:

Вернадский В.И. Философские мысли натуралиста. – М., 1988.

Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. – М.: Наука, 1994.

Вернадский В.И. Начало и вечность жизни. - М., 1989.

Камшилов М.М. Эволюция биосферы. – М., 1974.

Кремянский В.И. Структурные уровни живой материи. – М., 1969.

Одум Ю. Экология. Т.1. - М.: Мир, 1986.

Малиновский Ю. М. Биосфера – Земля – Галактика. - М.: Знание, 1990.

Мезун Ю. Г. Космос и биосфера. - М.: Знание, 1989.

Тюрюканов А. Н., Федоров В. М. Тимофеев-Ресовский Н. В.: Биосферные раздумья. - М.: РАЕН, 1996.

Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера. - М.: Наука, 1989.

 

 

Список тем контрольных работ для студентов - бакалавров очной и заочной форм обучения

Блок 1

Методология научного исследования.

Критерии истинности в науке.

В чем заключается существо проблемы первоначал.

Атомистическая трактовка бытия Демокритом.

Развитие математических знаний в эпоху Античности – математика Фалеса и Пифагора. Геометрия и механика Евклида, Архимеда.

Астрономия Эратосфена и Птолемея.

Естествознание в эпоху Средневековья.

Гелиоцентрическая система Коперника.

Научные принципы Галилея и Ньютона.

Законы Кеплера. Идея всеобщей гармонии.

Абсолютность пространства и времени в механике Ньютона.

Принцип дальнодействия.

Универсальность законов и принцип строгого детерминизма.

Зарождение научной химии (Ломоносов, Лавуазье, Менделеев).

Периодическая система Менделеева.

Особенности механистического мировоззрения.

Электромагнитная картина мира: исследование в области электромагнитного поля и крушение МКМ; Эрстед, Фарадей, Максвелл, Герц.

Природа электромагнетизма.

Понятие поля.

Принцип близкодействия.

Явление электромагнитной индукции.

Принцип суперпозиции.

Законы Максвелла. Два аспекта электромагнитного поля.

 

Блок 2

Механистический принцип относительности Галилея.

Трудности согласования концептуальных основ механики Ньютона и электродинамики Максвелла.

Опыт Майкельсона – Морли и отказ от гипотезы эфира.

Постулаты специальной теории относительности.

Идея инвариантности. Преобразования Лоренца.

Физические принципы СТО.

Обоснование эффектов СТО с помощью преобразований Лоренца.

Инерциальные системы отсчета.

Тождество принципа относительности и принципа постоянства скорости света.

Релятивистские пространственно-временные эффекты.

Понятие пространственно-временного континуума.

Неевклидова геометрии Римана, Минковского, Лобачевского.

Искривление пространства-времени и новая теория тяготения.

Зависимость типа геометрии поверхности от ее кривизны.

Тезис Эйнштейна о совпадении гравитационной и инертной массы.

Принцип эквивалентности.

 

Блок 3

Квантовая гипотеза Планка.

Кванты энергии. Постоянная Планка.

Проблема корпускулярно-волнового дуализма. Формула де Бройля.

Соотношение неопределенностей В. Гейзенберга.

Вероятностная предсказуемость. Частотная (статистическая) интерпретация вероятности.

Концепция детерминизма и статистические законы.

Принцип дополнительности Бора.

Природа микромира. Поиск элементарных составляющих материи.

Гипотеза строения атома Стонея, Томсона-Эпинуса.

Планетарная модель атома Э.Резерфорда.

Квантовые постулаты Бора.

Явление радиоактивности.

Изотопы.

Классификация элементарных частиц: лептоны, мезоны, барионы, адроны, фермионы, бозоны.

Основные характеристики элементарных частиц: электрический заряд, спин, время жизни.

Кварковая природа материи: понятие кварка, спин, заряд кварков, кварковые формулы элементарных частиц, глюоны.

Квантовая хромодинамика.

Фундаментальные взаимодействия в природе: гравитационное, слабое, электромагнитное, сильное.

 

Блок 4

Законы сохранения в природе и их связь с принципами симметрии.

Суть теоремы Э. Нетер.

Законы классической термодинамики: первое начало термодинамики, второе начало термодинамики.

Энтропия. Принцип возрастания энтропии.

Гипотеза тепловой смерти Вселенной.

Концепция необратимости в термодинамике.

Проблема «вечного двигателя».

Концепция необратимости и термодинамика.

Почему рост энтропии характеризует замкнутые системы.

Открытые, закрытые, изолированные системы и неравновесная термодинамика. Условия возникновения самоорганизации в открытых системах.

Основные системные понятия.

Что такое системный подход и его научные возможности.

Генезис системного подхода.

Системный подход и современное научное мировоззрение.

Структурно-функциональная характеристика системы.

Основные принципы теории систем.

Соотнесение философских понятий «целое» и «часть» с системными «система» и «элемент».

