Глава 6 МЕГАМИР ОБЪЕКТОВ ВСЕЛЕННОЙ Основное

Глава 6
МЕГАМИР ОБЪЕКТОВ ВСЕЛЕННОЙ
Основное содержание главы
Мегамир космических масштабов в качестве целостного объекта рассматривает космология – учение о мироздании. В одном из разделов этого учения – космогонии – развивается теория происхождения и эволюции небесных тел, их систем и Вселенной в целом. Основным экспериментальным методом в этой области естествознания является
специально организованное наблюдение. Смена античной геоцентрической модели устройства Вселенной на гелиоцентрическую систему Коперника знаменовала становление
классической парадигмы Вселенной. Современное естествознание рассматривает происхождение мегамира на основе процессов, происходящих на уровне микромира. Экстремально коперниковской точкой зрения является представление о мультиверсуме (множестве вселенных).
6.1. Историческая смена концепций Вселенной
Геоцентрическая модель мироустройства, представленная в трудах Платона, Аристотеля и Птолемея, лежала в основе в религиозной картины мира вплоть до эпохи Возрождения.
По мнению Аристотеля, в центре мира находится
Земля, имеющая сферическую форму, поскольку эта
форма является самой совершенной. Земля окружена водой, воздухом и, наконец, огнем. Затем идут сферы небесных светил: ближайшая сфера Луны и наиболее удаленная сфера неподвижных звезд (рис. 66). Сферы вращаются вокруг Земли вместе с помещенными на них светилами, которые описывают при этом вокруг Земли круглые орбиты – совершенные кривые. Область небесных
светил заполнена эфиром и движение небесных светил
осуществляется этим перводвигателем. В противоположРис. 66. Сферы Аристотеля
ность Земле, где все меняется, в небе все неизменно и совершенно. Космос не рожден и неуничтожим, он вечен. В
этом Аристотель расходится со своим учителем Платоном, у которого Универсум –
Вселенная создается творцом Демиургом. Демиург разделил сферы движения планет в
пропорциональных отношениях, как 1/2/3/4/8/9/27. В этом выражается отношение радиусов орбит планет: Луны (1), Солнца (2), Венеры (3), Меркурия (4), Марса (8), Юпитера
(9), Сатурна (27). Последняя сфера – сфера неподвижных звезд, которая занимает особое
место среди остальных сфер [1].
Считалось, что законы перспективы указывают на то, что если бы Земля перемещалась внутри сферы неподвижных звезд, то созвездия, к которым она приближается, казались бы крупней, в то время как на противоположной стороне неба все созвездия выглядели бы уменьшенными. Отсутствие таких наблюдений объяснялось расположением
Земли в центре мира (в действительности это объясняется тем, что расстояния от Земли
до звезд очень велики). Для Аристотеля положение о том, что центр Земли совпадает с
центром мира, очень важно, поскольку именно это являлось базой для его теории естественного и насильственного движения (см. п. 4.1).
В более поздней модели Птолемея небесные светила располагались на правильных
сферах, так что ось вращения предыдущей сферы наклонно закреплялась на последующей. Кроме того, вводились эпициклы – дополнительные круговые движения планет.
Сложение вращений, происходящих в разных плоскостях, давало качественно верную
картину небесных движений. В частности, оно объясняло попятные движения планет.
В эпоху Возрождения Николо Коперник обосновал гелиоцентрическую систему на
целом ряде соображений в пользу движения Земли. В том числе он приводил и такой аргумент: «Гораздо более удивительным было бы, если бы в двадцать четыре часа поворачивалась такая громада мира, а не наименьшая его часть, которой является Земля» [1].
Основываясь на системе Коперника, Иоган Кеплер установил первые научные законы в астрономии. Он обнаружил, что планеты движутся по эллипсам и что отношение
квадратов периодов обращения равно отношению кубов средних радиусов орбит планет.
В своем труде «Музыка сфер» он писал, что отношения периодов вращений планет подобны звукоряду гаммы. Гармоническое отношение (или золотое сечение) выполняется и
для человека: фигура считается гармоничной, если отношение роста человека к расстоянию от поверхности ступни до талии равно 1,618. Таким образом, в духе своего времени
Кеплер показал, что Всевышний обустроил мир в его единстве и по законам гармонии и
красоты.
Объяснение взаимодействия планет в Солнечной системе было дано И. Ньютоном,
сформулировавшим закон всемирного тяготения, отражающего единство всего материального мира. Ньютону Вселенная представлялась машиной огромного масштаба, однажды запущенной Творцом и неизменной в своем вращательном движении и объеме.
Классическая парадигма мироустройства была основана на данных астрономических
наблюдений в том диапазоне электромагнитных излучений (ЭМИ), который воспринимает зрение человека, округленно от 0,4 до 0,8 мкм. Если учесть то, что спектр ЭМИ необычайно широк, от гамма-лучей с длиной волны порядка 10–17 м до радиоволнового излучения с длиной волны, достигающей 1 км, то становятся очевидными ограниченность
наблюдений в диапазоне видимого света и неполнота информации классической астрономии об окружающем мире.
Вплоть до 20-х годов прошлого столетия Вселенная отождествлялась с одной единственной Галактикой, в которой находится наша Солнечная система. Размеры Галактики
оценивали в 100 000 световых лет (далее в тексте – св. л.). В рамках классической концепции объектами Вселенной являлись звезды, туманности, планеты, кометы, астероиды
и более мелкие метеоры и метеориты. Физическая природа всех объектов, кроме туманностей, была более или менее ясной. Для исследования же подробностей строения туманностей не было технических возможностей, которые появились лишь после ввода в
строй телескопов с оптически совершенными зеркалами более чем метрового размера.
В частности, в 1924 г. в США на высокогорной обсерватории «Маунт Вилсон» был
сооружен телескоп с диаметром главного зеркала 2,5 м. Наблюдения, выполненные с помощью нового оборудования, позволили Эдвину Хабблу установить, что туманность в
созвездии Андромеды имеет спиральную структуру и является галактикой, содержащей в своем составе сотни
миллиардов звезд.
Постепенно выяснилось, что галактики имеют разнообразные формы – от шаровых, эллиптических, спиральных до спиральных с поперечной полосой. Первая классификация форм галактик дана Э. Хабблом (рис. 67).
Открытие других галактик имело революционное
значение не только для астрономии, но и для всего естествознания в целом. Наша Галактика оказалась одной из
Рис. 67. «Камертон» Хаббла
множества других. И хотя мы лишены возможности
взглянуть на нее со стороны, наличие Млечного Пути среди созвездий позволило определить ориентацию серединной плоскости нашей Галактики, а данные наблюдений с помощью радиотелескопов позволили признать, что по форме она отвечает спиральной
конфигурации с пересечением (с баром).
Так Вселенная стала Метагалактикой, т.е. более общей категорией. Сам горизонт человеческого восприятия окружающего мира скачком раздвинулся на новые гигантские
космические расстояния. Достаточно сказать, что до туманности Андромеды свет распространяется в течение 2 млн 300 тыс. лет! Имя Эдвина Хаббла по праву должно стоять
в ряду таких великих имен, как Галилео Галлилей, Николо Коперник и Джордано Бруно.
Необходимость смены парадигмы мироздания стала очевидной. Резонанс в общественном сознании был сравним с тем влиянием, которое оказало установление планетарной модели строения атома Э. Резерфордом.
И страшным, страшным креном
К другим каким-нибудь
Неведомым вселенным
Повернут Млечный путь…
Такими словами выразил свои впечатления от открытия Хаббла русский поэт Борис Пастернак. Обратим внимание – здесь еще понятие «вселенная» используется как
синоним понятия «галактика».
Вместе с тем стало ясно, что одних только оптических наблюдений будет недостаточно
для исследования Вселенной как Метагалактики. По мере открытия высокоэнергетических
космических излучений, начинают проводить эксперименты по их регистрации на высотных аэростатах, на поверхности Земли, в толще гор и под водой. Были открыты линии радиоизлучения водорода на длине волны 21 см, оксида углерода – на длине волны 2,64 мм,
гидроксила – на длине волны 18 см. Поэтому начинают строить радиотелескопы в виде гигантских радиоантенн.
После запуска первых искусственных спутников Земли, показавших возможность
вывода научной аппаратуры в околоземный космос, начинается время запусков на орбиту телескопов, работающих в различных диапазонах длин волн. Первый запущенный
рентгеновский телескоп носил символическое название «Ухуру» («Разведчик» на языке
племени ирокезов). Небо в рентгеновских лучах оказалось совсем не похожим на привычную картину созвездий, хотя целый ряд источников оказался видим «во всех лучах»,
включая гамма-лучи.
Сравнительно недавно во Вселенной были обнаружены рентгеновские пульсары и
барстеры, квазизвездные объекты – квазары. Вспышки сверхновых звезд теперь регистрируют сначала с помощью нейтринных детекторов и в рентгеновских лучах, затем, с
опозданием до нескольких суток, наблюдается вспышка светового излучения. В настоящее время разрабатываются проекты спутниковых лазерных интерференционных гравитационных обсерваторий. Таким образом, современная астрономия становится всеволновой, а горизонт Вселенной отодвигается все дальше.
По каким причинам последнее обстоятельство очень важно для естествознания, мы
рассмотрим ниже. Сейчас же отметим, что галактики не располагаются во Вселенной
хаотически, а образуют локальные группы, или скопления.
Наша Галактика входит в Местную группу, членами которой являются также М31
(Андромеда), М33 (Треугольник), галактики Большого Магелланового Облака и ряд других (всего около 25). Члены Местной группы разбросаны по пространству в пределах до
3 млн св. л. Центр масс группы расположен на одной трети расстояния от нашей галактики (ее название Млечный Путь) до галактики М31. Самые массивные галактики имеют
относительно маломассивные галактики-спутники. Например, Большое Магелланово
Облако является спутником нашей Галактики и совершает один оборот вокруг Млечного
Пути за 2,5 млн лет.
С развитием компьютерной техники стала возможной обработка больших массивов
информации о расположении галактик и их скоплений. В 1977 г. были опубликованы первые результаты компьютерного анализа положения более чем 1000 галактик в достаточно узком клине неба в направлении созвездия Волосы Вероники. На экране компьютера
получилась картина распределения, (рис. 68), которую позднее назвали ячеистой.
В начале 80-х гг. ХХ в. окончательно сложилась новая
идея о том, что скопления галактик, в свою очередь, образуют ленты огромной пространственной сети. Средний размер ячейки (не содержащей звезд) такой трехмерной сети
составляет примерно 330 млн св. л. (один световой год равен 9,51015 м). Ячейки представляют собой «пузыри» пустого пространства, а Вселенная на самом грандиозном масштабном уровне напоминает «губку».
Открылась бездна, звезд полна.
Звездам числа нет, бездне – дна.
Рис. 68. Расположение
скоплений галактик
Так писал о ночном небе российский ученыйэнциклопедист М.В. Ломоносов. Фактически в этой строфе
выражена классическая парадигма устройства мегамира. В ее рамках роль основных
структурных единиц отведена звездам.
В современном естествознании основной единицей (или, скорее, строительным блоком) выступают галактики, несущие в себе от 1010 до 1012 звезд типа нашего Солнца. К
концу ХХ в. наши представления о Вселенной стали более структурированными и более
полными, чем в начале.
6.2. Движение и столкновение галактик
Разнообразие форм галактик можно рассматривать как проявление действия принципа минимального разнообразия. Оно свидетельствует о вариативности условий формирования и эволюции конкретных строительных блоков Вселенной.
Строение нашей Галактики
Наша Галактика (Млечный Путь) представляет собой спиральный диск с четырьмя
закрученными рукавами, с центральным шаровидным утолщением и пересечением
(рис. 69). Толщина диска около 500 св. л., радиус рукавов равен примерно 50 000 св. л.
Центральное утолщение Млечного Пути имеет диаметр около 20 000 св. л., толщину в
3000 св. л. и окружено роем (иногда используют термин гало) из примерно 200 шаровых
звездных скоплений.
Черная полоса, которую мы видим ночью вдоль Млечного Пути (и на фотографиях некоторых других галактик),
свидетельствует, что межзвездное пространство в Галактике
(название нашей галактики принято писать с большой буквы) заполнено гигантскими газопылевыми облаками, поглощающими видимое излучение, но прозрачными для радиоволн и инфракрасного излучения. Именно на основании данных радиоастрономии и спутниковых наблюдений в инфракрасном диапазоне была установлена четырехрукавная
структура Галактики и то, что Солнце располагается на расстоянии 25 000 св. л. от центральной части. Один оборот воРис. 69. Модель нашей
круг центра Галактики Солнце совершает примерно за 200
Галактики
млн лет; за время своего существования оно совершило примерно 25 оборотов вокруг центра Млечного Пути. Можно образно сказать, что Солнцу
25 галактических лет!
Скорость вращения отдельных звезд определяют по смещению спектральных линий
(по оптическому эффекту Доплера). Для нашей Галактики величина массы составляет примерно 100 млрд солнечных масс. По порядку величины это соответствует массе видимых
звезд и газопылевых облаков. В то же время измерения скоростей движения звезд, распо-
ложенных на периферии Млечного Пути, и шаровых скоплений в галактическом гало показало, что они движутся вокруг центра с такими скоростями, которые не соответствуют
оценке полной массы видимого вещества Галактики. Несоответствие устраняется в том
только случае, если допустить, что существует темное вещество, скрытое от использованных методов наблюдения. По предложению М. Тернера это вещество было названо темная
материя. Причем масса невидимого вещества на порядок величины превосходит ту массу,
которая определяется современными методами астрономии. Физическая природа темного
вещества, которое проявляется только в гравитационном взаимодействии, в настоящее время является предметом научной дискуссии.
В самом центре Галактики зарегистрирован источник с экстремально большим энерговыделением. Имея сравнительно небольшие размеры (порядка размеров Солнечной
системы), он обладает массой в четыре миллиарда (!) раз большей, чем Солнце, и светит
в широком диапазоне излучений в 100 млн раз интенсивней. Первоначально природу такого источника связывали со вспышкой звездообразования «молодых» звезд. В настоящее время установлено, что в самом «сердце» Млечного Пути находится Черная дыра
(природа таких объектов обсуждается ниже).
Спиральные волны в галактиках
Самая интересная особенность многих галактик – это их
спиральная структура, вызывающая впечатление звездного вихря
и часто красивая сама по себе. Как возникают спиральные рукава
и почему за миллиарды и миллиарды лет они не «намотались» на
центральную часть? Ведь звезды в галактике вращаются дифференциально, с разной угловой скоростью на различных расстояниях от центра (а не как твердый диск или обруч). Парадокс был
Рис. 70. Схема
разрешен только в середине 60-х гг. ХХ в. (вновь временные
появления
рамки становления современного естествознания!), когда Ц. Лин
спиральной волны
и Ф. Шу в США предложили идею звездных волн, бегущих по
диску галактики вне зависимости от еѐ дифференциального вращения. Оказывается спиральный рукав является той областью диска, куда подошел фронт волны, где вещество
временно уплотнилось. Через некоторое время гребень волны сгущения перейдет в новое
положение, а в прежнем месте возникнет разрежение.
Механизм формирования спиральной волны с пересечением (баром) показан на
рис. 70 для случая, когда орбиты звезд вблизи центра ориентированы примерно одинаково, а при удалении к периферии – разворачиваются. Однако как убедиться в том, что реальны волны не только на поверхности воды или в газах, но и в космических структурах?
Ведь период колебаний в звездной волне растягивается на сотни миллионов лет!
Рис. 71. Галактика М31
Здесь самое время вспомнить, что любой волновой
процесс характеризуется как временной, так и пространственной периодичностью (см. формулу (41)). Поэтому можно было ожидать периодического чередования значений
скоростей движения звезд в галактическом диске. Проведенные измерения поля скоростей звезд в нашей Галактике
позволили выделить периодическую структуру спиралевидной формы, и она полностью соответствует расположению спиральных рукавов в окрестностях Солнца. Иначе го-
воря, данные о периодичности поля скоростей стали решающим аргументом в пользу
теории звездных галактических волн.
Следствием движения волнового фронта по диску галактики могут быть ударные
волны в межзвездном газе. Для этого необходимо одно условие – скорость движения
гребня звездной волны должна превышать скорость звука в межзвездном газе. Только
тогда возникает галактическая ударная волна. Действительно, во многих галактиках
(рис. 71) проявляются узкие темные области сильно сжатого газа и пыли, тонкой спиралью протягивающиеся вдоль гораздо более широких рукавов. Из этих областей идет
сильное гамма-излучение, возникающее при столкновениях протонов космических лучей
с протонами сгущенного межзвездного водорода. Ещѐ более важно то, что
с галактическими ударными волнами связано интенсивное звездообразование, так что
непосредственно в области ударной волны мы можем наблюдать самые молодые звезды,
а в области за фронтом волны возраст звезд увеличивается. Чем дальше от фронта ударной волны в галактике, тем старше звездное «население» – такое распределение возрастов звезд по ширине спиральных рукавов действительно было обнаружено в нашей и в
других галактиках.
Слияние галактик
Галактики Местной группы движутся вокруг общего центра масс. Сравнительно недавно, в 1993 г., были опубликованы результаты сравнения положения самой близкой к
нам галактики Большого Магелланового Облака (БМО), произведенного с интервалом в
17 лет. Скорость движения БМО оказалась неожиданно высокой. Как и в случае движения шаровых скоплений в гало Галактики, приходится признать, что полная масса нашей
Галактики и других больших спиральных галактик Местной группы на девять десятых
состоит из невидимого, но действующего через гравитационное поле вещества. Кроме
того, выяснилось, что орбита движения галактики-спутника, каковой является БМО по
отношению к нашей галактике, проходит достаточно близко к диску Млечного Пути и
приливные гравитационные силы деформируют БМО. Возможно, поэтому она не имеет
спиральной структуры и относится к галактикам с нерегулярной формой. В результате
неоднократных сближений двух галактик от Большого Магелланового Облака отделилась длинная тонкая дуга из вещества, падающего на нашу Галактику. Таким образом в
нее вносится не только водород газопылевых облаков, но и звезды и рассеянные звездные скопления. По оценкам астрономов, за время порядка 10 млрд лет все вещество БМО
«перетечет» в Млечный Путь. Вторым из обнаруженных звездно-пылевых потоков стал
поток Стрельца (рис. 72). В классическом естествознании подобные процессы считались
бы совершенно фантастическими!
