Lec01 (1113299), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Эта сила обычно тем больше, чем уже границыобъясняемой и описываемой области. Чем проще теория, тем легче ее применять, тембольше людей могут ей воспользоваться.”К чему может привести неоправданный приоритет математического описания (ифизической модели) над экспериментом? В современной экспериментальной наукебольшое внимание уделяется правильной обработке *результатов, причем большую частьрезультатов исследователь получает после предварительной обработки компьютером(фурье-спектроскопия, туннельная микроскопия, ЯМР-томография и др.). Предположим,что в начале XX века Э.Резерфорд (1871-1937) и его молодые сотрудники Г.В.Гейгер(1882-1945) и Э.Марсден (1889-1970) получили для своих экспериментов с рассеянием αчастиц компьтеризированную установку.
Она легко воспроизвела бы основной результат,что наиболее вероятный угол рассеяния α- частиц на золотой фольге толщиной 4*10–5 смсоставляет 0,870. Для тех же чрезвычайно редких (1 из 20000 измерений) случаеврассеяния на угол более 900 согласно центральной предельной теореме теориивероятностей достоверность эксперимента составляет 3*10–2174 (это не опечатка!); поэтомукомпьютер со стандартной программой без малейшего сомнения отбросил бы такие“случайные ошибки”. И осталась бы наука без планетарной модели атома, по крайнеймере на несколько десятков лет.
Только великолепная интуиция Резерфорда позволилаему сделать вывод, что чрезвычайно редкие “случайные” результаты истинны, и на ихоснове изменить физическую модель атома (вместо “пудинга с изюмом” Дж.Томсона(1856-1940) подобие солнечной системы) [7].Специфику естественнонаучного знания можно определить тремя признаками:истинность, интерсубъективность и системность [8]. Истинность научных истинопределяется принципом достаточного основания: всякая истинная мысль должна бытьобоснована другими мыслями, истинность которых доказана.
Интерсубъективностьозначает, что каждый исследователь должен получать одинаковые результаты приизучении одного и того же объекта в одних и тех же условиях. Системность научногознания подразумевает его строгую индуктивно-дедуктивную структуру.Совершенствование методов исследования, прежде всего экспериментальнойтехники, привело к разделению науки на все более узкие направления.
В результатеколичество и "качество", т.е. надежность информации возросли. Однако невозможностьдля одного человека обладать полными знаниями даже для смежных научных областейпородила новые проблемы. Как в военной стратегии самые слабые места обороны инаступления оказываются на стыках фронтов, в науке наименее разработанными остаютсяобласти, не поддающиеся однозначной классификации. Среди прочих причин можноотметить и сложность с получением соответствующей квалификационной ступени(ученой степени) для ученых, работающих в областях "стыка наук". Но там же делаются иосновные открытия современности.Биофизика и биоинженерия – типичные примеры “стыковой” науки.Химическая эволюция материиПроисхождение химических элементов и планеты Земля.Химия в том виде, как она изучается в школе и в общеобразовательных вузовскихкурсах – наука исключительно земная.
На поверхности Солнца нет смысла говорить охимии – из-за отсутствия молекул. В условиях космического вакуума и низкихтемператур, в глубине Земли многие реакции тоже сильно отличаются от тех, что идут влабораториях при "стандартных условиях".В современной науке происхождение вещества принято объяснять в рамкахтеории “Большого Взрыва”.До середины XX века ученые рассматривали вечное вещество в вечной в целомВселенной. Сейчас предполагается не только в Библии, что Вселенная имела начало.Современная картина Вселенной начала возникать только в 1924 г. Американскийастроном Эдвин Хаббл (1889-1953) рассчитал расстояния до 9-ти разных галактик,экстраполируя светимость известных близких звезд на гораздо более дальние (точнееговоря, он обнаружил в дальних галактиках переменные звезды – цефеиды, для которыхизвестна зависимость светимости от периода пульсаций) [9].
Сначала он определилразмеры туманности Андромеды и расстояние до нее (около 2 млн. световых лет). Врезультате спектральных исследований света звезд в 1929 г. Хаббл обнаружил, чтовеличина красного смещения спектров (к более длинным волнам) увеличивается с ростомрасстояния от нас до звезд и галактик. Т.е.