Классификация системы по признакам движения, организации, обмену.

Системообразующие факторы (внешние, внутренние, искусственные).

Концепция необратимости и термодинамика.

Идея открытой системы Э. Шредингера.

Открытые, закрытые, изолированные системы и неравновесная термодинамика.

Самоорганизация в живой природе. Самоорганизация в неживой природе.

Условия возникновения самоорганизации в открытых системах.

Условия и механизмы самоорганизации.

Синергетика и теория самоорганизации.

Основные понятия синергетики.

Формирование идей самоорганизации. Роль самоорганизации в эволюционном процессе.

Самоорганизация в открытых системах и диссипативных структурах.

В чем заключается роль самоорганизации в эволюционном процессе.

В чем состоит принцип нелинейности. Мировоззренческая трактовка понятия нелинейности.

Понимание хаоса как особо организованной среды.

Механизм самоорганизации: хаос, флуктуация и флуктуационный фон, бифуркация, диссипация, аттрактор.

 

Блок 5

Происхождение Вселенной. Основные этапы происхождения Вселенной.

Космологические парадоксы: фотометрический парадокс Шезо – Ольберса; гравитационный парадокс Зеелигера; термодинамический парадокс Клаузиуса – Больцмана.

Теории Фридмана, Вайнберга, Мурадяна, Гамова, Зельдовича.

Модель расширяющейся Вселенной. Закон Э. Хаббла.

Теория «Большого взрыва» и реликтовое излучение. Теория физической инфляции Большого взрыва.

Эволюция Вселенной. Образование и жизнь звезд, источники их энергии. Красные гиганты. Белые карлики. Нейтронные звезды. Черные дыры.

Предпосылки зарождения жизни. Концепции возникновения жизни: креационизм, самопроизвольное зарождение жизни, гипотеза панспермии, эволюционная теория.

Гипотеза Опарина о коацерватной стадии развития.

Учение В.И. Вернадского о живом веществе и биосфере.

Эволюция живого вещества и человека: от биосферы до ноосферы.

Каковы условия перехода от биосферы к ноосфере.

Принципы глобального эволюционизма.

Жизнь как космопланетарный феномен, предпосылки зарождения жизни.

Этапы биохимической эволюции. Абиогенный синтез и его опытное подтверждение. Образование биополимеров.

Хромосомная теория наследственности.

Синтетическая теория эволюции.

Молекулярно-генетический уровень организации живого.

Популяционно-видовой уровень организации живого.

Клеточно-организменный уровень организации живого.

Биогеоценотический уровень организации живого.

Биосферный уровень организации живого.

Требования к выполнению контрольных работ

для студентов заочной и заочно-ускоренной форм обучения

 

Целью контрольной работы является выработка у студентов навыков самостоятельной работы с научной и учебной литературой, знакомство с требованиями оформления письменных работ, что в результате позволит сформировать у студентов комплекс знаний и умений для будущей работы.

Содержание и объем контрольной работы:

Контрольная работа выполняется на белых листах формата А4 без рамок и помещается в скоросшиватель. Объем работы: 30-40 машинописных или рукописных листов формата А4 с одной стороны. Шрифт 14, интервал полуторный, выравнивание – по ширине страницы. Текст курсовой работы следует набирать, соблюдая следующие размеры полей: левое – 30 мм, правое – 10 мм, верхнее и нижнее – по 20 мм. Контрольная работа должна включать следующие части: титульный лист, содержание, введение, основной текст, список использованной литературы.

На титульном листе содержится информация о министерской подчиненности образовательного учреждения, о полном наименовании учебного заведения, наименование кафедры преподавателя; наименование изучаемой дисциплины; тематика контрольной работы, фамилия, инициалы и группа студента; фамилия, инициалы, ученая степень и звание преподавателя; город и год сдачи работы. Титульный лист включается в общую нумерацию страниц, но номер страницы на нем не ставится.

В содержании указываются заголовки всех блоков контрольной работы с указанием соответствующих страниц. Заголовки блоков дублируются в тексте. Блоки должны иметь порядковые номера в пределах всей работы, обозначенные цифрой с точкой в конце. Введение, заключение и список литературы не нумеруются.

Введение должно состоять из 1-2 листов и включать следующие элементы: обоснование выбранной темы; цель и задачи, которые автор работы ставит перед собой; хронологические рамки исследования; система методологических принципов, которой придерживался автор.

Основной текст контрольной работы должен состоять из семи блоков. В каждом из блоков раскрывается по одному контрольному вопросу.