Рис. 72. Схема звездных
потоков в нашу Галактику
Независимые подтверждения возможности таких
крупномасштабных явлений, как столкновение и слияние галактик, были получены в результате спутниковых
наблюдений в ИК-области спектра. В частности, запущенный в 1983 г. космический аппарат IRAS позволил
получить целый ряд снимков нового класса объектов –
инфракрасных галактик. Их особенностью является
громадная светимость, в 100 000 раз большая, чем у
обычных видимых галактик. В видимом диапазоне такие галактики не проявляют себя, так как содержат
большое количество пыли и газа. Пыль очень эффективно поглощает ультрафиолетовое и видимое световое
излучение, скрывая тем самым источник большого
энерговыделения от прямых наблюдений. Однако поглощенная пылью энергия не пропадает, а переизлучается в ИК-диапазоне. Оказалось, что ИК-источники со светимостью на
уровне квазаров обнаружены только среди сливающихся галактик. Эти результаты позволили предположить, что квазары формируются в процессах столкновения двух богатых газом и пылью галактик. Так как число квазаров велико, это означает, что столкновения галактик являются не таким уж экзотическим явлением. Позднее с помощью телескопа «Хаббл» удалось наблюдать близкое взаимодействие галактик и в видимом спектре (рис. 73).
В отличие от процессов столкновения в микромире, где
наибольший эффект приносят столкновения частиц при высокой скорости относительного движения, при столкновении
двух галактик наибольший эффект достигается при малой
скорости прохождения галактик друг через друга. Здесь важно, чтобы был достаточный интервал времени взаимодействия двух систем, чтобы стало возможным образование приливных волн в галактиках, наподобие приливов в земном
океане. В зависимости от типа галактик и конкретной геоРис. 73. Фотография
метрии сближения, столкновения могут приводить к появлеслияния галактик
нию изогнутых «мостов», направленных навстречу, и «хвостов» из вытолкнутых звезд с противоположной стороны галактического диска. Возможно появление фрагментов, вращающихся перпендикулярно галактической плоскости,
звездных или газовых колец, светящихся отростков и волокон.
После открытия инфракрасных галактик встал вопрос о причинах «эпидемии» звездообразования в сталкивающихся галактиках. Было известно, что новые звезды образуются в сгущениях газопылевых облаков обычных галактик. В Млечном Пути образуется
по две-три новых звезды ежегодно. При столкновениях скорость образования возрастает
на два порядка. Это значит, что сопоставимое по общей массе газопылевое облако стягивается при столкновении в центральную часть и его плотность резко возрастает. Почему?
С помощью компьютерного моделирования было показано, что при столкновении
галактик звезды и межзвездный газ не могут больше двигаться согласованно, так как, в
отличие от потоков звезд, газовые потоки при столкновении порождают мощные ударные волны и взаимно тормозятся. При уменьшении орбитальной скорости убывает и
центробежная сила, так что поле гравитации может сжимать пылегазовые облака к центрам галактик. Некоторые звезды образуются в процессе сжатия облаков. Но большая
часть газа, собранного в центрах сталкивающихся галактик, падает по сходящейся спирали на центр масс слившейся пары, где и возникает более интенсивная вспышка образования новых звезд.
В ближайшей окрестности Местной группы наиболее заметной и наиболее массивной концентрацией галактик является скопление Дева с примыкающим к нему окружением других, меньших галактик. Это Местное сверхскопление, центр его лежит на расстоянии
40–80 млн св. л. от Солнечной системы. Местная группа галактик под действием поля тяготения Местного сверхскопления приближается к нему со скоростью 250 км/с. Около
десяти лет тому назад было установлено, что Местное сверхскопление, следующее по
удаленности от нас сверхскопление Гидра-Кентавр и целый ряд других скоплений и
сверхскоплений движутся в направлении некоторой концентрации масс, примерно в 20
раз превосходящей массу Местного сверхскопления. Мало изученное пока образование,
к которому направлен поток галактик, получило название Великий аттрактор. Если его
существование подтвердится, то спектр масс во Вселенной пополнится еще одной «точкой», представляющей самую большую концентрацию вещества, которую удалось обнаружить человеку.
И наконец, самое общее движение, в котором участвуют все без исключения галактики, – это взаимное хаббловское разбегание. Оно было обнаружено Хабблом в 1929 г.
на основании красного смещения линий излучения водорода в спектрах почти всех галактик.
6.3. Эмпирическое открытие расширения Вселенной
Как известно, каждый химический элемент имеет свой индивидуальный спектр поглощения и излучения в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра.
Можно сказать, что спектр электромагнитного излучения является «визитной карточкой»
данного элемента в атомарном или ионизованном состояниях. Этим обстоятельством
и пользуются в земных лабораториях для качественного и количественного спектрального анализа веществ.
Если источник излучения движется по отношению к наблюдателю с его спектрографом, то вступает в действие эффект Доплера. Он заключается в том, что частота и длина
волны регистрируемого излучения зависит от величины отношения скорости движения
источника излучения к фазовой скорости волны.
Для электромагнитных излучений фазовая скорость в вакууме равна скорости света,
и формула Доплера имеет вид
*   0
V
c ,
V
1
c
1
(47)
где * – частота линии излучения, регистрируемая в случае подвижного источника;
0 – частота линии излучения в случае неподвижного источника;
V – скорость движения источника по отношению к приемнику;
с – скорость света.
В формуле (47) значение скорости V считают положительной величиной в случае
удаления источника от приемника, в противоположном случае – отрицательной. В первом случае частота уменьшается, а длина волны увеличивается и положение линии излучения смещается в длинноволновую область, ближе к красной границе видимого спектра. Именно в этом случае говорят о «красном» смещении всех линий в спектре излуче-
ния. Когда В. Слейфер и позднее Э. Хаббл измеряли смещения положений линий в спектрах других галактик, они в большинстве случаев наблюдали красное смещение.
Если мы наблюдаем вращающуюся галактику «с ребра», то с одного края звезды и
газ удаляются от нас, с противоположного края вещество галактики приближается к нам.
В результате этого каждая спектральная линия расширяется как в сторону низких частот,
так и в сторону высоких. Поэтому полное уширение линии позволяет рассчитать значение максимальной орбитальной скорости вещества в галактике (в дополнение к информации о скорости удаления галактики в целом). Значение максимальной орбитальной
скорости легко определить, используя формулу (47) и зная величину разности частот *1
и *2 (рис. 74).
на Земле
от галактики


Рис. 74. Красное смещение и уширение линий
в спектре галактики
Э. Хаббл разработал методику определения расстояний до далеких галактик и сопоставил величины красных смещений (пропорциональных скорости удаления) с величиной расстояния до данной галактики. В 1929 г. он опубликовал результаты сравнения
данных для многих галактик, из которых следовало, что чем дальше расположена галактика, тем больше величина красного смещения линий в ее спектре (рис. 75).
Рис. 75. Зависимость скорости удаления галактики
от расстояния до нее
Физически это означало, что существует прямая пропорциональная зависимость между расстоянием до галактики и скоростью ее удаления от нашей Галактики. Здесь скорость выражена в метрах за секунду (м/с), а расстояние – в единицах измерения традиционных для астрономии, т. е. в мегапарсеках (Мпс). Для перевода в более привычную
метрическую систему мер можно использовать следующие соотношения между астрономическими единицами:
1 Мпс = 3,26 св. г.,
1 св. г. = 9,5∙1015 м.
Некоторое отклонение от линейной зависимости, наблюдаемое для ряда близких галактик, связано с их движением в рамках Местного сверхскопления или Местной группы
галактик, о котором говорилось выше.
Открытый Хабблом закон можно записать в виде
V = H R,
(48)
где V – скорость удаления галактики;
R – расстояние до данной галактики;
H – постоянная Хаббла.
Угол наклона графика зависимости V(R) позволяет оценить величину постоянной
Хаббла. По современным данным, численное значение Н лежит в интервале от 68 до 70
км/(сМпс).
Публикуя статью, Э. Хаббл считал, что его данные согласуются с общепринятым в
то время положением о стационарности Вселенной. И даже много позднее он не признал,
что его открытие привело к революционной ломке многих прежних представлений.
Самое главное заключается в том, что взаимное разбегание галактик свидетельствует о расширении всего видимого объема Вселенной. Чтобы пояснить физическую ситуацию, рассмотрим механическую аналогию. Допустим, Вы имеете резиновую ленту с нанесенными на нее сантиметровыми делениями. Прижмите начало ленты к столу и начните растягивать ленту за другой конец. При растягивании ленты вдвое за одно и то же
время расстояние между первой и второй метками возрастет на 1 см, третья метка продвинется от первой на 2 см, четвертая – на 3 см и так далее (рис. 76).
Рис. 76. Растяжение эластичной ленты
с равномерными делениями
Очевидно, что чем дальше от начала ленты находится метка, тем больше будет ее
скорость по отношению к выбранной первой. Ведь по определению скорость равна расстоянию, проходимому за данное время. При этом будет выполняться линейная зависимость скорости от начального расстояния до точки наблюдения.
Другой аналогией, по-видимому, лучше соответствующей сути, может быть «опыт»
с изюминками в равномерно поднимающемся тесте. По мере его расширения расстояние
между изюминками (метками) будет линейно возрастать. Неважно, какую из изюмин
принять за начало координат, результат будет одним и тем же.
Иногда говорят, что Николо Коперник «сдвинул с места Землю», подразумевая революционную смену геоцентристской точки зрения на новую, гелиоцентристскую. Эдвин Хаббл «сдвинул с места» Вселенную!
6.4. Сценарии будущего для Вселенной
Факты свидетельствуют о расширении Вселенной «во все стороны» в современную
эпоху. Будет ли этот процесс продолжаться в дальнейшем? Что могло бы повлиять на
скорость расширения и возможно ли сжатие Вселенной? Такие вопросы неизбежно
встают после открытия Хаббла. Пытаясь разобраться в ситуации «на пальцах», физики
используют самую простую модель Вселенной в виде изотропной и однородной сферы
возрастающего радиуса R.
Мы знаем, что реальная Вселенная «в разрезе» похожа на губку (см. рис. 68), но это
в данном случае большой роли не играет. Достаточно ввести в рассмотрение среднюю
плотность  Вселенной. Масса Вселенной М тогда будет равна плотности, умноженной на объем сферы:
4
M       R3.
3
(49)
Выделим некоторую массу вещества m на краю Вселенной (рис. 77). Выбранная материальная точка будет обладать кинетической энергией Wc движения со скоростью V и
потенциальной энергией Wp притяжения к центру масс вселенной. Соответствующие выражения известны из школьного курса физики:
mV 2
Wс 
;
2
GM m
Wр 

R
Рис. 77. Модель
однородной Вселенной
(50)
Ясно, что пока кинетическая энергия выше потенциальной, выделенная нами масса вещества m должна удаляться
от центра Вселенной. Выразим массу вселенной по (49),
возьмем отношение двух энергий и заменим скорость V
произведением постоянной Хаббла на радиус Вселенной:

Wр
Wс

8G
 .
3 H 2
(51)
Как видно, величина отношения  не зависит от размера Вселенной и прямо пропорциональна средней плотности Вселенной . Коэффициент пропорциональности определяется отношением гравитационной постоянной к квадрату постоянной Хаббла. Комбинацию величин, стоящих как сомножитель в формуле (51) перед средней плотностью
, можно заменить одной новой константой *:
3 H 2
* 
.
8 G
(52)
Физический смысл введенной константы в том, что ее величина определяет значение
плотности вселенной, при которой отношение двух энергий равно единице. Если среднее
значение плотности вещества во Вселенной меньше критического значения *, то преобладает кинетическая энергия и Вселенная будет только расширяться. Наоборот, если
плотность Вселенной выше критического значения, то постепенно процесс расширения
перейдет в процесс сжатия, коллапса Вселенной.
Третий вариант, когда выполняется равенство критического значения и реальной
плотности вселенной, соответствует постепенному замедлению расширения без обращения процесса к коллапсу.
Различие сценариев будущего Вселенной представлено на рис. 78 тремя качественными графиками.



Рис. 78. Три теоретических варианта будущего Вселенной:
1 – последующее сжатие; 2 – замедленное расширение;
3 – равномерное расширение
Безразмерный параметр , указанный возле кривых, показывает величину отношения наблюдаемой средней плотности и критического значения  = /*. Чтобы сделать
прогноз дальнейшего развития Вселенной, необходимо экспериментально определить
численное значение средней плотности Вселенной. Это достаточно трудная задача для
астрофизиков.
При попытке ее решения в недавние годы были получены сенсационные результаты,
которые теоретическая модель не могла предвидеть. Здесь в очередной раз сказалась незавершенность достигнутого в космологии научного знания. По наблюдениям за вспышками сверхновых звезд, происходившими много лет тому назад, был сделан вывод об ускоренном расширении вселенной. Оценки 2003 г. показали, что, при сохранении наблюдаемого сегодня темпа ускорения, через 22 млрд лет станет возможным Большой разрыв
вселенной. Художественная интерпретация процесса приведена на рис. 79.
Расхождение наблюдаемого состояния Вселенной и теоретической модели
Вселенной с однородным распределением вещества в ней показывает, что какие-то
факторы не были в модели учтены.
Для объяснения теоретики постулировали присутствие нового вида энергии, равномерно заполняющего пространство Вселенной. Поскольку природа этого вида энергии
сейчас не установлена, ее назвали «темной энергией» (не путать с темной материей!).
Важной особенностью этой энергии является создание давления на пространство вселенной.
Считают, что ранее действие давления расширения было скомпенсировано силами
притяжения вещества по закону всемирного тяготения. Но в результате расширения Вселенной (по сценариям рис. 78), когда на определенном этапе объемная плотность вещества уменьшилась и стала меньше объемной плотности темной энергии (вспомним формулу Эйнштейна), действие этой энергии себя проявило. В этом объяснении принято, что
плотность энергии в расширяющемся пространстве остается без изменения (что возможно, если источником энергии служит само пространство).
Таким образом, в последние годы в современной космологии наметился определенный переворот в представлениях о свойствах пространства мегамира.
6.5. Концепция Большого взрыва
В приведенном выше анализе мы не оговаривали в
явном виде одно положение, считая его само собой разумеющимся. Речь идет о сохранении массы М вещества в
расширяющейся Вселенной. Если масса постоянна, то в
будущем вещество Вселенной в среднем станет более разреженным. Наоборот, в прошлом Вселенная была гораздо
более плотной, чем в современную эпоху. Это автоматически следует из положения о сохранении массы и наблюдаемого расширения. Так что если мы мысленно отпраРис. 79. Большой разрыв
вимся в прошлое, нам придется констатировать все более
Вселенной
плотное вещество во Вселенной всѐ меньших размеров. И
тогда в самом далеком прошлом мы неизбежно придем к началу всего сущего, к акту однократного сотворения первовселенной со всей ее массой-энергией. Такова, вкратце,
суть концепции «Вселенной, имеющей начало».
Однако можно дать и другую, альтернативную, интерпретацию
факту разбегания галактик. В 1946 г. Ф. Хойл, Т. Бонди и Т. Голд
(США) предложили концепцию стационарной вселенной, не имеющей во времени «дня рождения» и поэтому не имеющей возраста
(стационарной). Суть еѐ заключается в предположении существования неких процессов, приводящих к непрерывному сотворению вещества во Вселенной. По их мнению, Вселенная существовала всегда, а разрежение вещества, обусловленное еѐ расширением, компенсируется непрерывным вечным творением нового вещества.
Сторонником первой концепции был Джордж Гамов, американский физик российского происхождения («невозвращенец» в СССР). В своем варианте космологической
модели Гамов предположил, что ядра химических элементов могли образоваться в чрезвычайно плотном и высокоэнергетичном (горячем) нейтронном газе, который должен
существовать в «первичном аду». Часть нейтронов распадается на протоны и электроны,
из которых затем собираются атомы водорода. Ядра водорода последовательно захватывают дополнительные нейтроны и протоны с образованием нуклидов других элементов.
Процесс наработки химических элементов продолжается до тех пор, пока объем Вселенной не увеличится настолько, что температура станет ниже порога ядерных реакций. По
Гамову, сверхгорячее состояние, подобное ядерному взрывному процессу, просто необходимо для образования привычного для человека набора химических элементов. С другой стороны, знание условий, при которых происходят ядерные реакции, дает информацию об условиях в «первичном аду».
Так перекрываются области интересов космологии и ядерной химии. Атмосферу научного соперничества идей может передать небольшая цитата из статьи С. Дж. Браша
«Как космология стала наукой»:
Хойл попытался принизить значение конкурента своей теории стационарной Вселенной, назвав эту новую версию «the big bang theory» (теория большого хлопка), но эта
попытка обернулась против него: фраза оказалась столь выразительной, что была принята последователями самой теории.
На русский язык название теории Г.А. Гамова переводят как «теория Большого
взрыва». По принципу противопоставления, для другого критического состояния вселенной и было предложено название Большой разрыв (у физиков хорошее чувство юмора,
не так ли?)
Выбор между концепциями предстояло сделать на основании сравнения теоретических предсказаний альтернативных моделей и наблюдаемого строения объектов Вселенной. Скорость света конечна, поэтому чем дальше от нас расположены объекты, тем
позже дойдут до нас испущенные ими электромагнитные излучения. Это значит, что
близкие галактики мы видим почти такими, какие они есть. От далеких галактик сейчас к
нам поступает информация о положении, бывшем миллиарды лет тому назад. По выражению одного из физиков, «Астрономия – это археология во времени». Сравнивая картины
далеких и близких галактик, можно получить аргументы в пользу выбора «правильной»
концепции.
Согласно сторонникам стационарной Вселенной, она выглядит всегда одинаково,
так что далекие галактики не должны отличаться от близких. Наблюдения говорят, что
это не так. В частности, установлено, что в прошлом (т. е. для далеких галактик) столкновения и слияния галактик происходили гораздо чаще, чем в современную эпоху. С
развитием радиоастрономии были открыты квазары – квазизвездные источники радиоиз-
лучения гигантской светимости. Оказывается, что все квазары удалены от нас настолько,
что их считают самыми старыми объектами, которые еще можно наблюдать с Земли (изза конечности скорости света). Среди близких галактик аналогов квазарам нет. Приведенные факты показывают динамичность Вселенной в соответствии с концепцией начального творения. Еще большее обоснование теория Большого взрыва получила в середине 60-х гг. ХХ в., когда было открыто реликтовое тепловое излучение, оставшееся во
Вселенной, как общий космический фон, до современной эпохи.
Из повседневного опыта мы знаем, что нагретые тела излучают энергию. Достаточно вспомнить хотя бы небольшой костерок, возле которого Вы сидели в один из вечеров
Вашей жизни. Тем более должно было излучать энергию экстремально нагретое вещество во Вселенной малых пространственных размеров.
В силу ограниченности объема первоначальной Вселенной, вещество и излучение
(электромагнитные волны различных частот) неизбежно должно было быть в энергетическом равновесии. Поэтому говорят, что начальная Вселенная была заполнена равновесным тепловым излучением. Квантовая механика предсказывает, какую форму имеет
спектр равновесного теплового излучения абсолютно черного тела (далее в тексте –
АЧТ) при различных температурах. Спектр излучения АЧТ описывается формулой
М. Планка:
2 2
h
r  ( 2 ) h / kT
,
c
e
1
(53)
где Т – температура излучателя;
k – постоянная Больцмана;
c – скорость света;
e – основание натуральных логарифмов;
 – частота электромагнитного излучения;
h – постоянная Планка;
r – спектральная плотность энергетической светимости излучателя, равная энергии,
излучаемой за единицу времени с единицы поверхности излучателя в единичном интервале частот.