чем дальше галактика, тем быстрее онаудаляется от нас! Подобное явление моделируется поведением точек на поверхностинадуваемого шарика. Таким образом было открыто расширение Вселенной.Сам Хаббл не смог сразу осознать, что он "сокрушил" неизменную Вселенную.Еще в 1934 г. он пытался постулировать неизвестный пока физический процесс,объясняющий кажущееся разбегание галактик. Первым осознал результаты Хаббла какдоказательство существования начала аббат Жорж Леметр (1894-1966) в 1927 г.,получивший из космологических уравнений Эйнштейна формулу для скоростирасширения Вселенной.
[10]Однако теоретически расширение Вселенной предсказал в 1922 г Ал-др Ал-дровичФридман (1888-1925) на основании общей теории относительности. Сам Эйнштейнвначале опровергал результаты Фридмана как "чисто спекулятивные" и признал их лишь в30-е годы. Открытие Хаббла подтвердило модель Фридмана. Теория Фридмана позволилапостроить три модели:1) Большой взрыв ⇒ Большой хлопок (расширение – сжатие);2) Большой взрыв ⇒ расширение с убывающей до постоянной скоростью;3) Большой взрыв ⇒ расширение с постоянно уменьшающейся скоростью.Для точного выбора модели надо очень точно знать нынешнюю скорость расширения исреднюю плотность Вселенной. Неопределенность в измерении расстояний исоответственно, скорости расширения – около 5%; средняя плотность определена гораздоменее точно (нет гарантии, что известны все формы материи, которым можно приписатьмассу).
Определенная на сегодняшний день средняя плотность наблюдаемой Вселеннойпримерно в 100 раз меньше, чем требуется для пульсирующей модели (1). Альтернативаотсутствию массы для возможного последующего сжатия Вселенной – нарушение законавсемирного тяготения на больших расстояниях. Но гораздо легче психологическидопускать не найденную пока массу, чем нарушение столь очевидного в солнечнойсистеме закона. Вполне возможно допустить существование промежуточной между (1) и(2,3)-моделями Фридмана – постепенно затухающие пульсации. Однако даже в случаеединичного расширения следует ожидать затухания малых звезд (типа Солнца) лишьчерез 1014 лет, что в 1000 раз больше возраста Вселенной.
Диапазоны времен для другихмоделей еще больше.Следовательно, наш мир имеет начало – 15-20 млрд. лет назад произошел Большойвзрыв (измерения 1995 г. – 10-12 млрд. лет [11]. Теория взрыва была почти отвергнута в1947 г, когда был достаточно надежно оценен возраст Земли (данные по распаду урана) –Земля оказалась почти вдвое "старше" вычисленного Хабблом времени начала разбеганиягалактик. Но к 1952 г были сделаны перекалибровки кривых цвет-светимость инесоответствие устраненно.В 1951 г. католическая церковь официально признала, что модель Большого взрывасогласуется с Библией.
В 1981 г в Ватикане была организована очередная конференция покосмологии, и глава католической церкви папа сказал, что область науки – все, что былопосле Большого взрыва, но ученым не следует вторгаться в сам Божественный актСотворения.Первое независимое доказательство теории Большого взрыва было получено в 1965г.Возможны разные механизмы самого взрыва. Модель "горячей Вселенной"предложил амер.
Георгий (Джордж) Антонович Гамов (1904-1968) – ученикА.А.Фридмана в 1940 г [12]. Свечение раскаленной ранней Вселенной может дойти до нассейчас с сильным красным смещением – до сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона.Предсказанное Гамовым реликтовое радиоизлучение (фотоны чуть теплее 0 К) открытов 1965 г. Американцы Арно Пензиас и Роберт Вильсон испытывали новый оченьчувствительный СВЧ-детектор для связи с искусственными спутниками Земли иобнаружили уровень шума выше расчетного.
После тщательных измерений стало ясно,что источник этого шума одинаков во всех направлениях и находится за пределами нашейГалактики. Это было доказательством гипотез Фридмана и Гамова о равномерномрасширении Вселенной в результате горячего взрыва. В 1978 г. А.Пензиас и Р.Вильсонполучили Нобелевскую премию.Именно 1965 г следует считать началом крушения теории устойчивой Вселенной вумах большинства ученых.Таким образом, модель вечной Вселенной пришлось заменить давно известноймоделью (Бытие 1, 1-5):В начале сотворил Бог небо и землю.Земля же была безвидна и пуста, и тьма над бездною; и Дух Божий носился надводою.И сказал Бог: да будет свет. И стал свет.И увидел Бог свет, что он хорош; и отделил Бог свет от тьмы.И назвал Бог свет днем, а тьму ночью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