Список литературы должен содержать наименования использованных книг, журнальных и газетных статей, бухгалтерских, статистических и отчетных документов и т.д. Описание каждого источника должно включать фамилию и инициалы автора (авторов), полное наименование книги или статьи без кавычек; название, год, номер журнала и страницы, на которых расположена статья (для статей); вид книги (учебник, учебное пособие и т.п.), город издания, издательство, год издания, общее количество страниц. На все указанные в списке литературы источники должны быть ссылки в работе. Ссылки оформляются следующим образом: в квадратных скобках необходимо указывать номер цитируемого источника по списку литературы и номер страницы: например, [2, c. 56]. Список использованной литературы должен содержать не менее 10 источников, из которых не более трех – учебная литература, не менее семи – классические научные труды и публикации.

Если в тексте работы используются рисунки, то они должны нумероваться последовательно в пределах главы и включать номер главы и порядковый номер рисунка в главе (например, рис. 2.3). Каждый рисунок должен иметь название рядом с номером. Рисунок должен следовать сразу после ссылки на него в тексте. Аналогичным образом оформляются таблицы.

Контрольная работа должна быть сдана преподавателю на проверку не позднее, чем за две недели до начала сессии, и подлежит защите в период сессии.

 

 

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

Абсолютная звездная величина. Видимая звездная величина, которую имела бы звезда, если бы находилась на расстоянии 10 пс, принятом в качестве стандарта. Абсолютная звездная величина Солнца равна 4, 85.

Абсолютная яркость. Полная светимость объекта.

Адиабатические флуктуации. Флуктуации плотности как вещества, так и излучения, когда некоторый объем Вселенной испытывает сжатие, но так, что излучение при этом наружу не выходит. До эпохи отделения излучения от вещества адиабатические флуктуации вели себя как волны в масштабах меньше размера горизонта. После отделения излучения от вещества вступает в игру гравитационная неустойчивость в масштабах больших, чем примерно 10¹³ масс Солнца; меньшие адиабатические флуктуации должны были к этому времени уже затухнуть в более ранние эпохи.

Адрон. Любая элементарная частица (включая мезоны и барионы), которая участвует в сильных ядерных взаимодействиях.

Адронная эра. Промежуток времени, длившийся вплоть до примерно 10^-4 с после Большого взрыва, когда во Вселенной доминировало вещество, включающее адроны, находящиеся в равновесии с полем излучения. Адронная эра закончилась, когда характерная энергия фотонов упала ниже температуры, соответ­ствующей массе покоя пиона, т.е. π -мезона (составляющей 270 электронных масс), после этого осталось совсем мало адронов (приблизительно один адрон на каждые 10⁸ фотонов).

Альфвена-Клейна космологическая модель. В этой модели ранняя Вселенная представляется в виде гигантского сжимающегося сферического облака из вещества и антивещества. Когда достигается некоторая критическая плотность, вещество и антивещество начинают аннигилировать, и выделение излучения и энергии при аннигиляции приводит к расширению Вселенной. Эта модель расширяющейся Вселенной сталкивается со многими трудностями и сильно противоречит совокупности наблюдательных данных.

Ангстрем. Мера длины 1 ангстрем (1 Ǻ ) = 10 ^{- 8} см.

Анизотропия. Нарушение изотропии, т.е. зависимость от направления.

Антинейтрино. Античастица по отношению к нейтрино.

Антипротон. Античастица по отношению к протону, имеющая ту же массу и тот же спин, что и протон, но противоположный (отрицательный) заряд.

Античастица. Элементарная частица, которая по отношению к своей частице имеет противоположный заряд, а во всем остальном тождественна частице. Большая часть наблюдаемой Вселенной состоит из частиц и вещества, а не античастиц и антивещества.

Астероиды. Малые, похожие на планеты тела в Солнечной системе. К настоящему времени их обнаружено более 1800 штук, и, возможно, существуют миллионы астероидов еще меньших размеров. Самый большой из астероидов, Церера, имеет в диаметре около 1000 км, и масса его составляет 2 • 10 ^{- 4} масс Земли. Суммарная масса всех астероидов, по-видимому, не превышает 10 масс Цереры.

Астрономическая единица (а.е). Среднее расстояние между Землей и Солнцем, равное 1, 496 • 10¹³ см, или 8, 31 световым минутам.

Белый карлик. Плотная горячая звезда с малой светимостью, которая исчерпала свои запасы ядерного горючего и находится на заключительной стадии своей эволюции. Звезды с массами меньше 1, 4 солнечных масс в конце концов становятся белыми карликами с типичными радиусами около 1% от радиуса Солнца и с плотностями в диапазоне от 10⁵ до 10 ⁸ г. см^-3.

Большого взрыва теория. Модель Вселенной, в которой пространство-время начиналось из сингулярности и затем расширялось.

Взрывной ядерный синтез. Ядерные процессы, которые, как полагают, происходят в сверхновых звездах. При температуре около 2 • 10⁹ К происходит взрывное горение углерода и создаются элементы от неона до кремния. Взрывное горение кислорода, происходящее при температурах, близких к 4 • 10⁹К, создает ядра с атомными массами от кремния до кальция. При еще более высоких температурах образуются еще более тяжелые элементы, вплоть до железа и даже тяжелее.