Из формулы Планка можно вывести все экспериментально наблюдаемые закономерности в спектрах нагретых тел. Кстати, отметим, что спектр АЧТ и формула Планка
никак не связаны ни с конкретным химическим составом излучателя, ни с его агрегатным состоянием. Формула (53) – одна из самых общефизических формул, применимая
вплоть до экстремальных состояний вещества.
Согласно теории Планка в области высоких частот излучения спектральная функция
убывает пропорциональнo экспоненте с показателем (– h/kT). В области около нуля, при
возрастании частоты, спектральная плотность светимости растет пропорционально квадрату частоты. Очевидно, что между ростом и последующим спадом есть область максимальной светимости. Положение максимума светимости на шкале длин волн и температура излучателя связаны законом смещения Вина:
* 
b
,
T
(54)
где * – длина волны, на которую приходится максимальная светимость в спектре излучения;
T – температура излучателя;
b – постоянная Вина.
При экстремально высокой температуре максимум светимости приходился на область высокоэнергетичного гамма-излучения (образование гелия из водорода требует
температуры порядка 1010 К). По мере остывания Вселенной, при еѐ расширении, область
максимума светимости в спектре должна перемещаться в сторону длинных волн. Гамов
считал, что для современной эпохи равновесная температура должна быть около 50 К.
При такой температуре максимум спектра должен находиться в области микроволнового
(0,6 мкм) излучения.
Его оппонент Хойл указывал, что такое значение не согласуется с данными о температуре молекул циана СN, существующих в межзвездной среде. По оценкам, сделанным
для циана, температура соответствует 2,3 К.
В 1964 г. было открыто космическое радиоизлучение, неожиданной особенностью
которого была «всенаправленность». Вне зависимости от направления антенны, его регистрировали с одинаковой интенсивностью со всех сторон и днем и ночью как равно-
мерный микроволновый шум. От него невозможно было избавиться, и сначала его рассматривали как помеху.
Позднее было понято, что основные характеристики данного радиоизлучения соответствуют ожидавшимся для остаточного теплового излучения Большого взрыва. Чтобы
убедиться в том, что открытое изотропное излучение имеет непрерывный спектр с максимумом и спадающую ветвь, потребовалось около десяти лет. К середине 70-х гг. ХХ в.
планковский характер излучения был достоверно установлен, и в 1978 г. А. Пензиас и
Р. Уилсон (обнаружившие его в 1964 г.) получили Нобелевскую премию. В 2006 г. такую
же премию получили Д. Мазер и Дж. Смут за рекордно точные измерения спектра реликтового излучения, приводящие к значению температуры излучения 2,726 К. Это значение
хорошо согласуется с данными, полученными из измерений соотношения линий в спектре молекул циана в космосе.
Присутствие во Вселенной изотропного и равномерного микроволнового (в диапазоне 0,5–5 мм) фона считают самым важным наблюдательным подтверждением концепции Большого взрыва. Стационарная концепция Вселенной была признана несостоятельной.
В конце 80-х гг. прошлого века в СССР проводился спутниковый космический эксперимент «Реликт», задачей которого был поиск небольших неоднородностей в распределении фонового теплового излучения Большого взрыва. Они должны существовать как
свидетельство начальных небольших неравномерностей в распределении массы вещества протовселенной. Без них в теории «не получается» образования локальных сгущений,
порождающих галактики и звезды.
В местах скучивания массы локальное усиление гравитационного поля должно тормозить фотоны (вспомним об их динамической массе), уменьшая их энергию. Поэтому
фоновое излучение этих областей должно казаться относительно холодным. По сравнению с ними фоновое излучение из областей разрежения массы будет казаться «более теплым». Неравномерности структуры в настоящее время должны проявляться на картах
микроволнового излучения неба в виде пятен, которым соответствуют различающиеся
температуры. Некоторые неравномерности действительно были отмечены.
Более достоверно существование вариаций реликтового теплового излучения было
установлено в 1992 г. после запуска в США (1989 г.) космического аппарата СОВЕ. Это
означает, что уже на начальной стадии расширения Вселенной существовала «рябь» –
флуктуации в распределении массы-энергии по еѐ объему. Дальнейшее гравитационное
скучивание вещества порождает «космические пузыри», в которых отсутствует вещество
и «стенки пузырей», состоящие из сверхскоплений и скоплений галактик.
Из чего рождается Вселенная?
Теория Большого взрыва в настоящее время является доминирующей теорией в космологии. Она признает рождение Вселенной как физический факт материального мира.
Главной проблемой космологии является поиск ответа на поставленный в заголовке вопрос. Постараемся наметить общий подход, который вырисовывается в современном естествознании, для выработки ответа.
Прежде всего отметим, что классическая физика различает две формы существования материи: вещество и поле. Неклассическая, квантовая, физика показывает дуализм
их свойств на уровне микромира, где существует некоторое минимальное разнообразие
фундаментальных частиц полей (как правило, безмассовых) и частиц вещества (обладающих массой покоя). Частицы полей и вещества могут превращаться друг в друга, поскольку существует эквивалентность массы и энергии.
Современное естествознание подошло к выделению ещѐ одной формы существования материи – физического вакуума. Твердые, жидкие, газообразные вещества окружают
человека, они ему привычны, их свойства исследованы в первую очередь. Некоторые поля (тяготения Земли, света и теплового излучения) человек также ощущает, хотя отсутствие четко выраженной геометрической формы полей требует большего интеллекта в исследовании их свойств. Свойства физического вакуума ещѐ мало изучены, и здесь требуются значительные интеллектуальные усилия для их понимания.
Они выглядят столь же непривычными и странными, как свойства частиц-волн в период становления квантовой физики. Физический вакуум не является абсолютной и стационарной пустотой, в нем непрерывно происходит виртуальное рождение и аннигиляция пар «частица–античастица». По аналогии с более известными явлениями макромира,
такими, как поляризация диэлектриков, фазовые переходы между агрегатными состояниями или спонтанные изменения симметрии кристаллов, пытаются описать свойства
вакуума. Вводится ассоциативная терминология: поляризация вакуума, спонтанное нарушение симметрии его вещественно-полевого состояния и ряд других.
Экспериментальные наблюдения эффекта Казимира показали, что даже в сравнительно простых условиях можно зарегистрировать влияние физического вакуума на процессы в макромире.
Эффект Казимира состоит в проявлении силы притяжения двух металлических пластин, изменяющейся с расстоянием между пластинами по зависимости
F
1

d4
(52)
Пространство между пластинами образует своеобразный резонатор (рис. 80), в котором могут реализоваться только стоячие волны с длиной волны кратной расстоянию
между пластинами (см. п. 2.3, стоячие волны на струнах). Для пространства вне пластин
такого ограничения не накладывается и количество виртуальных волн будет неограниченным. Плотность энергии вакуума между пластинами будет меньше, чем снаружи, и
появляется соответствующее давление на пластины.
Для исследования свойств вакуума на ускорителях требуются частицы-волны большой энергии, чтобы можно было «возмутить» непривычно энергоѐмкую форму материи. Очевидно, что при анализе акта
рождения Вселенной необходимо учитывать наличие и
необычность свойств вакуума.
В самой общей формулировке ответ на проблемный вопрос сейчас дается в таком виде:
Рис. 80. Схема к объяснению
эффекта Казимира
Вселенная рождается из физического вакуума, как
следствие спонтанного (самопроизвольного) изменения
его энергомассового состояния.
При этом акт рождения Вселенной в принципе не противоречит закону сохранения
полной энергии Вселенной. На первый взгляд это утверждение парадоксально. Но давайте рассмотрим аргументацию академика Я.Б. Зельдовича. По его мнению, формулировка
самого общего закона природы в виде «Из ничего не может образоваться ничего» является ненаучной и наивной. Во-первых, что для физика означает «ничего»? Содержательным ответом будет:
«Ничего»: 1. Масса равна нулю: М = 0.
2. Полная энергия равна нулю: W = 0.
Во-вторых, по условию «задачи», кроме Вселенной ничего больше не рождается и
она является изолированной системой. Для неѐ можно применять закон сохранения энергии, в данном случае значение начальной энергии равно нулю и должно оставаться нулевым. Это единственное ограничение, все остальное разрешено.
С появлением массы Вселенной М появляется гравитационная энергия взаимодействия всех еѐ частей, и эта энергия отрицательная. По формуле Эйнштейна эквивалентная образованной массе энергия Мс2 должна быть положительной. Если эквивалентная величина энергии и энергия гравитационного поля равны по абсолютной величине, то их сумма (т. е. полная энергия системы) будет равна нулю, что и необходимо
для удовлетворения требований закона сохранения.
В книге Л.Д. Ландау и Е.М. Лифшица «Теория поля» строго математически доказано, что точная компенсация происходит тогда и только тогда, когда становится замкнутым искривленное пространство, в котором находится вещество.
Как пишет Я.Б. Зельдович, энергия «ничего» равна нулю. Но и энергия замкнутой Вселенной равна нулю. Значит, закон сохранения энергии не противоречит образованию «из
ничего» замкнутой Вселенной (но именно геометрически замкнутой, а не открытой бесконечной Вселенной).
Инфляция Вселенной
Теория Г. Гамова неоднократно дополнялась другими космологами. В частности, в
работах А. Гута, позднее А. Линде, П. Стейнхардта и других развито представление о том,
что практически сразу после выхода из сингулярности (точки, в которую была стянута вся
энергия-масса Вселенной) за время порядка 10–32 с Вселенная расширилась в 1030 раз.
Этот этап Большого взрыва теперь называют фазой инфляции Вселенной, по аналогии с ростом денежной массы при инфляции в экономике. Фаза инфляции очень важна. В
этот период локальные вариации температуры расширялись и сглаживались, а начальная
громадная кривизна пространства резко уменьшилась.
После инфляции Вселенная стала плоской (т. е. без кривизны). Кроме того, эта фаза
запускает механизм образования крупных космических структур: ничтожно малые флуктуации квантовой энергии-массы расширились вместе с пространственно-временным
континуумом и превратились в макроскопические области повышенной плотности,
предшественники скоплений галактик. То, что после инфляции Вселенная не обладает
большой кривизной, согласуется с близким к единице значением параметра .
Каковы причины быстрого расширения Вселенной в фазе инфляции? В современных
теориях поля вакуум может существовать в нескольких состояниях: либо с равной нулю
плотностью энергии (основное состояние), либо с положительной плотностью энергии и
отрицательным давлением (состояние «ложного» вакуума).
Рождение Вселенной происходит при «ложном» вакууме, и пока это состояние существует, Вселенная экспоненциально расширяется. Причина в том, что отрицательное
давление означает антигравитацию, разлет частиц вещества. А что может остановить
безудержное расширение? Оказывается, состояние «ложного» вакуума неустойчиво и за
некоторое время происходит фазовый переход в состояние обычного вакуума с обычной
гравитацией при положительном давлении.
Некоторые теоретики считают, что при фазовом переходе появляющиеся «пузыри»
обычного вакуума представляют собой отдельные и не связанные между собой вселенные, одна из которых является «нашей». Такая точка зрения является философски обостренной. Ведь тогда не только наша Земля не является центром мироздания, но и наша
Вселенная им не является, оказываясь одной из множества других! Подобное представление о Мультиверсуме может быть названо экстремально коперниковской концепцией.
Другие этапы Большого взрыва
Последовательность процессов, происходящих после фазового перехода в обычный
вакуум, при степенном (пропорционально степени 2/3) темпе расширения нашей Вселенной, более уверенно описывается теориями объединенных взаимодействий. Мы выделим лишь самые характерные моменты.
Фаза инфляции занимает чрезвычайно малое время. При выходе из нее температура
настолько высока, что частицы вещества существовать не могут. Поэтому Вселенная заполнена квантами полей. Фотоны рождают пары частиц и античастиц, которые тут же
аннигилируют. Температура излучения соответствует 1014 К. С понижением температуры Вселенной по закону
Т  1010
1
t
начинаются реакции рождения частиц вещества, и примерно до 1 мкс Вселенная заполнена «бульоном» из фотонов, кварков и лептонов, причем квантов излучения намного
больше (в 105 раз).
На рубеже нескольких микросекунд происходит образование адронов из кварков и
антикварков, в том числе появляются протоны и антипротоны. Необходимо заметить, что
между веществом и антивеществом есть небольшое нарушение «паритета»: частиц
обычного вещества накапливается немного больше, чем антивещества. Нейтрино и электроны превращаются друг в друга, по мере понижения температуры реакция сдвигается в
сторону накопления все большего числа электронов.
На рубеже миллисекунд накопившихся электронов так много, что начинают образовываться нейтроны, когда электроны соединяются с протонами. Свободные нейтроны
нестабильны, среднее время их существования до распада на протон и электрон равно
100 с, поэтому последующие несколько минут являются решающими для синтеза ядер
гелия.
По истечении трех минут температура снижается до 108 К и нуклеосинтез практически прекращается, вещество становится слишком холодным для протекания таких реакций по всему объему Вселенной.
За первые минуты около четверти протонов (ядер водорода) успевают превратиться
в ядра гелия 4Не, трития 3Н, дейтерия 2Н и лития 7Li. Остальные протоны «пойдут» в последующем на образование молекулярных облаков, звезд и галактик.
Спустя примерно 300 000 лет температура снижается до нескольких тысяч кельвинов, это уже позволяет ядрам удерживать электроны на орбитах. Фотоны электромагнитного излучения, всегда бывшие в тепловом равновесии с веществом, при такой температуре уже не могут ионизовать атомы водорода или гелия. Это значит, что они больше не
поглощаются веществом, заполняющим Вселенную, и она становится для них прозрачной.
Образно говоря, с этого времени «расходятся пути» вещества и излучения, теплового равновесия между ними больше нет. Именно это изотропное и однородное тепловое
излучение доходит до настоящего времени как реликтовое. Но почему максимум спектра
соответствует нескольким кельвинам, а не нескольким тысячам кельвинов?
Так как нет поглощения, спектр фотонов остается планковским. Если бы расширения Вселенной не происходило, спектр оставался бы неизменным. В расширяющемся
пространстве импульсы всех фотонов (по отношению к нему) уменьшаются. Конечно,
скорость фотонов остается равной скорости света, но импульс определяется произведением динамической массы фотона на скорость света, и уменьшается именно масса каждого из фотонов. В целом происходит «покраснение» всего планковского спектра так,
что максимум смещается в область миллиметрового радиодиапазона.
Первые галактики и квазары формируются из гравитационно скученных облаков
молекулярного водорода через миллиард лет после начала расширения. До появления
звезд во вселенной был период, когда все пространство было заполнено инфракрасным
излучением уже остывшей Вселенной (темные времена, см. рис. 81).
Рис. 81. Эволюция теплового излучения
при расширении Вселенной
6.6. Концепции космического рециклинга
В повседневной жизни повторное использование лома цветных металлов, упаковочных и отработанных конструкционных материалов называют рециклингом. Примером
естественного процесса рециклинга является круговорот воды в природе, в условиях
Земли. Здесь есть атмосфера, суша и океан, с участием которых реализуется цикл. Есть
поступление солнечной энергии и теплоотдача в космос, обеспечивающие фазовые переходы между агрегатными состояниями воды. Химический состав и полная масса еѐ в
цикле сохраняются. В биосфере Земли можно выделить цикл оборота азота, фосфора и
других важных для живых организмов элементов.
Существуют естественные циклы многократного «использования» вещества и в
масштабах Вселенной. В первую очередь это цикл водорода – основной химической составляющей галактик и звезд. Для поддержания циклов требуется энергия. Во Вселенной
это энергия гравитации и термоядерных реакций. Изучая рециклинг водорода и других
элементов в космосе, мы можем осознать «предназначение» звезд, их творческую (без
кавычек!) роль в нуклеосинтезе.
Фактически без звезд эволюция вещества закончилась бы на самых легких элементах: литии, боре и бериллии. Ядра всех других элементов, существующих в природе, в
масштабе всей Вселенной были образованы (сотворены) в недрах звезд. Представьте себе: ядра всех атомов, из которых Вы состоите, были когда-то частью звезд! Так что все
мы «немножко звезды»...
Что первично – галактики или звезды?
Иногда говорят, что звезды – это алфавит языка Вселенной, словами и предложениями являются галактики и их скопления. Понятна последовательность написания книги – от слова к строчке и странице. В какой последовательности пишется великая книга
Вселенной? Образование одиночной звезды не исключается, в гало галактик имеются
звезды, которые не относятся к каким-либо скоплениям. Но, по большей части, звезды
образуются группами.
В составе нашей Галактики примерно половина звезд образуют двойные системы, в
некоторых других галактиках доля двойных звезд ещѐ выше. В меньшей пропорции наблюдаются тройные и системы, где две пары звезд обращаются вокруг общего центра.
Принято считать, что галактики образуются в едином процессе образования многих
звезд.
Жизнь одной звезды быстротекуща по сравнению со временем существования галактик. Звезды рождаются, живут и умирают. Галактическое образование меняет форму,
но остается в целом устойчивой системой. По оценкам, время «выгорания» массивной
звезды первого поколения (с массой около 20 солнечных) не превышает 100 млн лет.
Возраст же галактик порядка 10 млрд лет. Как отмечалось выше, галактики могут гравитационно взаимодействовать и сливаться за вселенски большие периоды времени.
Одна из первых космогонических концепций была развита в античные времена Левкиппом. Приведем его описание процесса образования структурных элементов во Вселенной:
Возникновение миров происходит так. Из беспредельности отделяется и несется в
великую пустоту множество разновидных тел. Скапливаясь, они образуют единый
вихрь, а в нем, сталкиваясь друг с другом и всячески кружась, разделяются по взаимному сходству. И так как по многочисленности своей они уже не могут кружиться
в равновесии, то легкие тела отлетают во внешнюю пустоту, словно распыляясь в ней,
а остальные остаются вместе, сцепляются, сбиваются в общем беге и образуют таким образом некоторое первоначальное соединение в виде шара. Оно, в свою очередь,
отделяет от себя как бы оболочку. По мере того как она вращается в вихре, отталки-
ваемая от середины, эта внешняя оболочка становится тонкою. Из того, что уносилось в середину, и там держалось вместе, образовалась Земля. А сама окружающая
оболочка тем временем росла, в свою очередь, за счет притока тел извне: вращаясь
вихрем, она принимала в себя все, чего ни касалась. Некоторые из этих тел, сцепляясь,
образовали соединение, которое сперва было влажным и грязным, потом высохло и закружилось в общем вихре, и, наконец, воспламенилось и стало природою светил. Все
светила воспламеняются от быстроты движения, а Солнце воспламеняется еще и от
звезд [1].
Этот первый очерк космогонической гипотезы будет впоследствии, в XVII в. развит
Декартом, а в XVIII в. – Кантом и Лапласом.
В современную эпоху формирование Млечного Пути теоретически описывается
тремя космогоническими моделями. В одной из них он образуется при относительно быстром коллапсе (гравитационном падении вещества на центр масс системы) одного гигантского молекулярного облака-протогалактики (модель 1962 г. О. Эггена – Д. ЛинденБелла – А. Сэндэйжа).
По модели А. Тумре, предложенной в 1977 г., происходит слияние нескольких крупных газопылевых комплексов с различной степенью их «продвинутости» по пути формирования собственных галактик. Она больше учитывает новые данные наблюдений за
шаровыми скоплениями гало Галактики. Сферическое гало медленно вращается вокруг
центра Млечного Пути, пересекая его спиральный диск. Удивительно, что некоторые из
шаровых скоплений, как показывают современные наблюдения, вращаются против основной части гало. Это может быть объяснено моделью слияния облаков с различным
направлением их вращения.
Третья модель Л. Сирла – Р. Цинна сходна с моделью Тумре, но исходный комплекс
состоит из большего числа сравнительно малых кластеров. В последнем случае очевидна
возможность протекания эволюции химического состава различных и удаленных друг от
друга фрагментов независимо друг от друга. Тем самым объясняется разница в поколениях звезд балджа (центрального утолщения), диска, шаровых скоплений и рассеянных
звездных групп. Действительно, отношение содержания кислорода к железу заметно отличается для звезд гало и старых звезд диска. В настоящее время считается, что простая
первая модель применима к центральной части, тогда как более разреженные внешние
области могли возникнуть путем слияния, как предсказывают последующие модели.
Возникает вопрос: какие физические факторы исходного гигантского холодного облака молекулярного водорода определяют, что из него получится – протогалактика или
рассеянное звездное скопление? По-видимому, таким фактором является масштаб неоднородностей в облаке. Интуитивно можно ожидать, что при сжатии кучковатого, неоднородного облака в нем выделятся области с повышенной плотностью вещества, внутри
которого выделятся фрагменты меньших размеров с еще большей плотностью, и так до
образования протозвезды (см. рис. 82).
Известный американский астрофизик Д. Лейзер показал, что в таком случае (в распределенном веществе с флуктуациями плотности) положительные и отрицательные
флуктуации дают примерно одинаковые вклады и что величина флуктуирующей гравитационной силы практически целиком определяется конкретным распределением массы
внутри сферы, радиус которой не превышает нескольких линейных масштабов флуктуаций. Вклады же других, более удаленных от точки наблюдения, областей взаимно уничтожаются. Это означает, что в неоднородной среде появляются области взаимопритяжения с ограниченным радиусом действия.
Рис. 82. Схема формирования протозвезд
Ситуация становится похожей на взаимодействие молекул реального газа, в котором
при определенных условиях возникает критическое состояние самопроизвольного роста
неоднородных областей. Это явление известно как критическая опалесценция (граница
между жидкой фазой и газом теряется, и среда становится мутной). Продолжая аналогию, Лейзер развил теорию, согласно которой скучивание вещества во Вселенной непре-
рывно возрастает. По его теории, если относительная амплитуда флуктуаций плотности
достигает порядка единицы, область неоднородностей определенного пространственного
масштаба выделяется в самогравитирующую систему.
Параметры звезд
О химическом составе внешней оболочки звезд – фотосферы – судят на основании
данных спектрального анализа, не только качественного, но и количественного. В итоге
большой работы астрофизиков удалось выяснить, что в общих чертах химический состав
многих звезд удивительно похож.
Он характеризуется полным преобладанием водорода. На втором месте находится
гелий, а содержание всех остальных элементов сравнительно невелико. Достаточно сказать, что на каждые 10 000 атомов водорода приходится 1000 атомов гелия, около 10
атомов кислорода, немного меньшее количество углерода и азота и всего лишь один атом
железа. Содержание элементов с большей, чем у железа, массой ничтожно мало.
Какие выводы следуют из этого? Можно сказать, что наружные слои звезд – это гигантские водородо-гелиевые плазменные оболочки с небольшой примесью более тяжелых
элементов. Конечно, нет правил без исключений... Есть звезды с аномально высоким содержанием углерода, или встречаются удивительные звезды с высоким содержанием редких элементов, которых и на Земле немного. Для выяснения типовых процессов энерговыделения эти частные особенности большого значения не имеют.
Индикатором температуры фотосферы служит еѐ цвет. Горячие звезды спектральных классов О и В имеют голубой цвет, звезды, похожие на Солнце, выглядят желтыми,
а звезды спектральных классов К и М представляются красными. Спектральных классов
семь: О, В, А, Ф, Ж, К, М. Спектр звезд хорошо описывается формулой Планка (53)
с соответствующим значением температуры Т.
В зависимости от спектрального класса температура плавно меняется от значения
50–40 тыс. К для звезд класса О и до 3 тыс. К для звезд спектрального класса М. Указание спектрального класса звезды аналогично указанию температуры еѐ поверхности.
Зная температуру (по спектральному классу) и светимость, можно оценить радиус звезды.
При одинаковой температуре звезды с большим энерговыделением должны иметь
большую поверхность, чтобы обеспечить высокую полную светимость. Можно было бы
думать, что во Вселенной встречаются самые разные сочетания параметров звезд, без
особых «предпочтений». Однако прямые астрономические наблюдения показывают, что
есть закономерное распределение звезд по их размерам и температуре фотосферы. Если по вертикали указывать светимость (или еѐ величину, радиус), а по горизонтальной оси – цвет (или спектральный класс, температуру), то распределение
большинства звезд (в их скоплениях) попадает в
сравнительно узкую полосу, по диагонали проходящей от голубых звезд с высокой светимостью к
красным звездам с низкой светимостью (низкой
температурой фотосферы).
Рис. 83. Главная последовательность
звезд на диаграмме
Герцшпрунга – Рессела
Эта последовательность получила название
главной (см. рис. 83). Ниже еѐ на координатном
поле располагаются звезды, отнесенные к белым
карликам, тогда как выше расположены красные
гиганты. Теория эволюции звезд должна объяснять
существование как гигантов, так и карликов среди
множества обычных звезд.
Ход эволюции звезд различной массы обычно представляют в виде линий на диаграмме цвет–светимость, которая носит название диаграммы Герцшпрунга – Рессела.
Согласно типовому треку на этой диаграмме, в далеком будущем, на стадии Красного
гиганта, наше Солнце должно настолько увеличиться в размерах, что поглотит планеты
Меркурий и Венеру, а Землю нагреет до температуры 1000 К! Все живое на Земле должно
будет погибнуть. Человечеству придется думать о поиске более подходящих условий для
жизни. Близкими к современным условиям они будут тогда в области орбит планетгигантов: Юпитера и Сатурна. Один из спутников Юпитера – Тритон мог бы послужить
подходящим местом для его заселения потомками землян.
Циклы эволюции звезд
Звезды рождаются из вещества, рассеянного в пространстве Вселенной, перерабатывают водород в гелий и другие элементы и, заканчивая свою эволюцию во взрывах
сверхновых, возвращают вещество в космическое пространство (рис. 84).
Рис. 84. Схема двух ветвей космического рециклинга вещества
Но это уже качественно другое вещество, с другим элементным составом, которое
вновь рассеивается по Вселенной. Среди «возвращенного» вещества появляются не
только новые элементы, но и их соединения: ОН, СN, СН3ОН, СН3НСО, и ещѐ более
сложные соединения. Образно говоря, в этом предназначение звезд, их функция.
Рассмотрим некоторые типы звезд, входящие в круговорот вещества во Вселенной.
Белые карлики
Считают, что Белыми карликами становятся звезды главной последовательности в
конце их «жизненного пути», если их масса не превосходит солнечную более чем в 1,4
раза. В таких случаях масса остаточного вещества будет недостаточной для неудержимого гравитационного коллапса. Ядерное горючее (водород) выработано, нет высокого давления плазмы, радиус звезды уменьшается в сотни раз. Соответственно изменению объема возрастает плотность плазмы, электронный газ переходит в состояние вырождения,
что стабилизирует ситуацию: сжатие прекращается. Теплоемкость звезд очень велика,
поэтому Белый карлик долго светит «по инерции», переходя в разряд Коричневого и
Черного (невидимого) карлика. Другой путь образования Белого карлика – при сбросе
внешней части Красного гиганта.
Красные гиганты
Это звезды с массами, примерно равными массе Солнца или ненамного большими.
Когда в центре желтой звезды выгорает водород (его место занимает гелиевая сердцевина), внутри звезды назревают крупные перемены. Гелиевая сфера все больше сжимается,
выделяющаяся гравитационная энергия передается на внешний слой, окружающий гелиевое «ядро», и там начинается протон-протонный цикл. Возрастающее давление «раздувает» звезду до размеров в десятки раз больших, чем в начале. Цвет звезды становится
красным, так как площадь фотосферы растет быстрее, чем увеличивается энерговыделение.
Если в объеме Красного гиганта на предыдущем этапе его «жизненного пути» накопилось достаточно большое количество ядер углерода, то возможно возникновение ещѐ
одного цикла реакций. Углеродно-азотный каскад термоядерных превращений включает
шесть реакций, в которых действующими «лицами» являются изотопы углерода, азота,
кислорода, водорода (протоны) и ядра гелия-4. Последней реакцией цикла является восстановление исходного ядра углерода из ядра изотопа азота:
15
1
12
4
7 N 1Н 6 С  2 He
 4,96 МэВ .
(55)
В данном цикле водород превращается в гелий с помощью катализатора углерода12, количество которого не меняется. Суммарное, балансовое выделение энергии состав-
ляет около 25 МэВ на один цикл. Особенно благоприятны условия для протекания углерод-азотного каскада в пограничной области между гелиевым ядром звезды и водородной оболочкой. Из внешней оболочки в реакционный слой поступает водород, а образованный гелий уходит в звездное ядро. Зона реакций продвигается к периферии, высокое
газокинетическое и лучевое давление раздувает внешнюю оболочку, дополнительно
сжимая гелиевое ядро. При определенных условиях Красный гигант может более-менее
«спокойно» сбросить свою внешнюю плазменную оболочку, так что образуется холодная
планетарная туманность с Белым карликом в еѐ геометрическом центре.
Фотографии планетарных туманностей напоминают колечки дыма, средняя масса
туманности примерно равна 0,2 Мс. Они неограниченно расширяются со сравнительно
небольшой скоростью и за несколько десятков тысяч лет рассеиваются в пространстве.
Нейтронные звезды
Звезды более массивные, чем Солнце, образуют Красные сверхгиганты. Для них открываются другие пути эволюции. Оценки, сделанные по идеализированной модели без
учета вращения звезды и потери еѐ массы на излучение, показали, что если масса звезды
находится в интервале значений 1,2 Мс < М < 2,5 Мс, то давление вырожденного электронного газа в протон-электронной плазме не сможет удержать гравитационное сжатие
на «уровне» Белого карлика. Электроны будут «впрессованы» в протоны, и появится
нейтронный газ чрезвычайно высокой плотности. В этом случае формируется нейтронная звезда.
Радиус нейтронных звезд имеет порядок 10 км при плотности вещества порядка 1011
кг/см3. Реакции
1
1Н
 e 01n  
(56)
начинаются «разом» при достижении критической плотности и сопровождаются выделением энергии, разогревающей нейтронный газ до температуры порядка 109 К. Это очень
большая температура, даже для звезд, но она быстро падает.
Дело в том, что образующиеся нейтрино эффективно уносят энергию из объема
звезды. В отличие от электромагнитного излучения, они слабо взаимодействуют с веществом и не поглощаются им. За один месяц температура понижается до 108 К.
Как любое нагретое тело, нейтронная звезда излучает энергию, и максимум планковского спектра лежит в области рентгеновских лучей. Энергия квантов соответствует
примерно 400 кэВ. Теоретики предсказывают слоевую структуру нейтронных звезд.
Нейтронный газ сконденсирован до состояния сверхтекучей жидкости, в центре же возможно выпадание адронной жидкости в виде коллективизированных кварков. Внешняя
часть образована «корой» из концентрических слоев сначала тяжелых, затем легких ядер.
Поскольку Красные гиганты и сверхгиганты обладают магнитным полем, его индукция при сжатии нейтронной звезды возрастает на многие порядки величины, становясь в миллион раз больше индукции земного магнитного поля. В свободном состоянии
нейтроны нестабильны, мы об этом говорили ранее. При очень больших давлениях распад подавляется, энергетически более выгодно существование плотного газа нейтронов.
Но на поверхности звезды распады происходят, «восстанавливая» электроны и протоны. Электроны движутся в сильном магнитном поле звезды по спирали и являются источником радиоволн. Магнитные полюса нейтронной звезды служат своеобразным прожектором радиоизлучения. Как и для Земли, положение магнитного полюса может не
совпадать с положением географического. Тогда луч радиопрожектора описывает конус
вокруг оси вращения звезды. Когда луч «задевает» Землю, мы можем зарегистрировать
импульс радиоизлучения. Первые радиопульсары были открыты в 1968 г., самые быстрые из них имеют период порядка тысячных долей секунды. Это значит, что многие нейтронные звезды делают тысячи оборотов за 1 с.
Черные дыры и их роль в рождении галактик
Для звезд с массой М > 2,5 Мс гравитационный коллапс не могут остановить никакие из известных сил, и образуется черная дыра (термин предложен Дж. Уиллером). Вся
масса звезды будет стянута в объект с размерами порядка его гравитационного радиуса,
величина которого находится из равенства полной энергии частицы вещества или излучения потенциальной энергии еѐ взаимодействия с черной дырой массы М.
В рамках классической механики
V 2 GmM
m


2
Rг
(57)
Отсюда получим для гравитационного радиуса, с учетом замены скорости частицы
на максимальную скорость света (в точной теории коэффициента 2 нет):
Rг 
GM

c2
(58)
В ходе образования черной дыры гравитационное поле может быть сильно переменным, так что в это время происходит мощное излучение гравитационных волн (см. п.
4.4). Однако очень быстро (за время порядка Rг/с) нестационарные процессы затухают, а
гравитационные волны уносятся частично в возникающую черную дыру, частично во
Вселенную.
После этого вокруг такого необычного объекта остается только симметричное стационарное поле тяготения. Если образование черной дыры произошло в двойной звездной системе, вещество звезды-компаньона будет по спирали стекать в «воронку» черной
дыры.
При падении на черную дыру потоков вещества соседней звезды, вокруг нее образуется газопылевой диск аккреции, из области которого извергаются релятивистские потоки намагниченной плазмы, названные джетами. Кроме того эта область становится источником электромагнитного излучения с весьма широким спектром: от жесткого гаммаизлучения до радиоволнового (рис. 85).
По этим признакам можно опознать черные дыры. К
настоящему времени установлено присутствие во Вселенной черных дыр, отличающихся по величине их массы. На
одном краю распределения масс находятся черные дыры с
массами не слишком отличающимися от типовых масс
звезд. На противоположном краю находятся сверхмассивные черные дыры, обнаруженные в центрах многих галактик.
Рис. 85. Черная дыра
в двойной системе
Предварительный анализ показывает, что чем больше
масса галактики, тем больше и масса черной дыры в ее
центре. Этому факту можно дать различные интерпретации. Первая из них лежит в русле обычных представлений
о процессах звездообразования. Считают, что сначала могли быть образованы черные
дыры обычных типовых масс, а затем всемирное тяготение вызвало их движение к центру галактик и слияние с образованием более массивного объекта.
Другая интерпретация появилась сравнительно недавно и совсем по-другому оценивает роль черных дыр в космогонической концепции. Здесь предполагают, что первое
поколение звезд во Вселенной было необычайно массивным и быстро проходило эволюционный трек с образованием гигантских черных дыр. Они собирались силами гравитации еще более массивные объекты, поле тяготения которых притягивало в область
сверхмассивных черных дыр рассеянное во вселенной вещество. Таким образом, они
становились центрами галактикообразования, т. е. играли активную роль в рождении галактик.
Долгое время черные дыры считали тупиками в эволюции звезд, куда безвозвратно
«пропадает» вещество и излучения. Квантово-механический анализ проблемы был недавно проведен выдающимся физиком современности Стивеном Хокингом (будучи инвалидом, передвигающимся в особом кресле и говорящим с помощью синтезатора речи,
он является профессором кафедры, которую когда-то возглавлял Ньютон).
Им теоретически была открыта возможность квантового испарения черных дыр. Не
вдаваясь во все детали расчетов, можно пояснить идею Хокинга с помощью рис. 86, на
котором окружность изображает положение гравитационного радиуса черной дыры.
Рис. 86. Схема рождения пары
«частица–античастица» вблизи
границы черной дыры
По разные стороны от воображаемой границы (физически никаких особенностей пространство на ней не
имеет) образована в результате флуктуаций энергии
физического вакуума пара «частица – античастица». Из
определения гравитационного радиуса следует, что
у рожденных «близнецов» будет различная судьба.
Один из них пленѐн полем тяготения черной дыры и
должен в неѐ упасть. Зато другой, рожденный хотя бы
чуть-чуть дальше границы, имеет шанс покинуть область черной дыры.
Закон сохранения энергии выполняется: энергия поля черной дыры обеспечивает
поляризацию физического вакуума, энергия последнего переходит в 2 mс2 пары и их кинетическую энергию. За счет последней одна из частиц пары и уходит от места рождения. Само существование границы разводит компоненты пары.
Теория показывает, что в принципе возможен поток частиц (равно как и античастиц)
от черной дыры. Термин «испарение» подчеркивает флуктуационный характер процесса
и его постепенность. Хокинг считает, что черная дыра, как излучатель, эквивалентна абсолютно черному телу с температурой
Tч 
c
,
4kRг
(59)
где Rг – гравитационный радиус;
 – постоянная Дирака, равная h / 2;
с – скорость света;
k – постоянная Больцмана.
Обратим внимание на одну особенность формулы (59). Температура черной дыры
обратно пропорциональна величине гравитационного радиуса. В свою очередь, он прямо
пропорционален массе Черной дыры. Вывод: чем меньше масса Черной дыры, тем выше
еѐ эффективная температура. Это значит, что Черные дыры не являются «застывшими»
объектами, они могут не только поглощать, но и излучать, теряя массу. Чем меньше будет
масса,
тем
мощнее
еѐ
тепловое
излучение.
При
-8
М  Мс температура Тч  10 К. Но мини-дыра с массой, примерно равной Эвересту, будет иметь температуру порядка 1011 К! Можно полагать, что мини-дыры завершают свою
эволюцию с бурным выделением энергии, близким к взрывному. Таким образом, энергия-масса Черных дыр снова возвращается и рассеивается во Вселенной.