Видимая звездная величина. Наблюдаемая яркость небесного тела, измеренная в логарифмической шкале. Самые яркие звезды являются звездами первой величины. Чем слабее звезда, тем больше значение ее видимой звездной величины; самые слабые звезды, видимые невооруженным глазом – это звезды шестой величины.

Виртуальные пары. Частицы и античастицы, существующие в течение крайне короткого времени, чаще как промежуточное состояние при ядерном переходе. Согласно теории Дирака, вакуум можно представить себе как множество виртуальных электронно-позитронных пар, которые можно высвободить или разделить, только затратив достаточно большую энергию.

Вихревая теория. Космогония Солнечной системы по Декарту (1644), который утверждал, что планеты и Солнце аккумулировались из вещества, участвующего в вихревых движениях во всех масштабах.

Возраст Вселенной. Время, прошедшее после сингулярности; согласно теории Большого взрыва, оно оценивается в 7-20 млрд. лет.

Вырожденное вещество. Состояние вещества, обнаруживаемое в белых карликах и других сверхплотных объектах, в котором проявляются сильные отклонения от законов классической физики. По мере увеличения плотности при заданной температуре давление растет все быстрее и, наконец, перестает зависеть от температуры, а зависит только от плотности. В этот момент газ, как принято говорить, становится вырожденным.

Гамма-лучи. Фотоны с очень высокой энергией и очень короткой длиной волны; наиболее энергичная и проникающая форма электромагнитного излучения.

Гейзенберга соотношение неопределенностей. Неопределенность в определении положения элементарной частицы обратно пропорциональна неопределенности в определении ее импульса. Поэтому невозможно проводить измерение атомного или ядерного процесса с произвольной точностью; измерение будет вносить возмущение в ход процесса.

Гелиоцентрическая космология. Модель Вселенной, в которой Солнце находится в центре мира, а вокруг него на разных расстояниях расположены планеты и звезды.

Геоцентрическая космология. Модель Вселенной, согласно которой Земля находится в центре, а Солнце, планеты и звезды обращаются вокруг Земли.

Гиперболическое пространство. Трехмерное пространство, геометрия которого аналогична геометрии седлообразной поверхности; принято говорить, что оно имеет отрицательную кривизну.

Гипергалактика. Система, состоящая из главной спиральной галактики, окру­женной карликовыми спутниковыми галактиками, чаще всего эллиптическими. Наша Галактика и галактика Андромеды являются гипергалактиками.

Главная последовательность. Основная последовательность звезд на графике, по осям которого отложены светимость и эффективная температура (диаграмма Герцшпрунга-Рессела). Более 90% наблюдаемых нами звезд лежат на главной последовательности и остаются на ней в течение всей фазы горения водорода. Наблюдаемый верхний предел на массу звезд главной последовательности со­ставляет примерно 60 солнечных масс, при этом более массивные звезды являются неустойчивыми, а вычисленный нижний предел равен 0, 085 солнечным массам, при этом в менее массивных звездах невозможно загорание водорода.

Глобальная инерциальная система отсчета. Система координат или система отсчета, жестко закрепленная относительно общего распределения вещества во Вселенной.

Гравитационная потенциальная энергия. Энергия, которую может приобрести тело, падающее в гравитационном поле, и которая убывает с ростом кинетиче­ской энергии. Не существует единого уровня (аналогичного состоянию покоя те­ла при определении кинетической энергии), относительно которого отсчитывают потенциальную энергию, и поэтому мы, как правило, определяем изменение гра­витационной потенциальной энергии как работу (с обратным знаком), совершаемую гравитационными силами при изменении положения тела.

Гравитон. Квант гравитационного излучения.

Двойная звезда. Система из двух звезд, обращающихся вокруг общего центра. Визуальными двойными называются те системы, в которых каждую из компонент можно увидеть в телескоп по отдельности; спектральные двойные можно обнаружить благодаря переменным радиальным скоростям составляющих ее звезд.

Дейтерий. Первый тяжелый изотоп водорода, его ядро состоит из одного протона и одного нейтрона. Как и водород, атом дейтерия имеет один электрон и обладает одинаковыми с водородом химическими свойствами, образуя, например, тяжелую воду. Распространенность дейтерия в межзвездном пространстве составляет примерно 1, 4 • 10^-5 от распространенности водорода.

Длина волны. Электромагнитное излучение характеризуется длиной волны или частотой, произведение этих двух величин равно скорости света. Длина волны — это расстояние между двумя следующими друг за другом волновыми фронтами (на которых интенсивность имеет максимум), а частота-это число волновых фронтов, проходящих через заданную точку за секунду. В видимой области, в оптическом диапазоне, свет имеет длины волн 4000-7000 Ǻ и частоту 7 • 10¹⁴ - 4 • 10¹⁴ Гц.