Сверхновые звезды
Возможность образования нейтронных звезд и черных дыр была показана теоретически ещѐ в 50-х годах двадцатого столетия, но лишь недавно была установлена их связь
со вспышками сверхновых звезд. Когда в небе появляется «звезда-гостья» (одна из них
упоминается в китайской хронике 1054 г.), то выделяется просто невероятное количество
энергии: больше, чем излучает еѐ наше Солнце за 10 млрд лет! Это самое мощное природное явление в мире звезд. Более грандиозными были только (согласно некоторым гипотезам) взрывы галактик.
Физической основой такого энерговыделения могут быть только термоядерные
взрывы – цепные ветвящиеся реакции синтеза ядер более тяжелых элементов из ядер
легких.
Развитие теории ядерных реакций позволило понять, почему обычные звезды, состоящие в основном из водорода и гелия, не взрываются. Дело в том, что реакции протон-протонного цикла включают в себя -распад (с вылетом электрона и антинейтрино
или позитрона и нейтрино). Он является результатом слабых взаимодействий и не зависит от температуры. Нет возможности его ускорить.
Другое дело реакции типа 34Не  12С, т. е. реакции углерод-азотного цикла, идущие
по пути присоединения протонов к ядрам углерода, кислорода, азота, неона. Они резко
ускоряются с ростом температуры, и накопление этих элементов в недрах звезд означает
накопление «ядерной взрывчатки». Как показывают теоретические модели, в звездах типа Красных сверхгигантов, создается слоевая структура (луковица) распределения элементов. Центр занимают ядра железа (водород и гелий здесь выгорели). Его облегает
«мантия» с преобладанием указанных выше легких элементов, над которой находится
гелий-водородная оболочка. По одной из моделей, масса центрального ядра составляет
три солнечные массы, масса кислородно-углеродно-азотной мантии доходит до 15 масс
Солнца, 12 солнечных масс приходится на долю внешней оболочки. Условия для взрыва
создаются тогда, когда железное ядро начнет коллапсировать.
Когда вещество «мантии», т. Е. слой ядерной взрывчатки, рухнет на поверхность
нейтронной звезды, образуется ударная волна с высоким температурным фронтом. Она и
вызывает детонацию «взрывчатки», и происходит вспышка сверхновой. В результате
взрыва внешняя оболочка и мантия разгоняются до высоких скоростей и сбрасываются
в космическое пространство. При этом «захватывается» и часть магнитного поля звезды.
Релятивистские электроны даже в слабых магнитных полях испытывают большую силу
Лоренца и при вращательном движении порождают электромагнитное излучение типа
синхротронного. Оно характеризуется широким спектром, а положение максимума в
спектре частот прямо пропорционально величинам индукции магнитного поля
и квадрату энергии электрона. В большинстве случаев положение максимума попадает в
радиодиапазон частот. По изолиниям радиоизлучения удается обнаружить даже слабые
остатки оболочки, сброшенной при вспышке сверхновой.
Следует отметить два факта, связанных с рассматриваемым процессом. Во-первых, в
процессе должны рождаться нейтрино и они выносят в окружающее пространство до
90 % высвобожденной при сжатии энергии. Во-вторых, часть энергии взрыва, направленная в центр звезды, может «стимулировать» сжатие до образования черной дыры.
24 февраля 1987 г. в соседней галактике, Большом Магеллановом Облаке, вспыхнула
сверхновая, еѐ можно было видеть невооруженным глазом в южном полушарии. Используя
современные методы наблюдений, удалось узнать, что масса взорвавшейся звезды была
равна примерно 17 солнечным, а возраст еѐ приближался к 20 млн лет (см. рис. 87).
В соответствии с теорией, вспышка сопровождалась всплеском нейтринного потока.
Однако на месте вспышки не обнаружили пульсара.
Возможно, что ориентация радиолуча такова, что он не
захватывает Землю.
В августе 1990 г. космический телескоп «Хаббл»
передал на Землю результаты наблюдения этой сверхновой, точнее еѐ сброшенной оболочки Анализ данных
показал, что остатки от взрыва движутся со скоростью
около 10 000 км/с (что составляет 0,1 от скорости света).
Совершенно неожиданными были другие результаты. Оказывается, остаток сверхновой окружает другая
Рис. 87. Фотография оболочек
планетарная туманность, невидимая с Земли. Она предвокруг сверхновой 1987 г.
ставляет собою кольцо диаметром 1,4 св. г., и была сброшена звездой за 1000 лет до взрыва. Теперь за несколько десятков лет кольцо будет разрушено и перемешается с остатками Сверхновой. Этот пример показывает, что реальная природа всегда богаче наших научных теорий и упрощенных моделей, в том числе моделей
эволюции звезд.
6.7. Нерешенные проблемы космологии
Хотя в современном естествознании сложилась более или менее целостная концепция развития Вселенной и еѐ структурных составляющих, не будем скрывать ряд нерешенных проблем.
1. В космологии это проблема сингулярности – области пространства с размерами
порядка длины Планка, в которой известные для больших масштабов законы перестают
действовать. «Как заниматься физикой, когда исчезает привычная связь в пространстве и
времени, не написано даже в занимательной физике», – говорит об этой ситуации американский астрофизик Д. Шремм. Намечаемый подход состоит в использовании комплексных переменных. До момента рождения Вселенной вводится мнимое время и тогда график зависимости R(t) начинается не с «острия», а с «полусферы» в мнимой области комплексных переменных. По этой модели Вселенная рождается (переходит в область действительных переменных) с конечными геометрическими размерами и с конечным масштабом флуктуаций, что обеспечивает последующую дифференциацию вещества.
2. Проблемными являются вопросы о физической природе темной материи и темной
энергии во Вселенной. Они будут решаться в экспериментах на ускорителе LHC
(рис. 88). Парадоксально, что разработанные к настоящему времени теории относятся к
относительно малому количеству вещества во Вселенной: по энергии оно соответствует
только 4 % от общей. В сравнении с ним темная материя занимает 23 %, а темная энергия 73 % от общей величины энергии Вселенной.
Рис. 88. Ускоритель
LHC
3. Дискуссионными являются вопросы о множественности вселенных и о реальности топологических пространственных связей между ними, так называемых «кротовых нор». Пока эта область интересов естествознания больше «осваивается» научной фантастикой, допускающей сверхсветовые скорости звездолетов, переходы в «субпространство», путешествия во времени и появление в нашем мире
различного рода «терминаторов». В принципе, это так и должно быть.
Проблемы, стоящие на переднем крае науки, во все времена вызывали
интерес в сопряженной естествознанию гуманитарной культуре, где
большую роль играет интуиция, чем рациональные теории.
Задания для самостоятельной работы
1. Согласуется ли эллиптическая форма орбит планет с моделью хрустальных сфер в
космологии Аристотеля – Птолемея?
2. Поясните Ваше понимание утверждения о том, что Коперник «сдвинул с места
Землю».
3. Используя системно-элементный подход, перечислите в рабочей тетради последовательность систем все большего масштабного уровня, начиная с уровня «звезды».
4. Приведите Ваши доводы, почему для проявления приливных эффектов в сталкивающихся галактиках необходимо достаточно большое время взаимодействия их при
пролете одной через другую.
5. Воспроизведите опыт с растягиванием резиновой ленты с равномерными делениями в рабочей тетради. Для этого выберите исходное положение в виде пяти соседних
клеточек. Ниже нарисуйте ленту в виде десяти клеточек (расстояния между делениями
теперь будут равны двум клеточкам). После этого укажите стрелками величины сдвигов
каждой из меток (от начального положения до конечного). Опишите полученные результаты.
6. Спиральная форма галактик похожа на форму циклона в атмосфере. Почему циклон «расплывается», а спиральная структура рукавов галактик остается неизменной?
ГЛОССАРИЙ
Абиогенез (от а – означающее отрицание, био... и ... генез) –образование
биологических структур вне организма без участия ферментов; одна из современных
гипотез происхождения жизни из неживого (косного вещества).
Абиотические факторы – факторы неорганической, или неживой, среды в группе
экологических факторов адаптации, действующих среди биологических видов и их
сообществ, подразделяющиеся на климатические (свет, температура воздуха, воды,
почвы, влажность, ветер), почвенно-грунтовые, топографические, океанические и
воздействия огня.
Автотрофы – клетки или организмы, синтезирующие из неорганических веществ
(воды, углекислого газа, соединений азота) все необходимые для них органические
вещества, используя для этого фотосинтез или энергию химических реакций. Все
зеленые растения и водоросли используют фотосинтез.
Адаптация – приспособление живых организмов и их групп (популяций) к
меняющимся условиям их существования. Адаптация может проявляться на уровне
клеток, на уровне сосуществования хищников и их жертв, на уровне популяций – к
условиям стресса.
Аддитивность (от лат. аdditivus – прибавляемый, прибавленный) – свойство
некоторых физических и геометрических величин, состоящее в том, что значение
величины, соответствующее целому объекту, равно сумме значений величин,
соответствующих его частям при любом разбиении объекта на части. Такими
свойствами обладают длины линий, площади поверхностей, объемы тел, масса и вес
тела.
Адроны – элементарные частицы, состоящие из кварков, которые участвуют в
сильных ядерных взаимодействиях. Это большая часть мира элементарных частиц,
другую, меньшую часть образуют лептоны.
Аллель (от греч. аllelon – друг друга, взаимно) (иначе аллеломорф или аллельный
ген), один из пары (или нескольких) генов, определяющих развитие того или иного
признака; альтернативная форма одного и того же гена, привнесенного одним из
родителей. Хромосома может содержать только один аллель какого-либо гена.
Некоторые гены могут иметь множественные аллели, например гены, которые
определяют группу крови человека.
Альтернативный сплайсинг – внутриклеточный процесс обработки матричной РНК
белковыми энзимами в результате которого из нее вырезаются отдельные участки.
Это приводит к появлению многих вариантов «зрелой» матричной РНК,
определяющей состав белков, подлежащих синтезу на рибосоме.
Аминокислоты – химические соединения, общая формула
которых представлена на рисунке. Радикалом может быть атом
водорода как в глицине (показаном на рисунке), или более сложное
молекулярное соединение. Из примерно 60 природных
аминокислот около 20 служат составными звеньями цепей
белковых молекул (белков), входящих в состав организма человека.
Аналогия – соответствие, сходство явлений, процессов, предметов, в некоторых (не
обязательно всех) свойствах, закономерностях. Научный метод умозаключений по
аналогии – это перенос знаний из более изученной области на менее изученную, на
основании сходства по существенным свойствам и качествам. Не является строгим
доказательством.
Анаэробы, анаэробные организмы, анаэробионты, аноксибионты (от греч. ana –
обратно, назад, против и аеr – воздух) – организм, способный жить в бескислородной
среде; эта способность называется анаэробиозом и относится к бактериям, некоторым
червям и моллюскам (противоположность – аэробы).
Античастица, античастицы – «двойняшки» обычных
микрочастиц. Имеют одинаковую с частицами массу, спин,
время жизни, но отличаются знаком электрического заряда.
В магнитном поле движутся в противоположных
направлениях. На рисунке только симметричные «усы»
(самые правые) показывают рождение пары электрон –
позитрон. Симметрия обусловлена одинаковой массой
«близнецов».
Антропогенез (от греч. anthropos – человек и генез) – процесс историкоэволюционного формирования физического типа человека, первоначального развития
его трудовой деятельности, речи. Учение об антропогенезе – раздел антропологии.
Ареал (от лат. area – площадь, пространство) – область распространения на земной
поверхности (в том числе в пространстве вблизи этой поверхности) какого-либо
явления(й), тех или иных видов животных, растений, птиц, насекомых, полезных
ископаемых и т. п.
Асимметрия – отсутствие симметрии. Асимметричная фигура не имеет никаких
элементов симметрии, т. е. не может совмещаться с собой никакими операции
симметрии, кроме единичной операции – формальной операции оставления фигуры
на месте. Примером асимметричных фигур может служить рука человека. Всякая
асимметричная фигура может быть построена в двух модификациях – правой и левой,
при этом нет никакого абсолютного критерия для отличия правизны от левизны,
значение играет принятая условность.
Атомизм (атомное учение, атомистика) – учение о том, что (согласно Левкиппу,
Демокриту и Эпикуру) все вещи, в т. ч. душа, состоят из самостоятельных
(дискретных) элементов (атомов) и что все совершающееся основывается на
перемещении, соединении и разъединении этих элементов. Указанное положение об
атомах и по сей день господствует в воззрениях на мир и природу там, где
допускается механическое понимание причинных (детерминистских) связей.
Аэробы (от греч. aеr – воздух и bios – жизнь), иначе оксибионты – большинство
живых организмов, которые могут существовать только при наличии свободного
молекулярного кислорода; к аэробам относятся практически все животные и растения,
а также многие микроорганизмы. Противоположность – анаэробы.
Бактерии – микроскопические, по преимуществу одноклеточные организмы. Имеют
форму шаровидную (кокки), палочковидную (бациллы), извитую или спиральную
(вибрионы, спириллы, спирохеты). Нитчатые бактерии достигают в длину 0,1 мм.
Играют очень важную роль в живой природе: создают из неорганических веществ –
органические (автотрофы), участвуют в формировании плодородия почв, в
образовании и разрушении полезных ископаемых, в пищеварительных процессах в
кишечнике человека.
Белки – полимерные высокомолекулярные соединения, построенные из звеньев –
аминокислотных остатков. В простых белках (протеинах) организма человека
встречаются около 20 аминокислот, более сложные белки в своем составе могут
содержать и небелковый компонент. Белки играют структурную роль (построение
тканей и некоторых клеточных компонентов) и функциональную роль (гормоны,
энзимы, переносчики кислорода).
Белый карлик – это звезды с массами порядка массы Солнца и радиусами примерно
в сто раз меньшими солнечного. Отличаются высокой плотностью протонэлектронной плазмы, в которой электронный компонент находится в вырожденном
квантовом состоянии, препятствующем сжатию звезды. Многие белые карлики
находятся в центрах планетарных туманностей.
Биосфера – область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы,
гидросферу и верхнюю часть литосферы Земли. В биосфере живое вещество и
окружающая неорганическая среда взаимосвязаны и образуют целостную
динамическую систему. В ней совокупная деятельность живых организмов (в
особенности – человека) проявляется как геохимический фактор планетарного
масштаба.
Биогенез: 1) процесс возникновения живого из неживого в процессе эволюции Земли;
2) образование органических соединений живыми организмами; 3) в широком смысле
эмпирическое обобщение, утверждающее, что все живое происходит только от
живого.
Биогеосфера – оболочка земного шара (часть биосферы), в которой
сконцентрирована основная масса живого вещества планеты; расположена на
контакте поверхности литосферы, приземного слоя атмосферы и верхних слоев
гидросферы.
Биом (от biome – совокупность): 1) сочетание видов живого и окружающей их среды,
составляющее экосистему географической зоны или сектора природного пояса
(например степи, пустыни); 2) совокупность видов животных и растений,
составляющих живое население к.-л. региона, территории любой размерности.
Биота (от греч. biote – жизнь): 1) исторически сложившаяся совокупность растений и
животных на определенной территории, в отличие от понятий биоценоз, биом биота
не подразумевает экологических связей между видами; 2) совокупность организмов,
населяющих к.-л. произ-вольно выбранный регион, вне зависимости от
функциональной и исторической связи между ними; 3) любая совокупность живых
организмов (биота скал, леса, степи и др.).
Биоценоз – совокупность живой природы: растений, насекомых, животных,
населяющих данную географическую и климатическую область, с установившимися
взаимными отношениями и приспособившиеся к условиям окружающей среды.
Бифуркация, в переводе означает раздвоение – в динамике нелинейных процессов
проявляется как появление вместо одного уровня, характеризующего состояние
системы, двух уровней. На последующих шагах во времени система попеременно
переходит с более низкого уровня на более высокий и обратно. При росте величины
управляющего параметра, каждый из уровней вновь разделяется на два, в момент
достижения критического значения управляющего параметра и так далее.
Вакуум (от лат. vaccuum – пустота): 1) пустое пространство, в котором отсутствуют
реальные частицы, однако в нем могут существовать гравитационное,
электромагнитное и др. физические поля; 2) состояние в некотором объеме, в котором
находится газообразное вещество при очень малых давлениях; 3) в квантовой теории
поля – основное, наинизшее энергетическое состояние квантового поля, при котором
среднее число частиц (квантов поля) равно нулю, но в нем может происходить
виртуальное рождение виртуальных частиц в соответствии с законом
эквивалентности энергии и массы А. Эйнштейна.
Вид: 1) в логическом смысле – понятие, которое образуется посредством выделения
общих признаков в индивидуальных понятиях и само имеет общие признаки с др.
видовыми понятиями; из понятия вида может быть образовано еще более широкое
понятие –понятие рода; 2) в биологии – общность родственных между собой
индивидов, известные признаки которых, остающиеся относительно неизменными,
совпадают. Здесь вид – это качественно обособленная форма живого вещества,
являющаяся основной единицей эволюционного процесса.
Виртуальные частицы – теоретически возможные элементарные частицы,
непрерывно возникающие и исчеза ющие в очень короткие, экспериментально не
наблюдаемые, промежутки времени.
Вирусы – мельчайшие внеклеточные образования, состоящие из белковой оболочки
(капсида), цепей ДНК или РНК (у ретровирусов) и некоторых ферментов (в
частности – ревертразы). Внедряясь в клетку, вирус оставляет в ней свою ДНК,
которая использует биосинтезирующий аппарат клетки для своего расширенного
воспроизводства и производства белковой оболочки. Ферменты способствуют
внедрению вирусной ДНК в соответствующие капсиды и выходу зрелых вирусов из
клетки. Клетка – хозяин при этом, как правило, погибает, что вызывает заболевание
организмов. Капсид вируса желтой мозаики.
Витализм (от лат. vitalis – жизненный) – концепция в биологии, основывающаяся на
якобы присутствующем в организме особом нематериальном начале, некоторой
«жизненной силе», направляющей жизненные явления, развитие организма.
Волны материи – термин, закрепленный за волнами Дебройля. На основании
корпускулярно-волнового дуализма материи они интерпретируются как волны
вероятности, задаваемые волновой функцией.
Вселенная – весь существующий материальный мир. Вселенная, изучаемая
астрономией, – часть материального мира, которая доступна наблюдениям
астрономическими средствами; эту часть Вселенной часто называют Метагалактикой.
Галактика Млечный Путь – наша звездная система, включающая в свой состав не
менее 100 млрд звезд, в том числе и Солнце со всеми планетами. Относится к
спиральным галактикам с пересечением (баром). Характерной особенностью
спиральных галактик являются рукава, в одном из которых в нашей Галактике
находится Солнце. Центр Галактики находится в направлении от Земли к созвездию
Стрельца.
Галактики – гигантские звездные скопления во вселенной, насчитывающие сотни
миллиардов звезд, движущихся совместно. Рукава галактик представляют собой
гигантские спиральные волны в газопылевых дисках многих звездных «островов». В
последние годы обнаружены многочисленные столкновения и слияние галактик.
Гелиобиология (от греч. Helios – Солнце и биология) – раздел биофизики,
исследующий влияние солнечной активности на земные организмы и их сообщества,
включая человека. Солнечные циклы в 11,5; 88; 400 и 600 лет влияют на многие
эволюционные и экологические процессы (кратко- и долговременные изменения
численности организмов, периодичность эпидемий, обострение психических
расстройств и заболеваний и др.). Основоположник гелиобиологии – русский биолог
А.Л. Чижевский.
Ген – единица наследственного материала, ответственного за формирование какоголибо элементарного признака живого организма. У высших организмов входит в
состав хромосом. Совокупность всех генов организма составляет его генотип.
Генотип человека составляет около 3000 генов. Ген является участком ДНК и
содержит определенную только для него последовательность нуклеотидов.
Отдельный ген является базой для синтеза (в результате альтернативного сплайсинга)
многих белков. Расшифровка генетического кода была сделана в 1961 г Маршаллом
Ниренбергом.
Генетика – наука о наследственности и методах ее изменения. Основы генетики
заложены Г. Менделем и Т.Х. Морганом, обосновавшим хромосомную теорию
наследственности. Тесно связана с учением об эволюции живого вещества на Земле.
Генная инженерия – междисциплинарная научная дисциплина, ставящая своей
целью конструирование новых, не существующих в природе сочетаний генов.
Основана на извлечении из клеток организма гена или группы генов и на
последующем соединении их со специальными молекулами ДНК (плазмидами),
способными проникнуть в клетки другого организма (главным образом
микроорганизмов) и размножаться в них. Служит основой современных
биотехнологий,
Геном (от англ. genome, греч. genos – происхождение): 1) совокупность генов,
содержащихся в одинарном (гаплоидном) наборе хромосом данной растительной или
животной клетки; 2) совокупность наследственных признаков, локализованных в ядре
клетки.
Генотип – совокупность всех наследственных свойств особи, локализованных в ее
хромосомах; наследственная основа организма, составленная совокупностью генов
(геномом) и неядерных (цитпоплазматпических) и пластпидных (плазмоном)
носителей. Генотип – это сложно взаимодействующая система наследственных
задатков, носитель наследственной информации, передаваемой из поколения в
поколение, контролирующий развитие, строение и жизнедеятельность организма,
совокупность всех признаков организма – его фенотип.
Генофонд: 1) совокупность генов (аллелей) группы особей популяций, группы
популяций или вида, в пределах которых они характеризуются определенной
частотой встречаемости (относительной численностью); 2) вся совокупность видов
живых организмов с проявившимися и потенциальными наследственными задатками.
Гипотеза – научное предположение, выдвигаемое в форме научных понятий с целью
восполнить пробелы эмпирического познания или связать различные эмпирические
знания в единое целое, либо выдвигаемое для объяснения какого-либо явления,
фактов и требующее проверки на опыте и теоретического обоснования для того,
чтобы стать достоверной научной теорией.
Глюоны (от англ. glue – клей) – частицы поля с нулевой массой и спином, равным
единице. В отличие от фотонов, переносят свойство, названное цветовым зарядом.
Поэтому их иногда образно называют «окрашенными фотонами». Глюоны являются
переносчиками самых мощных цветовых сил взаимодействий между кварками.
Гомеостаз – состояние подвижного динамического равновесия природной системы (в
частности, отдельной клетки), направленное на максимальное ограничение
воздействий внешних факторов и среды, на сохранение относительного постоянства
структуры и функций в системе. Гомеостаз рализуется комплексом сложных
приспособительных реакций, регулирующих возобновление основных ее структур,
вещественно-энергетического состава и внутренних свойств.
Гормоны (от греч. hormao – привожу в движение, побуждаю) –биологически
активные вещества, продукт желез внутренней секреции, оказывающих
целенаправленное воздействие на клетки, органы и ткани организма; участвуют во
всех процессах роста, развития, размножения и обмена веществ. Гормоны по
химической структуре относятся к белкам, производным аминокислот, стероидам,
липидам и т. д.
Гравитон – квант поля тяготения, имеющий нулевую массу покоя, нулевой
электрический заряд и целочисленный спин, равный 2.
Гуманитарный – имеющий отношение к сознанию человека и человеческому
обществу;
обращенный
к
человеческой
личности.
Различие
между
естественнонаучными и гуманитарными знаниями заключается в том, что первые
основаны на разделении субъекта (человека) и объекта (природы), при
преимущественном внимании к объекту со стороны субъекта (человека), тогда как
вторые имеют отношение прежде всего к самому субъекту.
Дайсер (от англ. to dice – нарезать кубиками) белковый ферментативный комплекс,
разделяющий двойные цепочки РНК на короткие участки, содержащие 21–23
нуклеотида (так называемые siRNA), которые принимают участие в РНКинтерференции.
Дарвинская триада – три основных понятия учения Ч. Дарвина о происхождении
видов, введенные в науку его немецким последователем Э. Геккелем. Это следующие
понятия: 1) наследственность, 2) изменчивость, 3) естественный отбор.
Дискретность – прерывность, раздельность; в физике и химии означает зернистость
строения материи, ее атомистичность; в биологии дискретность наследственности –
это возможность независимого наследования, развития и изменения разных свойств и
признаков организма.
Дискурсивный (от лат. diseursus – рассуждение, довод) –рассудочный, логический,
понятийный, опосредствованный в отличие от чувственного, созерцательного,
непосредственного.
Дифракция – явление огибания волнами таких препятствий, размеры которых
сопоставимы с длиной волны. Характерное свойство не только звуковых волн или
волн на поверхности жидкостей, но электромагнитных волн. Обнаружена так же
дифракция электронов и других микрочастиц на кристаллах, свидетельствующая о
наличии у них волновых свойств.
ДНК – аббревиатура дезоксирибонуклеиновой кислоты. Длинные цепи ДНК
построены из элементарных звеньев – нуклеотидов. Последовательности кодонов,
разделенных интронами, составляют единицы наследственной информации – гены. В
ядрах клеток двойные цепи ДНК навиты на нуклеосомы.
Дуализм свойств материи – свойство микрочастиц вещества (элетронов, нейтронов,
атомов водорода) образовывать картины дифракции при рассеянии на кристаллах,
вместе со свойством частиц полей обнаруживать корпускулярные свойства (в прямом
и обратном эффектах Комптона, в тепловом электромагнитном излучении, в
фотоэлектрическом эффекте).
Естественные науки – в эпоху Просвещения (XVIII в.) так стали называться науки,
занимающиеся исследованием природы. Начало исследованиям в этом направлении
положили античные натурфилософы, включая природу в круг своей мыслительной
деятельности. Со временем произошло дифференцирование (расчленение) единой
науки о природе на отдельные ее отрасли – в зависимости от предмета исследования.
В настоящее время под естественнонаучными дисциплинами понимают, прежде
всего, физику, химию, астрономию, биологию, медицину и некоторые другие,
противопоставляя их с одной стороны гуманитарным (общественным) наукам, с
другой – техническим.
Естественный отбор – процесс выживания и воспроизведения организмов, наиболее
приспособленных к условиям среды, и гибели в ходе эволюции неприспособленных;
следствие борьбы за существование. Понятие о естественном отборе как основном
движущем факторе исторического (эволюционного) развития живой природы введено
в науку Ч. Дарвиным. В настоящее время данный фактор рассматривается наряду с
другими.
Законы Бэра в биологии – обобщение закономерностей зародышевой организации и
эмбрионального развития различных классов позвоночных животных:
 общее образуется в зародыше раньше, чем специальное;
 из более общего образуется менее общее, пока не возникнет самое
специальное, т. е. по цепочке признаков «тип, класс, отряд и т. д.» до
появления индивидуальных признаков особи;
 зародыши разных классов вначале сходны, а затем отклоняются в своем
развитии друг от друга;
 «...зародыш высшей животной формы никогда не бывает похож на другую
животную форму, а лишь на ее зародыша». Приведенные законы
сформулированы русским эмбриологом Карлом Максимовичем Бэром в 1828
году. Дарвин назвал это обобщение «законом зародышевого сходства» и
использовал его для доказательства биологической эволюции.
Закон природы – объективный, часто математически выраженный закон природного
явления, который совершается при известных обстоятельствах всегда и всюду с
одинаковой необходимостью.
Законы Менделя: 1) первый закон доминирования, он же закон единообразия
гибридов первого поколения – первое поколение гибридов, в силу проявления у них
лишь доминантных признаков, всегда единообразно; 2) второй закон расщепления
гибридов второго поколения – во втором поколении гибридов соотношение особей с
доминантными и рецессивными признаками статистически равно 3:1; 3) третий закон
независимого комбинирования признаков – гены одной аллельной пары
распределяются в мейозе независимо от генов других пар и комбинируются в
процессе образования гамет случайно, что ведет к разнообразию вариантов их
соединений.
Знание: 1) проверенный практикой результат познания действительности, верное ее
отражение в мышлении человека, обладание опытом и пониманием, которые
являются правильными и в субъективном и объективном отношении и на основании
которых можно построить суждения и выводы; 2) достоверное, истинное
представление о чем-либо в отличие от вероятностного мнения.
Идеализация: 1) мыслительное конструирование понятий об объектах, процессах и
явлениях, не существующих в реальности, в природе, но для которых есть исходные
прообразы в реальном мире (например точка, плоскость – идеально гладкая и
абсолютно ровная поверхность, абсолютно твердое (упругое) тело, идеальная
жидкость, идеальный газ и т. д.). Идеализация физических тел и понятий
пространства, времени и пр. послужила началом возникновения классической науки
Галилея – Ньютона, так как позволяет формулировать законы, строить абстрактные
схемы реальных процессов и т.д.; 2) представление кого-либо или чего-либо лучшим,
чем есть на самом деле, в действительности; наделение качествами,
соответствующими идеалу.
Иерархия (греч. hieros – священный + arche – власть): 1) в буквальном смысле слова –
господство святых, субординация священников; 2) в переносном смысле слова –
расположение частей или элементов целого в порядке от высшего к низшему
(например иерархия наук, иерархия ценностей).
Изменение – превращение в другое, переход из одного качественного состояния в
другое, из одного определенного бытия в качественно другое бытие. Аристотель
рассматривал четыре вида изменений: изменение места, качества, количества и
субстанции.
Интеллект (от лат. intellectus – познание, понимание, рассудок) – разум, способность
мышления (мыслить), совокупность тех умственных функций (сравнения, абстракции,
образования понятий, суждения, заключения и т. д.), которые превращают восприятия
в знания или критически пересматривают и анализируют уже имеющиеся знания.
Интерференция – физическое явление, общее для волн различной природы, от
радиоволн до рентгеновских лучей. Характеризуется периодическим чередованием
минимумов и максимумов интенсивности результирующего волнового поля, если
выполнены условия когерентности волн.
Интуиция – непосредственное постижение истины без обоснования с помощью
логических, математических или др. доказательств, чутье, проницательность.
Информация: 1) в широком смысле – сведения, передаваемые людьми устно, с
помощью письменности, другим символьным образом; сообщение о чем-либо; 2) в
кибернетике
количественная
мера
устранения
неопределенности,
мера
организованности
системы;
3) совокупность
знаний,
фактов,
сведений,
представляющих интерес и подлежащих хранению и обработке в вычислительных
машинах.
Исследование научное – процесс получения новых знаний, один из видов
познавательной деятельности, характеризующийся определенными критериями
научности (повторяемостью, доказательностью, системностью, полнотой и др.),
объективностью, точностью. Имеет два уровня – эмпирический и теоретический,
возможна классификация исследований на фундаментальные (присущие, в основном,
естественным наукам), прикладные, количественные, качественные и т. п.
Кайнозой (от греч. kainos – новый + zоз – жизнь) – новейшая эра геологической
истории Земли, охватывающая последние 60–70 млн лет, и соответствующая ей
группа отложений горных пород. Характеризуется интенсивными тектоническими
(горообразовательными) движениями, мощным оледенением материкового типа. В
органическом мире господствующее положение занимают млекопитающие; животные
и растения близки к современным, в конце эры появляется человек. Подразделяется
на палеоген, неоген и антропоген (он же четвертичный период).
Картина мира (образ мира) – совокупность мировоззренческих знаний о мире;
совокупность предметного содержания, которым обладает человек. Различают
чувственно-пространственную, духовно-культурную и метафизическую картины
мира, а также физическую, биологическую, философскую картины мира.
Катализ – возбуждение химических реакций или изменение скорости их протекания
посредством добавления особых веществ – катализаторов, не участвующих
непосредственно в реакции, но изменяющих ход ее протекания. Катализаторы не
смещают равновесие, а изменяют скорости прямой и обратной реакций, способствуют
скорейшему достижению равновесия. Биологические катализаторы называют
энзиммами (ферментами).
Кванты энергии электромагнитных полей – дискретные порции энергии, величина
которых определяется простой формулой Планка: Е = hν, где ν – частота, h –
постоянная Планка.
Кварки – фундаментальные микрочастицы вещества из которых состоят
элементарные
частицы –
адроны.
Характеризуются
дробной
величиной
электрического заряда, если его выражать в единицах заряда электрона: плюс две
трети и минус одна треть. Обладают свойством, названным цветовым зарядом, трех
категорий: красный, синий, зеленый. Цвет кварка изменяется при поглощении или
испускании кванта глюонного поля (глюона). Притяжение между кварками резко
возрастает при их расхождении друг от друга. Поэтому свободные кварки в
экспериментах не зафиксированы. Протоны и нейтроны содержат по три кварка,
мезоны содержат комбинации пар кварк – антикварк.
Классическая физика – часть естествознания, объединяющая изучение объектов,
явлений и процессов на основании следующих представлений: 1). Объекты делятся на
два вида – вещество (тела) и (силовое) поле. Основной признак вещества –
корпускулярность (дискретность), поля – континуальность (сплошность) и
осуществление взаимодействия между веществами (телами). 2). Свойства тел
сводимы к свойствам их составных частей; корпускулы вещества обладают только
(инертной) массой т и электрическим зарядом q. 3). В каждый момент времени
физический объект находится в строго определенном состоянии, и дальнейшее
изменение его состояния во времени происходит непрерывно. 4). Законы физики
позволяют однозначно определить будущее состояние объектов по их состоянию в
данный момент времени.
Клетка – элементарная единица живого вещества, основа строения и
жизнедеятельности водорослей, растений и животных. Клетки существуют как
отдельные микроорганизмы и в составе многоклеточных организмов. В последнем
случае клетки специализированы по функциям и имеют различное строение. Размеры
клеток варьируют от 0,1 – 0,25 мкм до 155 мм – это яйцо страуса в скорлупе.
Клонирование – получение генетических копий организмов с помощью методов
молекулярной генетики (генной инженерии), как правило при бесполом размножении.
Коацерваты (от лат. coacervatus – накопленный, собранный) в коллоидном растворе
капельки или слои с большей концентрацией коллоида, чем окружающий раствор. В
гипотезе происхождения жизни Александра Опарина коацерваты предшествуют
клеткам.
Код генетический – свойственная живым организмам единая система кодирования,
молекулярной «записи» информации в молекулах нуклеиновых кислот (ДНК и РНК).
Реализуется в виде кодонов. Каждый кодон определяет «запись» одной и только
одной аминокислоты (свойство однозначности). Однако несколько кодонов могут
«обозначать» одну и ту же аминокислоту (вырожденность кода). Использование троек
нуклеотидов в генетическом коде предсказал Д.A.Г амов. Из 64 кодонов три кодона
«белые», не обозначающие какую-либо аминокислоту. Их роль – показать начало и
конец гена (стоп-кодоны). Символами генетического кода выступают начальные
заглавные буквы русского или латинского алфавита названий четырех азотистых
оснований нуклеотидов: А (А) – аденин, Г (G) – гуанин, Ц (С) – цитозин, Т (Т) –
тимин в молекулах ДНК и У (U) – урацил в молекулах РНК.
Комплементарность (от лат. complementum – дополнение) –пространственная
взаимодополняемость молекул или их частей, приводящая к образованию водородных
связей. Особую роль комплементарность играет в молекулах нуклеиновых кислот –
ДНК. Комплементарные структуры подходят друг к другу как ключ к замку.
Комплементарный – значит дополняющий.
Консументы – живые организмы, играющие в биосфере роль потребителей веществ,
созданных или входящих с состав других организмов. Консументы первого порядка –
растительноядные животные, рыбы, птицы, насекомые. Консументы второго и более
высокого порядка – хищники.
Концепция – вполне определенный способ понимания и объяснения, обобщенная
основная идея или точка зрения на что-либо в мире вещей и идей. Выступает как
ведущий замысел и конструктивный принцип в различных видах деятельности, в том
числе – в науке и искусстве.
Корпускулярно-волновой дуализм – наличие корпускулярных свойств у физических
полей и волновых свойств у микрочастиц вещества, неотделимых одно от другого.
Примером является корпускулярно-волновой дуализм у электромагнитного поля и у
фотонов: в явлениях дифракции и интерференции проявляются волновые свойства
этих микрообъектов, а в явлениях фотоэффекта, комптоновского рассеяния,
выявляются их корпускулярные свойства.
Космогония: 1) раздел астрономии и астрофизики о происхождении и развитии
(эволюции) небесных тел, их систем, галактик, метагалактики и Вселенной в целом;
2) в религиозных учениях – мифы о сотворении и развитии мира.
Космология – физическое учение о развитии Вселенной как единого целого;
представление о мироздании с позиций его возникновения, через космогонию.
Космос – мир, мыслимый как упорядоченное единство, целое (в противоположность
хаосу как беспорядку); первоначальный смысл слова – порядок, гармония,
построение, устроение.
Коэволюция – параллельная, совместная эволюция, а точнее, историческая адаптация
природы и человечества; взаимное приспособление в ходе эволюции: разных форм
живого, обитающих совместно (насекомых и опыляемых растений); разных органов
одной особи.
Красный гигант – одна из стадий эволюции звезд главной последовательности, во
время которой давление водородной плазмы превышает силы гравитации и размеры
звезды увеличиваются в сотни раз. Наше Солнце на этой стадии поглотит Меркурийи
и испарит океаны Земли, а близкие к современным земным условия будут созданы на
Титане (спутнике Сатурна).
Креативность (от лат. сrеаrе – создавать) – способность сделать или каким-либо
иным способом осуществить нечто новое: новое решение проблемы, новый метод,
новое произведение искусства; синоним слова «творческий». Креативность находится
в постоянном противоречии с установившимся, общепризнанным, как дуализм
интеллекта и интуиции, сознания и
нетрадиционного, сложности и простоты.