Доплера эффект. Смещение спектральных линий в излучении, принимаемом от движущегося источника, обусловленное относительным движением источника вдоль луча зрения. Движение по направлению к наблюдателю приводит к голубому смещению, а движение от наблюдателя – к красному смещению.

Закрытая вселенная. Космологическая модель Фридмана-Леметра, в которой пространство конечно и имеет положительную кривизну; в будущем вселенная должна сжиматься.

Звездная величина. Мера, используемая для характеристики яркости небесного объекта. Разница на одну звездную величину в яркости двух звезд соответствует различию в светимости в 10^{0, 4}, или 2, 51 раз; 5 звездных величин соответствуют отличию в светимости в 100 раз.

Изотермические флуктуации. Флуктуации плотности вещества без каких-либо связанных с ними возмущений плотности излучения. Таким образом, температура излучения остается однородной. До эпохи отделения излучения от вещества изотермические флуктуации были как бы заморожены - они не росли и не затухали; после эпохи отделения излучения от вещества изотермические флуктуации становятся гравитационно неустойчивыми, если их масса превосходит джинсовскую массу, составляющую примерно 10⁶ масс Солнца.

Изотропия. Отсутствие зависимости от направления.

Квазар. Объект, который выглядит похожим на звезду, но в спектре эмиссионных линий обнаруживается большое красное смещение. Квазары обладают самой большой светимостью из всех известных во Вселенной объектов.

Квантовая механика. Теория взаимодействия вещества и излучения, в основе которой лежит исходная идея Планка о том, что излучающие тела испускают излучение дискретными порциями, или квантами, энергия которых пропорцио­нальна частоте света.

Кинетическая энергия. Энергия, связанная с движением; это работа, которую необходимо затратить, чтобы тело, находившееся в состоянии покоя, привести в состояние движения; для тела с массой т, движущегося со скоростью v, кинетическая энергия равна mv ² /2.

Кольцевая галактика. Галактика, имеющая форму кольца. Кольцо включает яркие голубые звезды, но в центральных областях светящегося вещества сравнительно мало. Думают, что такая система сначала была обычной галактикой, которая недавно испытала лобовое столкновение с другой галактикой.

Комета. Тело, состоящее из разреженного газа и твердых частиц, движущееся вокруг Солнца по очень вытянутой траектории, которая может проходить вну­три орбиты Земли, а потом уходить на расстояния свыше 10 а. е. Кометы являются неустойчивыми телами с массами около 10^-10 масс Земли. В среднем они совершают за свою жизнь не более 100 прохождений мимо Солнца. Лишь 4% известных комет периодически возвращаются к Солнцу.

Комптоновская длина волны. Дуалистическая природа частиц и волн приводит к тому, что с каждой элементарной частицей связана фундаментальная длина волны, равная h /тс, где h -постоянная Планка, с-скорость света, а m - масса частицы.

Космическое микроволновое фоновое излучение. Рассеянное изотропное излучение, имеющее тепловой спектр с температурой 3 К и, следовательно, являющееся наиболее интенсивным в микроволновой области спектра.

Космогония. Наука, изучающая происхождение небесных тел и систем: от Солнечной системы до звезд, галактик и скоплений галактик.

Космологический принцип Коперника. Гипотеза, предполагающая, что Вселенная однородна и изотропна в самых больших масштабах. Согласно этой гипотезе, наблюдатель, где бы он ни находился, видит в данный момент космического времени примерно одну и ту же картину крупномасштабного распределения вещества во Вселенной.

Космология. Наука, изучающая крупномасштабную структуру и эволюцию Вселенной.

Красное смещение. Сдвиг спектральных линий в сторону больших длин волн в спектре удаляющегося источника излучения.

Красный гигант. Красная звезда с большой светимостью, исчерпавшая запасы водорода в ядре и ушедшая в ходе эволюции с главной последовательности. Ее ядро сжалось и достигло температуры выше той, при которой происходит горение гелия; по мере расширения внешних областей звезды возникла протяженная оболочка.

Лептон. Элементарные частицы, не участвующие в сильных взаимодействиях; к ним относятся электроны, мюоны и нейтрино.

Лептонная эра. Эра, следующая за адронной эрой, когда Вселенная состояла главным образом из лептонов и фотонов. Она началась, когда температура упала ниже 10 К, т.е. примерно с 10^-4 с после Большого взрыва, и продолжалась до того момента, когда температура упала ниже 10¹⁰ К, в эпоху, соответствующую 1 с после Большого взрыва. В этот период характерная энергия фотонов упала ниже энергии покоя электрона и концентрация электронно-позитронных пар понизилась на много порядков величины. На каждые 10⁸ фотонов сохранился всего лишь один электрон. Непосредственно после этого во Вселенной доминировало излучение (имелось также значительное количество нейтрино, но они непосредственно с веществом или излучением не взаимодействовали).