бессознательного,
общепринятого
и
Культура (от лат. cultura): 1) в первом значении этого латинского слова – обработка и
уход за землей, с тем чтобы сделать ее пригодной для человеческих потребностей;
2) в широком смысле культура – это совокупность проявлений жизни, достижений и
творчества народа, этноса. Различие между культурой и цивилизацией состоит в том,
что культура – это выражение и итог (результат) самоопределения воли народа, в то
время как цивилизация – это совокупность достижений техники, технологий и
связанного с ними комфорта.
Ламаркизм – первое в истории биологии учение об эволюции живой природы,
заключающееся в признании изменчивости видов, их усложнения главным образом
под воздействием внешней среды и некоторого внутреннего стремления всех
организмов к усовершенствованию. Концепция выдвинута французским
естествоиспытателем Жаном Ламарком.
Ле Шателье – Брауна принцип устанавливает, что внешнее воздействие, выводящее
физико-химическую систему из состояния равновесия, вызывает в этой системе
процессы, стремящиеся ослабить результат этого воздействия. Значение принципа в
том, что он позволяет без особого конкретного анализа пред сказать направление в
котором под влиянием внешнего воздействия изменится термодинамический процесс,
протекающий в произвольной системе.
Лептоны – не содержащие в себе других микрочастиц, действительно элементарные
частицы вещества, имеющие отличную от нуля массу покоя: электрон, мюон, таон и
соответствующие им три типа нейтрино (нейтральные лептоны). Электрон, мюон и
таон имеют «близнецов» – противоположно заряженные античастицы, антинейтрино
тождественны по массе, спину и заряду самим нейтрино.
Липиды (от греч. lipos – жир) – обширная группа природных органических
соединений, включающая жиры и жироподобные вещества.
Литосфера Земли – ее каменная, твердая оболочка, толщина которой на дне океанов
составляет 3–7 км, на суше 30–40 км. Ниже располагается вязкая астеносфера
толщиной около 700 км.
Магнитосфера Земли – область околопланетного пространства, физические свойства
которой определяются магнитным полем планеты и его взаимодействием с потоками
заряженных частиц солнечного и галактического происхождения.
Макроэволюция в биологии – эволюционные преобразования, происходящие на
надвидовом уровне и обусловливающие формирование все более крупных таксонов
(от родов до типов и царств природы). Осуществляется в течение длительных
промежутков времени, составляющих многие миллионы лет, через процессы
микроэволюции.
Максимон – гипотетическая микрочастица, масса покоя которой рассчитана на
основании формулы размерности массы, выраженной через размерности
фундаментальных постоянных: скорости света, гравитационной постоянной и
 hC 
  m  . Примерно равна величине 0,05 грамма.
постоянной Планка: 
G


Метаболизм (от греч. metabole – перемена, превращение) – обмен веществ,
совокупность процессов ассимиляции и диссимиляции в растениях, животных,
микроорганизмах.
Метагалактика (от греч. meta – после, за, между) – изученная в настоящее время
часть Вселенной со всеми находящимися в ней галактиками и другими объектами. В
состав Метагалактики по современным данным входит несколько миллиардов
галактик, образующих однородную крупномасштабную ячеистую структуру.
Метафизика – (так было названо Андроником Родосским сочинение Аристотеля по
«первой философии», помещенное после его трактатов по физике, и предметом
которой было «бытие как таковое»): 1) философское учение о сверхчувствительных
(недоступных опыту) принципах бытия, в том числе принципов существования
человека; 2) в марксистской философии – метод познания, противоположный
диалектике, рассматривающий явления вне их взаимной связи и развития; 3) в
некоторых философских школах то же, что онтология; 4) в широком смысле – что-то
отвлеченное, умозрительное и поэтому малопонятное и туманное.
Метод (от греч. methodos – путь исследования, путь к чему-либо) – совокупность
приемов или операций, позволяющая решать определенный класс задач, проблем.
Методология (метод + логия) – учение о структуре, логической организации,
методах и средствах деятельности и познания.
Моделирование – научный метод изучения объектов, явлений или процессов путем
замены реального прототипа его моделью. Результаты, полученные на модели,
переносятся и на прототип, при условии однозначной связи по исследуемому
параметру прототипа и его модели. В широком смысле модель – это любое
предметное или условное изображение (описание, схема, чертеж, план, описание и
т. д.) объекта – прототипа.
Мозг – основная часть нервной системы организмов, состоит из большого числа
специализированных нервных клеток – нейронов. Левая часть головного мозга
человека представлена на рисунке. Кроме головного, имеется так же спинной мозг.
Нервная ткань мозга состоит из серого вещества (скопления главным образом
нервных клеток) и белого вещества (состоящего в основном из нервных волокон). В
левой части головного мозга расположены зоны, ответственные, преимущественно, за
абстрактно-логическое мышление, в правой – за образно-эмоциональное.
Мониторинг (от англ. monitoring, от лат. monitor – тот, кто напоминает,
предупреждает) – слежение за какими-либо объектами или явлениями. В самом
широком смысле – многоцелевая информационная система, основные задачи
которой – наблюдение, оценка и прогноз состояния природной среды под влиянием
антропологического воздействия с целью предупреждения о создающихся
критических, катастрофических ситуациях, вредных для здоровья людей, животного и
растительного мира и т. д.
Мультиверсум – термин для обозначения гипотетического существования множества
вселенных, с различными фундаментальными постоянными.
Мутация (от лат. mutatio – изменение, перемена): внезапное изменение
наследственных структур организма, вызванное естественным или искусственным
путем; мутация является основой наследственной изменчивости в живой природе.
Примером мутации будет перестановка одного или нескольких нуклеотидов в кодоне.
Так как «считывание» информации происходит именно по тройкам нуклеотидов,
смысл будет совсем другим: вместо «-жил-был-кот-» станет «-жил-был-кто-» или «жил-бык-тол-».
Мутагенез – процесс возникновения мутаций. Основа мутагенеза – изменения в
молекулах нуклеиновых кислот.
Наблюдение – научный метод целенаправленного восприятия (в том числе и с
помощью приборов), обусловленного поставленной задачей, как правило, не
изменяющий состояния объекта, явления, процесса. Научное наблюдение отличается
от поэтического созерцания или медитации объективностью, то есть возможностью
повторения результатов наблюдения другими учеными или другими методами
(например в эксперименте).
Направленность эволюции – причинно-следственная цепь, ведущая кратчайшим
путем к изменениям живого от простого к сложному, от менее приспособленных к
более приспособленным, запрещающая другие направления развития.
Наследственность – свойство организмов повторять в ряду поколений сходные
признаки и свойства: типы обмена веществ, психологические особенности и типы
индивидуального развития и т. д. Вместе с изменчивостью наследственность
обеспечивает, согласно взглядам Дарвина, постоянство и многообразие форм жизни и
лежит в основе эволюции живой природы.
Натурфилософия (от лат. natura – природа) – понятие «phiiosophia naturalis» впервые
встречается у римского философа Сенеки в I веке н. э., почти через VI веков после
основания натурфилософии – философами милетской (ионийской) школы. По
первоначальной сущности, это философия природы, умозрительное (теоретическое,
так как «теория» с греческого –умозрение) истолкование природы, рассматриваемое в
ее целостности, в основе которой был античный космоцентризм. В античности
поставленные вопросы о материи и ее атомистической структуре, о математической
гармонии Вселенной, о соотношении вещества и силы, органического и
неорганического с естественнонаучных позиций начинает решать впервые
Аристотель. Новые идеи были внесены в средние века Фомой Аквинским и
Альбертом Великим, позднее, когда все более важную роль начинает играть
наблюдение и опыт, то идеи таких мыслителей, как Роджер Бэкон, Николай
Орезмский и др. Постепенно возникает натурфилософия неорганического (Леонардо
да Винчи, Коперник, Кеплер, Декарт, Фрэнсис Бэкон, Галилей), завершившаяся
созданием классической механики, фактически отвергшей натурфилософию в ее
старом понимании. (цитируется по ….).
Нейрон – нервная клетка с отростками (аксон и дендриты)
проводящая нервные импульсы к органам. Взаимодействие
нейронов между собой и с органами производится через
синапсы. Основная структурная и функциональная единица
нервной системы.
Нейтрон – элементарная частица, состоящая из трех кварков: одного верхнего (с
зарядом плюс две трерти) и двух нижних (с зарядом минус одна треть каждый)
Нейтроны входят в состав ядер всех атомов, кроме водорода. В свободном состоянии
нейтрон не стабилен, среднее время его жизни не превышает 17 минут.
Нейтронная звезда – конечный продукт вспышки сверхновой звезды, если в
исходном состоянии ее масса не превышала 2,5 масс Солнца. При образовании
нейтронной звезды гравитационные силы, образно говоря, впрессовывают электроны
в протоны, превращая их в электрически нейтральные частицы. Обладает сильным
магнитным полем и обнаруживает себя по мощному импульсному радиоизлучению в
качестве пульсара.
Нелинейная среда – среда, свойства которой зависят от интенсивности
взаимодействующих с ней физических полей, в первую очередь электромагнитного
(например под воздействием лазерного излучения). В нелинейной среде нарушается
суперпозиция волн и полей.
Неравновесное
состояние –
состояние
термодинамической
системы,
характеризующееся неоднородностью макроскопических величин (температуры,
давления, концентрации и т. д.), что ведет к необратимым процессам, в результате
которых изолированная (закрытая) система достигает равновесия.
Ноосфера – такой этап развития биосферы, когда человеческий разум и направляемая
им производственная деятельность всего человеческого общества, становится одним
из факторов геологического и климатического состояния планеты. Иными словами
ноосфера – это область преобразования природы сферой разумной жизни. Термин
введен в научный обиход В.И. Вернадским (Научная мысль как планетарное явление,
Биосфера и ноосфера и др. труды).
Нуклеосома – комплекс специализированных белковых
молекул (гистонов), вокруг которых обвиваются, как
шнуры, двойные цепи ДНК. Это позволяет разместить в
малом геометрическом объеме большое количество
цепей ДНК без их запутывания между собой (гистоны
играют роль своеобразной молекулярной «катушки»).
Нуклеотиды – составные части нуклеиновых кислот. В общем виде построение
молекул нуклеотидов показано на схеме. С одной стороны к пентозе присоединяется
одно из 5 видов азотистых оснований, с другой – остаток фосфорной кислоты. Если в
пентозе содержится две группы ОН, то это рибоза, такой нуклеотид входит в состав
РНК. Если вместо ОН остается только атом кислорода О, то пентозу называют
дезоксирибозой, такие нуклеотиды входят в состав ДНК. Индивидуальность
нуклеотидам придает азотистое основание: аденин, гуанин, тимин, урацил и цитозин.
Нуклеиновые кислоты – высокомолекулярные цепи, звеньями
остатки нуклеотидов. При образовании цепи (полимеризации)
одного нуклеотида присоединяется к свободному «уголку»
нуклеотида так, что каждая пентоза оказывается «висящей»
фосфорной кислоты.
которых являются
фосфатная группа
пентозы другого
на двух остатках
Озон – химическая модификация кислорода, молекулы озона содержат три атома
кислорода. Образуется в атмосфере при электрических разрядах (грозе) или под
действием ионизирующих излучений. В том числе – под действием
ультрафиолетового излучения Солнца, поглощая его при этом.
Озоносфера – область атмосферы Земли, расположенная на высоте от 10 до 50 км от
поверхности земли, с максимумом на высоте 20-25 км. Предохраняет поверхность
Земли от избыточного освещения ее УФ излучением Солнца. Производство легко
испаряющихся жидкостей типа фреонов и накопление их в атмосфере Земли приводит
к образованию «озоновых дыр», что может иметь негативные последствия для живых
организмов.
Онтогенез – индивидуальное развитие организмов, охватывающее все изменения от
его зарождения до смерти. Следует рассматривать в единстве с историческим
развитием рода или вида (филогенезом).
Организация: 1) соединение индивидов в единое целое для совместного труда, в
котором они становятся взаимосвязанными «орудиями» (органами) целого;
2) совокупность процессов или действий, ведущих к образованию и
совершенствованию взаимосвязей между частями целого; 3) внутренняя
упорядоченность, взаимодействие более или менее дифференцированных и
автономных частей целого, обусловленные его строением.
Открытые системы – системы, способные к свободному обмену веществом с
окружающей
средой,
к
которым
могут
быть
отнесены
физические
(термодинамические), химические, биологические системы, в том числе живые
организмы, в которых наблюдается метаболизм. Состояния систем могут быть
далекими от равновесных.
Относительности
принцип
–
фундаментальный
физический
принцип,
утверждающий, что во всех инерциальных системах отсчета движение объектов и
процессы, его сопровождающие, происходят по одинаковым законам, одинаковым
образом. Принцип относительности лежит в основаниях классической механики,
квантовой механики, электродинамики, теории относительности и теорий квантовых
полей.
Парадигма – научная теория, воплощенная в определенной системе понятий, или
общая схема, алгоритм постановки новых научных проблем и способов их решения,
преобладающая в данной науке или в обществе в течение определенного периода их
развития. Смена парадигм происходит в ходе научных революций. Понятие
парадигма введено в науку философом-позитивистом Г. Бергманом и было широко
распространено американским физиком Томасом Куном, творцом теории научных
революций.
Плазма: 1) ионизованный электрически нейтральный газ, смесь ионов атомов и
электронов, находящаяся, как правило, при высокой температуре. В состоянии
плазмы находится подавляющая часть вещества Вселенной: звезды, галактические
туманности и межзаездная среда. Наблюдается плазма также вблизи Земли в
некоторых ее геосферах (магнитосфере, ионосфере). 2) плазма крови есть жидкая ее
часть, в которой, собственно, и находятся форменные элементы крови: эритроциты,
лейкоциты, тромбоциты.
Поле физическое – пространство, в котором можно обнаружить какие-либо
физические воздействия; употребляют термин поле и в других науках или сферах
деятельности: поле чувств, поле восприятия, поле зрения, поле напряжений, поле
алгебраическое, например, поле комплексных чисел и т. д.
Популяция – совокупность всех особей одного биологического вида, длительное
время живущая на определенной местности и там воспроизводящая себя в нескольких
поколениях (т.е. обладающая определенным генофондом). Рассматривается как
элементарная единица эволюции. На изменения среды может реагировать
перестройкой своего генофонда.
Порядок: 1) ясная и четкая организация какой-либо сферы действительности
(примеры: математический порядок, политический, в сфере психического и т. д.);
порядок как метафизический принцип существовал уже в античной космологии
(слово «космос» для греков и означало «порядок»); лучший пример порядка в
целесообразном единстве многообразия; 2) в биологии таксономическая категория
(ранг) в систематике растений, бактерий и грибов, где в порядок объединены
родственные семейства, далее близкие порядки образуют класс. В систематике
животных порядку соответствует отряд.
Представление: 1) в узком смысле – появляющийся в сознании образ ранее
воспринятого предмета или явления, после того как представляемое объективно уже
не присутствует, а также образ, созданный продуктивным воображением; 2) в
широком, более точном, смысле – предмет мышления, чувствования, волнения,
фантазии или мечтания, когда он целиком является наглядным, когда индивиду
удается как бы поставить его перед собой как нечто воспринимаемое.
Принцип дополнительности Бора – одно из фундаментальных положений
квантовой теории, состоящее в том, что в акте измерения могут быть установлены, с
точностью, допускаемой соотношением неопределенностей Гейзенберга, либо
энергия и импульс квантовой системы (микрообъекта), либо ее пространственные
координаты и время (пространственно-временное поведение системы). Эти две
картины не могут проявляться вместе, одновременно, но, как считал датский физик
Нильс Бор, могут дополнять одна другую. Следует отметить, что они именно не
одновременны, а потому не могут быть сопоставимы, так как каждая из этих картин
«смазывает», «размывает» другую, дополнительную.
Принцип соответствия – возникший в физике принцип, утверждающий, что каждая
более глубокая теория содержит, при некотором предельном переходе, ранее ей
предшествующую, не столь глубокую (например, релятивистская механика
Эйнштейна при малых скоростях объектов переходит в классическую механику
Ньютона). Принцип был введен датским физиком Нильсом Бором.
Проблема – сложная теоретическая или практическая задача, требующая для своего
решения новых знаний, подходов, методов.
Протозвезды – начальный этап эволюции всех звезд, характерной чертой которого
является реакция термоядерного синтеза ядер гелия из ядер дейтерия (состоящих из
протона и одного нейтрона), а не из ядер водорода, как в обычных звездах. Являются
мощными источниками инфракрасного излучения.
Процесс: 1) последовательная смена явлений, состояний в развитии чего-нибудь;
2) совокупность последовательных действий для достижения какой-либо цели,
результата.
Портрет фазовый – семейство кривых, построенных в фазовом пространстве,
координатами которого являются любые параметры, характеризующие состояние
системы ( в том числе – временные и пространственные координаты
Продуценты – микроорганизмы и растения, способные к фотосинтезу или
хемосинтезу, являющиеся автотрофами и создающие органические вещества из
неорганических за счет энергии Солнца или химических реакций. Первое и основное
звено рециклинга органических веществ в природе.
Протон – стабильная микрочастица, как элемент входящая в состав ядер
атомов, и, в свою очередь, содержащая в себе три действительно
фундаментальные частицы: два верхних кварка (с зарядом плюс две трети
каждый) и одного нижнего кварка ( с отрицательным зарядом в одну
треть от заряда электрона).
u
u
d
Развитие – закономерное изменение материи и сознания, их универсальное свойство;
собственно развертывание до тех пор «свернутого», выявление, обнаружение вещей,
частей, состояний, отношений, которые имелись и прежде, существовали в потенции,
но не были доступны восприятию. Развитие бывает или экстенсивным (проявление и
увеличение уже имевшегося) или интенсивным.
Раса – исторически сложившаяся группа людей, в которой характерный внешний
облик обусловлен общими наследственными признаками (цветом кожи, глаз, волос,
формой черепа, ростом и т. д.). Основные человеческие расы – европеоидная,
негроидная и монголоидная. К этим расам некоторые ученые добавляют еще две –
американских индейцев (америндов) и австралоидов. Все расы абсолютно равноценны
в биологическом и психическом отношениях и находятся на одном и том же уровне
эволюционного развития.
Редукционизм (от лат. reductio – возвращать, отодвигать назад) – методологический
принцип, основывающийся на возможности объяснения сложного на основе законов
простого (например, явления биологии объяснять законами физики и химии и т. п.).
Редукция: 1) сведение сложного к простому, составного к элементарному; действия
или процессы, приводящие к упрощению структуры какого-либо объекта,
методологический прием сведения данных к исходным началам; 2) в биологии –
уменьшение числа, размеров органов и тканей, упрощение их строения или утрата
ими функций в процессе эволюционного или индивидуального развития организма,
вплоть до полного исчезновения органа или ткани.
Редуценты – микроорганизмы, разлагающие отмершее органическое вещество на
исходные низкомолекулярные соединения, которые могут быть усвоены
продуцентами.