Локальная инерциальная система отсчета. Система координат, или система отсчета вблизи Земли, в которой справедлив первый закон Ньютона, т.е. это неускоренная система отсчета.

Масса и энергия покоя. Энергия покоя определяется уравнением Е = тс², где т - масса частицы, с - скорость света. Энергия покоя обычно высвобождается, когда частица аннигилирует со своей античастицей.

Межгалактический газ. Вещество, присутствующее в области между галактиками. Был обнаружен в значительных количествах в больших скоплениях галактик, где межгалактический газ является настолько горячим, что вызывает огромное количество рентгеновского излучения. Пока нет окончательных доказательств присутствия межгалактического газа в некоторых группах галактик, включая Местную группу; возможно, там присутствуют облака нейтрального водорода.

Местная группа галактик. Система галактик, к которой принадлежит наш Млечный путь, содержащая всего лишь две большие спиральные галактики (на­шу Галактику и галактику Андромеды, М 31) и около 20 более мелких систем.

Метеориты. Твердая часть метеорного тела, которая достигает земной поверхности. Имеется три типа метеоритов: каменные, железные и железокаменные; их размеры варьируются в широких пределах - от микрометеоритов до метеоритов размером с астероид. Согласно оценкам, ежедневно на Землю падает несколько сотен тонн метеоритного вещества.

Наблюдаемая Вселенная. Та часть Вселенной, которую мы можем видеть с помощью самых больших телескопов. Ее крайняя граница определяется размером горизонта.

Нейтрино. Частица с нулевой массой покоя, не имеющая заряда, но обладающая спином. Нейтрино очень слабо взаимодействуют с веществом и позволяют в принципе изучать физические условия в центральном ядре Солнца и других звезд.

Нейтронная звезда. Звезда, ядро которой состоит преимущественно из нейтронов, что, как считают, имеет место при плотностях, превышающих 10¹⁴ г/см³. Такое состояние достигается звездой на заключительной стадии ее эволюции, когда ядерное горючее исчерпано и звезда слишком массивна, чтобы стать белым карликом. Звезды с массами 6-30 солнечных, как принято думать, образуют нейтронные звезды. Максимальная масса нейтронной звезды около 4 солнечных масс, а остальное вещество выбрасывается либо в течение предшествовавшей эволюции в виде стационарного потока массы (как на стадии планетарной туманности), либо во время взрыва сверхновой, когда образуется нейтронная звезда. Пульсары представляют собой замагниченные нейтронные звезды с массами примерно 1-2 солнечных масс и с типичными радиусами 10 км.

Неправильная галактика. Галактика без спиральной структуры, часто волокнистая или очень рыхлая и, как правило, обладающая малой массой (10⁷-10¹⁰ масс Солнца).

Новая. Звезда, проявляющая внезапное увеличение светимости, которая может возрастать в 10⁶ раз. Взрыв выбрасывает оболочку вещества, но не разрушает звезду; феномен новой часто повторяется у одной и той же звезды. Новые обнаруживают в тесных двойных системах, одним из компонентов этих двойных является красный карлик, который, как полагают, теряет в настоящее время массу; последняя перетекает к его компаньону, являющемуся белым карликом. Накопление вещества на поверхности белого карлика неустойчиво и приводит в конце концов к взрыву.

Ньютоновская космология. Наиболее простые космологические модели, в том числе и стандартные модели Большого взрыва, которые можно получить в рамках классической теории гравитации Ньютона, хотя для доказательства правомерности использования ньютоновской теории в бесконечной среде необходима теорема Биркгоффа, доказываемая в общей теории относительности.

Ольберса парадокс. Парадокс, сформулированный немецким астрономом Генрихом Ольберсом в 1826 г. Упоминания об этом парадоксе можно найти и в более ранних трудах других ученых, например у де Чезо, более чем за столетие до Ольберса. Парадокс заключается в следующем: почему ночью небо темное, если Вселенная бесконечна? Теперь мы знаем, что некоторые предположения, сделанные Ольберсом (явно или неявно), не вполне корректны.

Открытая вселенная. Космологическая модель Фридмана-Леметра, в которой пространство является бесконечным с отрицательной кривизной или евклидовым; эта модель будет все время расширяться.

Параллакс. Угол, под которым видна одна астрономическая единица (среднее расстояние между Землей и Солнцем) с расстояния, на которое удалена соседняя звезда.

Парсек (пс). Расстояние, с которого одна астрономическая единица видна под углом 1" (1 пс = 3, 086 • 10¹⁸ см = 3, 26 св. лет).

Первичный хаос. Концепция, согласно которой ранняя Вселенная могла быть в высшей степени нерегулярной и неоднородной. С помощью этой концепции, может быть, удастся понять происхождение структуры во Вселенной и объяс­нить, почему в очень больших масштабах Вселенная является однородной и изотропной.