Реликтовое излучение (от лат. relicium – остаток) – космическое электромагнитное
излучение, связанное с эволюцией Вселенной, начавшей свое развитие после
«Большого взрыва»; фоновое космическое излучение, спектр которого близок к
спектру абсолютно черного тела с температурой 2,7 К. Теоретически было
предсказано Г.А. Гамовым.
Репликация – создание себе подобной структуры; в молекулярной генетике – синтез
на каждой из нитей молекулы ДНК, иногда РНК, парной ей нити; репликация лежит в
основании механизма передачи наследственной информации.
Рибосомы – внутриклеточные «станки», на которых происходит сборка цепей белков.
Содержат большую и малую субъединицы, каждая из которых состоит из белкового
комплекса, обволакивающего центральную молекулу рРНК.
РНК – сокращение от рибонуклеиновая кислота. В качестве пентозы содержит
рибозу, в РНК входят четыре азотистых основания аденин, гуанин, цитозин и урацил.
Самые длинные цепи имеют матричные мРНК, самые короткие – транспортные тРНК,
рибосомные имеют промежуточные размеры.
РНК-интерференция – явление подавления экспрессии генов (синтеза белка
кодируемого геном) малыми (21–23 нуклеотида) РНК, комплементарными участку
матричной РНК.
РНК-переключатели (РНК-реле) – малые РНК, изменяющие свою конфигурацию
при соединении с некоторыми молекулами и активирующие тем самым (или
блокирующим) синтез специфических белков, альтернативный сплайсинг и другие
внутриклеточные процессы.
Самоорганизация – появление упорядоченности (цикличности во времени,
периодичности в пространстве) и образование стабильных структур в неравновесных
средах, обменивающихся с окружением потоками вещества, энергии и энтропии.
Примерами самоорганизации могут служить периодические химические
реакции, открытые Б.П. Белоусовым.
Световой год – расстояние, проходимое светом за один календарный год,
принимается часто в качестве единицы межзвездных и межгалактических расстояний;
величина этого пути примерно равна 10 триллионов километров.
Симбиоз (от греч. symbiosis – совместная жизнь, сожительство) – тесное совместное
существование разных видов. В это понятие включают и паразитизм, когда один из
организмов живет за счет другого. В более узком смысле под симбиозом понимают
лишь случаи взаимно выгодного сожительства особей двух видов. В таких
симбиотических отношениях могут быть растение с растением, растение с животным,
животное с животным; растения и животные могут быть в симбиозе с
микроорганизмами, а последние друг с другом.
Сингулярность – область пространства с необычными, предельными свойствами по
большинству физических параметров. Согласно модели «Большого взрыва» начало
Вселенной произошло из сингулярной области, сингулярности.
Синергетика – наука о самоорганизации химических, физических, биологических и
социальных систем. Синергетика описывает процессы, в которых целое обладает
такими свойствами, которых нет у его частей, она рассматривает окружающий мир
как множество локализованных процессов различной сложности и ставит задачу
отыскать единую (трансдисциплинарную) основу организации мира, как для
простейших, так и для сложных его структур. Ключевые положения синергетики,
сформулированные ее основателем немецким физиком Г. Хакеном, таковы:
1) исследуемые системы состоят из нескольких или многих, одинаковых или
разнородных частей, которые находятся во взаимодействии друг с другом; 2) эти
системы являются нелинейными; 3) при рассмотрении физических, химических и
биологических систем речь идет об открытых системах, далеких от теплового
равновесия; 4) эти системы подвержены внешним и внутренним колебаниям;
5) системы могут стать нестабильными; 6) происходят качественные изменения; 7) в
этих системах обнаруживаются эмерджентные (внезапно возникающие) новые
качества; 8) возникают пространственные, временные, пространственно-временные
или функциональные структуры; 9) структуры могут быть упорядоченными или
хаотическими;
10) во
многих
случаях
возможна
матема-тизация.
Все
рассматриваемые процессы в системах необратимы во времени. (цитируется по …).
Система: 1) множество элементов, находящихся в соотношениях и связях друг с
другом и образующих определенную целостность, единство; 2) совокупность какихлибо элементов, единиц, объединяемых по общему признаку; 3) совокупность тел
(объектов), мысленно или реально выделенных из окружающего пространства (мира).
Выделяют системы материальные (системы живой и неживой природы, задаваемые
систематиками) и абстрактные (понятия, гипотезы, теории, научные знания о
системах, формализованные, логические и пр.).
Синтез белков – в клетке происходит в ее цитоплазме, где в растворе находятся
аминокислоты. Их распознает соответствующая тРНК и доставляет к одной из
рибосом. Из множества (более 20 типов) тРНК, с присоединенными к ним
аминокислотами, в каждый данный момент с мРНк устанавливает связь только та,
кодон которой соответствует антикодону мРНК. Поэтому цепь собираемого белка
строго соответствует расположению кодонов в ДНК. Матричная мРНК собирается в
процессе транскрипции, когда каждому кодону ДНК собирается его антипод –
антикодон мРНК. В общем процессе информация проходит по этапам: кодон ДНК –
антикодон мРНК – кодон тРНК.
Состояние (природных объектов и систем) – качественная и количественная
характеристика множества их функциональных и интегративных реальных и
потенциальных возможностей, множества их признаков, параметров в пространстве и
времени.
Спектр – совокупность всех значений какой-либо физической величины,
характеризующих систему или процесс. Это может быть, например, спектр энергий
системы, тогда он нумеруется по их возрастанию, а каждая из энергий спектра
называется уровнем энергии. Различают дискретный и непрерывный спектры,
характеризуемые вспомогательными величинами.
Статистические законы – законы средних величин, действующие в области
массовых явлений, например, в микромире действуют статистические, а не
каузальные (т. е. причинно обусловленные) законы.
Структура – взаиморасположение и связь составных частей чего-либо; совокупность
устойчивых связей объекта (с другими объектами), обеспечивающая его целостность.
В физике и химии различают структуры атомов, молекул, жидкостей, твердых тел.
Субстанция (от лат. substantia – сущность; то, что лежит в основе) – в обычном
понимании синоним материи, вещества; в философском смысле – нечто неизменное,
то, что существует благодаря себе и в самом себе; в естественнонаучном современном
смысле – только формальное понятие, имеющее смысл носителя явления.
Тезаурус (от греч. thesaurus – запас): 1) словарь, в котором наиболее полно
представлены все слова языка с исчерпывающим перечнем примеров их употребления
в текстах; 2) систематизированный набор данных о какой-либо области знания.
Тектоника (от греч. tektonike – строительное искусство) – раздел геологии,
изучающий структуру, динамику, деформации какого-либо участка земной коры и
верхней мантии Земли.
Теория – система основных идей той или иной отрасли знания. Форма научного
знания, дающая целостное представление о закономерностях и существующих связях
действительности. Критерий истинности и основа развития теории – практика.
Термодинамика – наука о физических свойствах объектов, которые состоят из очень
большого числа беспорядочно движущихся частиц, об их различных состояниях и о
процессах, в которых они участвуют.
Термодинамическая система – физический объект из очень большого числа частиц
(атомов, молекул), которые совершают хаотические тепловые движения, вследствие
чего главной характеристикой ее состояния является температура. Простейшей
термодинамической системой является идеальный газ, между частицами которого нет
сил взаимодействий. Важнейшим свойством рассматриваемых систем является
самопроизвольный переход из различных неравновесных состояний в определенное
равновесное состояние.
Термоядерная реакция – реакция слияния (синтеза) легких ядер в более тяжелые,
происходящие при температурах выше 10 млн градусов. Играют исключительно
высокую роль в звездах, как источник энергии.
Толерантность: 1) терпимость к иного рода взглядам, нравам, привычкам;
2) способность организма переносить неблагоприятное влияние некоторых
экологических факторов; 3) полное или частичное отсутствие иммунологической
реакции – потеря организмом способности вырабатывать антитела.
Универсум (от лат. universum, summa rerum) – единая Вселенная; «мир как целое»
или «все сущее».
Фаза (от греч. phasis – появление): 1) ступень пазвития и изменения чего-либо, этап
непрерывного процесса развития; 2) в биологии – одно из качественно различных
состояний развивающейся природной системы, например, для насекомого череда
превращений: яйцо, личинка, куколка, взрослое насекомое (имаго); 3) в физике – это
состояние вещества, колебаний, сплава, электрического тока и т. д.
Фазовое пространство – пространство (по существу математическое) всех координат
и импульсов некоторой физической системы, такое, что определенное состояние этой
системы в какой-то момент времени изображается в этом пространстве точкой, а
последовательность меняющихся состояний – фазовой траекторией. Представления о
фазовых пространствах служат хорошей основой для построения теорий систем
многих частиц, будь то классических или квантовых.
Фактор (от лат. factor – делающий, производящий) – причина, движущая сила какоголибо явления, процесса, определяющая его характер или его отдельные черты; момент,
существенное обстоятельство в каком-либо процессе, явлении.
Фальсификации принцип – критерий распознаваемости научной истины,
предположенный английским философом Карлом Поппером. Критерием научности
теории является ее фальсифицируемость или опровержимость. Если какое-либо
учение построено так, что в состоянии истолковывать любые факты (астрология,
теология и т. д.), т. е. учение неопровержимо в принципе, то оно не может
претендовать на статус научного.
Фенотип (от греч. phainon – являющийся + typos – отпечаток) – совокупность всех
свойств и признаков организма, сформировавшихся в процессе его индивидуального
развития (онтогенеза), в отличие от его наследственных свойств, его генотипа.
Физическая картина мира – представление об универсуме, о мире и его процессах,
выработанное физикой на основе эмпирического и теоретического познания. В
физической картине мира отражается господствующая на тот или иной исторический
момент физическая парадигма.
Ферменты (другое название Энзимы) – белковые соединения, играющие роль
катализаторов многих биохимических процессов в живых организмах или в
искусственных средах (например в виноделии). Обладают очень высокой
избирательностью к расщепляемым соединениям, механизм «узнавания» соединений
на молекулярном уровне пока не известен.
Филогенез – процесс исторического развития организмов, их видов, родов, семейств,
отрядов, классов, типов. Филогенез следует рассматривать в единстве и
взаимообусловленности с индивидуальным развитием организмов (онтогенезом).
Флуктуации – случайные малые отклонения от равновесных значений параметров
отдельных частиц в многочастичной системе, как правило, обусловлены хаотическим
тепловым движением частиц.
Фотон – квант электромагнитной энергии светового диапазона частот (по
предложению Эйнштейна), в настоящее время так называют элементарные частицы с
нулевой массой покоя, переносящие электромагнитные взаимодействия (силы) между
заряженными частицами вещества.
Фотосинтез – превращение зелеными растениями и некоторыми микроорганизмами
неорганических веществ и углекислого газа атмосферы в органические соединения за
счет световой энергии Солнца. Включает большое число этапов преобразования
химических связей.
Фрактальная геометрия – геометрия объектов дробной (фрактальной) размерности
(например, коры дерева, облака, береговой линии залива и пр.), предложенная и
развитая бельгийским математиком Б. Мандельбротом в 1977 году.
Хаос – в бытовом значении: полный беспорядок, неразбериха. В греческой
мифологии – первоосновная неоформленная масса, из которой затем возникает все
существующее в мире. С научной точки зрения – особое состояние многочастичной
системы, удаленной от точек равновесия, при котором реализуется максимально
высокие значения энтропии системы и разрушены все потенциально возможные связи
и формы объединения отдельных частей. При «сбросе» части энтропии в
окружающую среду, возможно возникновение упорядоченных связей и структур.
Хиральность молекулярная – диссимметрия, отсутствие конгруэнтной симметрии
(совпадения при наложении) у молекул живой материи, приводящее к отклонению
(повороту, вращению) ими поляризованного луча света.
Хищник – жертва (система) – взаимосвязь между жищником и жертовой, в
результате которой эволюционно выигрывают оба; математическая модель их
взаимоотношений была предложена А. Лотка и Ф. Вольтеррой в 1925-26 годах.
Хозяин – паразит (система) – взаимосвязанная совокупность (иногда многовидовая)
организмов, в которых или на которых паразит проходит свой цикл развития.
Паразитическая ветвь развития всегда тупиковая, но формы приспособлений
паразитов неисчерпаемы.
Холизм (от греч. pholos – целое) – философское течение, которое рассматривает
природу как иерархию «целостностей». Холизм Дж. Холдейна исходит из
целостности мира как высшей и всерхватывающей целостности – и в качественном, и
в организационном отношениях, в целостности, обнимающей собой области
психологической, биологической, в том числе самой рациональной – физической
реальности; все эти области представляют собой упрощение и обособление этой их
охватывающей целостности.
Хромосомы – специфические структуры в составе ядер клеток, в состав которых в
линейной последовательности входят гены. Как правило, содержат две неравные по
длине части. Хорошо различимы при начале деления клеток, когда они удваиваются,
и начинают напоминать букву Х. У человека 22 хромосомы парные и одна – непарная,
называемая Х и У–хромосомы. Наличие У–хромосомы определяет мужской пол
организма человека.
Царства природы – высшая, эволюционно обоснованная таксономическая категория:
царства прокариот, грибов, растений и животных; царства грибов, растений и
животных объединяют в надцарство эукариот; царство прокариот рассматривают и
как надцарство, делимое на царства архй и бактерий.
Целостность – завершенность, общее единство и взаимосогласованность элементов
системы.
Цитоплазма – вязкая жидкая среда (цитозоль) внутри клетки, окружающая ядро
клетки и сама окруженная мембраной клетки. В ней расположены митохондрии,
лизосомы, пластиды и другие органоиды. В цитозоли растворены аминокислоты,
неорганические соли, ионы кальция, магния, натрия, глюкоза и другие органические
соединения. В цитоплазме осуществляется синтез белков.
Цепь пищевая (она же цепь питания или трофическая цепь) –последовательность
групп организмов, каждая из которых (пищевое звено) служит пищей для
последующей.
Цикл(ы), цикличность (от греч. kyklos – круг): 1) совокупность взаимосвязанных
явлений, процессов, образующих законченный круг развития в течение какого-то
промежутка времени (например, в биологии циклы жизненные, развития у
организмов, половой и др.); 2) определенная группа наук, дисциплин.
Черная дыра – космические объекты, образующиеся при сжатии систем, масса
которых превышает величину 2,5 масс Солнца. В таком случае нет сил, которые
могли бы удержать вещество от гравитационного коллапса – неограниченного сжатия
в бесконечно малый объем. Черные дыры могут быть образованы при взрывах
сверхновых звезд или на начальной стадии эволюции вселенной. В центрах многих
галактик предполагается наличие черных дыр с массами в миллионы масс Солнца.
Гравитационное поле Черных дыр удерживает, как в ловушке, все излучения, однако
можно обнаружить из по излучению газа и пыли, формирующих вокруг таких
объектов вращающуюся воронку или диск падения вещества в бездонный колодец.
Экосистема – целостный природный комплекс, образованный живыми организмами
и средами их обитания, в котором живое и косное вещество обмениваются энергией и
веществом
Эксперимент – целенаправленное, планируемое и контролируемое воздействие на
объект изучения с целью проверки гипотез или альтернативных точек зрения.
Эволюция (от лат. evolution – развертывание, развитие): 1) непрерывное, постепенное
количественное изменение, развитие, в отличие от революции как коренного,
качественного изменения; 2) различного рода движения, связанные с перемещением,
перестроением определенных элементов, единиц структуры, системы; 3) в биологии –
основные характерные черты эволюции: во-первых, преемственность, во-вторых,
возникновение в эволюционном процессе целесообразности (одно из наиболее
уязвимых мест в теории эволюции), в-третьих, усложнение и совершенствование
структур организмов от одной геологической эпохи к другой.
Энтропия – многоаспектное понятие: однозначная термодинамическая функция
состояния системы многих частиц, мера вероятности пребывания системы в данном
состоянии, мера теплообмена при фазовых переходах в системе. В целом служит
критерием направленности самопроизвольных процессов в природе – от состояния с
малым значением энтропии к состояниям с большим ее значением.
Эмерджентность (от англ. emergence – возникновение, появление нового) –
появление нового свойства, качества в системе, которго не было у разделенных
элементов системы; одно из ключевых положений синергетики.
Ядро атома – центральная, положительно заряженная область атома малых размеров
(примерно десять в минус пятнадцатой степени метра), состоящая из протонов и
нейтронов. Ядро атома водорода содержит всего один протон. Масса ядра примерно в
две тысячи раз превосходит массу электронной оболочки атома.
Ядро клетки – ее важная часть, размерами от 3 до 10 микрометров. Окружена
мембранной оболочкой с порами, через которые происходит обмен веществами с
цитоплазмой: из ядра в нее поступают субчастицы рибосом и цепи матричной РНК, в
обратном направлении поступают белки и ферменты. В объеме ядра располагаются
нити хромосом, которые перед актом деления клетки скручиваются в плотную
спираль, при этом укорачиваясь и утолщаясь.
Возврат
из справки
Home
Панель управления – содержит
перечень разделов, а также кнопки
навигации, управления программой
просмотра и вызова функции
поиска по тексту.
Нажатие клавиши «Home» на клавиатуре вызывает переход
к титульной странице документа.
С титульной страницы можно осуществить переход к оглавлению
(в локальной версии курса).
PgUp
Нажатие клавиши «PgUp» («PageUp») или показанных клавиш
со стрелками на клавиатуре вызывает переход к просмотру
предыдущей страницы относительно просматриваемой
в настоящий момент согласно порядку их расположения
в документе.
PgDn
Нажатие клавиши «PgDn» («PageDown») или показанных клавиш
со стрелками на клавиатуре вызывает переход к просмотру
следующей страницы относительно просматриваемой
в настоящий момент согласно порядку их расположения
в документе.
Просматриваемый в данный
момент раздел.
Доступные разделы.
Alt
+
F4
В зависимости от текущего
активного раздела в перечне
могут присутствовать подразделы
этого раздела.
Нажатие комбинации клавиш «Alt»+«F4» на клавиатуре вызывает
завершение работы программы просмотра документа
(в локальной версии курса).
Кнопка переключения между полноэкранным
и оконным режимом просмотра.
Нажатие левой клавиши «мыши» или вращение колёсика в
направлении «от себя» вызывает переход к просмотру следую
щей страницы относительно просматриваемой в настоящий
момент согласно порядку их расположения в документе.
Кнопки последовательного перехода к предыдущей
и следующей страницам.
Кнопка возврата к предыдущему виду. Используйте её
для обратного перехода из глоссария.
Кнопка вызова функции поиска по тексту.
Нажатие правой клавиши «мыши» или вращение колёсика в
направлении «к себе» вызывает переход к просмотру предыдущей
страницы относительно просматриваемой в настоящий момент
согласно порядку их расположения в документе.
Кнопка перехода к справочной (этой) странице.
Кнопка завершения работы.