Поглощение. Процесс перехода электрона с внутренней на внешнюю орбиту вокруг ядра, вызванный падением света с длиной волны, соответствующей энергии, которую приобретает электрон. На каждый электрон, который совершает этот переход, тратится один квант света с этой характерной длиной волны.

Позитрон. Античастица электрона, имеющая положительный заряд, а во всем остальном такая же, как электрон.

Полураспада период. Промежуток времени, необходимый для того, чтобы распалась половина массы любого заданного количества радиоактивного вещества.

Пространство-время. Три физические пространственные измерения в комбинации с временем, которое трактуется как четвертое измерение, составляют пространственно-временной континуум, в рамках которого строится теория относительности.

Протогалактика. Галактика в ранней своей фазе до того, как она приобрела свою сегодняшнюю форму и звездный состав.

Пульсар. Вращающаяся замагниченная нейтронная звезда. Радиопульсары были открыты в 1967 г., они испускают радиоимпульсы с высокой степенью регулярности. К настоящему времени в нашей Галактике обнаружено свыше 100 пульсаров с периодом от 0, 03 с до примерно 3 с.

Радиационная эра. Эра примерно от 1 с до 3 • 10⁵ лет после Большого взрыва, когда излучение являлось доминирующей составляющей Вселенной.

Радиогалактика. Галактика, обладающая очень высокой светимостью в радиодиапазоне.

Рассеяние. Процесс поглощения и переизлучения света во всех направлениях без заметного изменения частоты. Рассеяние излучения свободными электронами являлось основным источником непрозрачности в ранней Вселенной.

Релятивистская космология. Приложения общей теории относительности Эйнштейна к космологии. Космологические модели Большого взрыва были впервые выведены из уравнений релятивистской космологии, которые необходимы при многих применениях этих моделей.

Релятивистские частицы. Частицы, скорости которых близки к скорости света.

Сверхновая. Чудовищное увеличение светимости, достигающее 10⁸ раз, возникающее в результате выброса внешней оболочки звезды и коллапса внутреннего ядра, образующего нейтронную звезду. Звезда с массой более 8 масс Солнца становится сверхновой, когда исчерпает внутренние запасы ядерного горючего.

Сверхскопление. Скопление скоплений галактик, имеет протяженность до 10⁸ световых лет.

Световой год. Расстояние, которое свет в вакууме проходит за год, равное 9, 46 • 10¹⁷ см.

Сильные взаимодействия. Короткодействующие ядерные взаимодействия, благодаря которым ядра не распадаются. Характерная для сильного взаимодействия длина равна 10^-13 см, характерный временной масштаб составляет 10^-23 с.

Сингулярность. Область пространства-времени, в которой нарушаются известные физические законы и кривизна пространства-времени становится бесконечной.

Скопление галактик. Объединение галактик. Скопления по своему богатству варьируются в широком диапазоне - от самых маленьких групп, подобных нашей Местной группе, которые насчитывают от 10 до 100 членов, до огромных скоплений, включающих свыше 1000 галактик.

Слабые взаимодействия. Короткодействующие силы в ядрах, ответственные за радиоактивность и распад некоторых нестабильных нуклонов, в частности нейтронов. Слабые взаимодействия происходят примерно в 10¹³ раз медленнее, чем сильные взаимодействия. Нейтрино - это элементарная частица, которая в первую очередь связана со слабыми взаимодействиями.

Сохранения энергии закон. Полная энергия системы (включающая кинетическую и гравитационную потенциальную энергию) сохраняется, т.е. остается неизменной. Так, кинетическая энергия может возрастать только за счет гравитационной потенциальной энергии. Современная физика несколько модифицировала закон сохранения энергии (поскольку могут происходить рождение и аннигиляция ве­щества), обобщив его на закон сохранения массы и энергии.

Спиральная галактика. Галактика с хорошо заметным уплотнением в ядре и светящимися спиральными рукавами, которые состоят из газа, пыли и молодых звезд; они выходят из ядра и закручиваются. Массы лежат в диапазоне 10¹⁰ - 10¹² солнечных масс.

Стандартная модель Большого взрыва. Космологические модели Фридмана-Леметра изотропной и однородной вселенной, состоящей из расширяющихся вещества и излучения. Есть три возможности при выборе геометрии пространства в стандартной модели Большого взрыва: пространство может иметь положительную кривизну (как поверхность на сфере), в этом случае вселенная является конечной, закрытой и в конце концов должна начать сжиматься; пространство также может быть либо евклидовым, либо иметь отрицательную кривизну (как на седлообразной поверхности), в этих двух случаях вселенная является беско­нечной, открытой и будет расширяться вечно. Во всех этих трех моделях про­странство не имеет границ.

Стационарной вселенной теория. Космологическая теория, развитая Бонди, Голдом и Хойлом; вещество, согласно этой теории, рождается непрерывно, заполняя пустоту, возникающую при расширении вселенной. Следовательно, вселенная не должна иметь ни начала, ни конца и в ней всегда должна поддерживаться одна и та же средняя плотность. Требуемая скорость рождения составляет всего лишь 1 атом в 1 м³ за 10 млрд. лет,  или примерно 1 атом на 10 км³ за год. Была доказана несостоятельность теории стационарной вселенной, и большинство космологов в последнее время от нее отказывались.

Термоядерный синтез. Образование атомных ядер в ходе ядерных реакций либо в Большом взрыве, либо внутри звезд. Лишь легкие элементы (а именно гелий и дейтерий) производятся в значительных количествах в ранней Вселенной; более тяжелые элементы синтезируются в звездах.

Тритий. Радиоактивный нестабильный изотоп водорода. Ядро трития состоит из двух нейтронов и одного протона. Время полураспада трития 12 лет.

Туманности теория. Согласно этой теории происхождения Солнечной системы, медленно вращающееся разреженное газовое облако сжималось и охлаждалось, коллапсируя в тонкий диск, который фрагментировал, и, в конце концов, в нем образовывались планеты. В это время вещество, обладающее малым угловым моментом, собиралось в ядре, формируя Солнце.

Туманность. Термин, применявшийся первоначально ко всем без исключения размытым туманным пятнам на небе. Многие из них, как теперь известно, являются далекими галактиками, другие находятся в нашей собственной Галактике - это планетарные туманности, оболочки новых, остатки взрывов сверх­новых и облака ионизованного газа.

Фотон. Квант света; дискретная порция электромагнитной энергии. Фотон имеет нулевую массу покоя.

Фридмана-Леметра вселенные. Три стандартные модели Большого взрыва, построенные Фридманом и Леметром.

Фридмана уравнение. Уравнение, выражающее сохранение энергии в расширяющейся Вселенной. Формально оно было получено из уравнений поля в общей теории относительности Эйнштейна в предположении, что Вселенная всюду однородна и изотропна.

Хаббла закон. Расстояние от нас до галактик прямо пропорционально их красному смещению и поэтому прямо пропорционально их относительной скорости удаления от нас, если скорости малы по сравнению со скоростью света.

Хаббла постоянная (Н). Постоянный коэффициент пропорциональности в соотношении, связывающем расстояния от нас до галактик и скорость их удаления. В настоящее время большинство астрономов отдает предпочтение значению Н, равному 50 км/с • Мпс, или 15 км/с • св. год, хотя в два раза большее значение Н также совместимо с совокупностью астрономических данных.

Черная дыра. Масса, испытавшая гравитационный коллапс, из которой ни свет, ни вещество, ни какие-либо другие сигналы не могут выйти наружу. Черная дыра образуется тогда, когда гравитационное поле становится настолько сильным, что скорость убегания (вторая космическая скорость) приближается к скорости света.

Шварцшильда радиус. Горизонт событий сферической черной дыры; критический радиус, с которого свет не может уйти на бесконечность. Шварцшильдовский радиус звезды с массой Солнца равен 3 км.

Эддингтона-Леметра вселенная. Космологическая модель, в которой важную роль играет космологическая постоянная, благодаря чему допускается существование начальной фазы, идентичной статической вселенной Эйнштейна. После произвольно большого времени вселенная начинает расширяться. Трудность этой модели состоит в том, что начало образования галактик фактически приводит к сжатию, а не к расширению вселенной.

Эйнштейна - де Ситтера вселенная. Модель Фридмана-Леметра, в которой пространство является евклидовым.

Эйнштейна статическая вселенная. Космологическая модель, в которой вселенная является статической (не расширяющаяся и не сжимающаяся), это достигается введением космологической силы отталкивания (в виде космологической постоянной), которая уравновешивает гравитационную силу.

Эллиптическая галактика. Галактика, имеющая плавную и аморфную структуру в форме эллипсоида без спиральных рукавов. Эллиптические галактики краснее спиральных галактик той же массы. Гигантские эллиптические галактики содер­жат свыше 10¹³ солнечных масс в звездах, тогда как карликовые эллиптические галактики имеют массы меньше 10⁷ масс Солнца.

Энтропия. Количественная мера беспорядка в системе.

Эпоха отделения излучения от вещества. Эпоха примерно 3•10⁵ лет после Большого взрыва, когда космическое тепловое излучение испытало последнее рассеяние на веществе. В эту эпоху, соответствующую красному смещению порядка 1000 и температуре около 3000 К, протоны и электроны соединялись в атомы водорода, которые практически прозрачны для излучения.

Эпоха термоядерного синтеза. Эпоха, следующая за лептонной эрой, 1 - 1000 с после Большого взрыва, когда образовались нейтроны и происходил синтез гелия и дейтерия.

Ядро галактики. Самая внутренняя область галактики, в которой часто концентрируются звезды и газ, иногда простирается на тысячи световых лет от центра галактики.

 

 

⇐ Предыдущая12345

Поделиться: