Вопрос 11. Возникновение и эволюция вселенной.

Современное естествознание рассматривает концепцию возникновения Вселенной в результате «Большого взрыва». Произошло это примерно 15-20 млн. лет назад. Предполагается, что первоначальная материя находится в сингулярном состоянии, т.е. имела очень маленький объем, была сверх плотной и чрезвычайно раскаленной. Это сингулярное состояние в результате, каких то причин стало неустойчивым и произошел взрыв. В результате взрыва образовался сгусток плазмы, который начал расширятся и остывать. По мере остывания плазмы в ней стали появляться элементарные частицы (фотоны, нейтроны). Когда плазма остыла примерно до 3000^° по Кельвину, то стали появляться протоны, т.е. ядра водорода и гелия. По мере дальнейшего остывания протоны уже могли захватывать электроны и превращаться в атомы водорода и гелия. В результате сформировалась однородная вселенная, которая состояла из 3-х почти не взаимодействующих субстанций: лептоны (нейтрон и антинейтроны), фотона (частицы электромагнитного поля), барионное вещество (атом водорода, гелия и их изотопы). В сложившихся условиях Вселенная должна была расширяться и остывать, но произошел скачек, в результате чего создалась современная структурная вселенная.

Предполагалось, что в расширяющейся вселенной возникли и стали развиваться случайные уплотнения вещества (сгустки). Появление таких уплотнений и стало началом рождения крупных масштабных структур. Из-за неустойчивого состояния большие уплотнения распадались на более мелкие, которые и стали, возможно, зародышем галактики. В свою очередь, достигая состояния неустойчивости эти уплотнения распадались на более мелкие, которые породили звезды первого поколения.

Образования разномасштабных структур во вселенной открыло возможность для образования новых более сложных элементов и веществ, в результате чего сформировалась вся таблица Менделеева. Появление во вселенной всей гаммы химических элементов открыло новый этап в развитии вещества и формирование его структур. Стали появляться молекулы более сложного состава. Наличие в космосе химических элементов и молекул обеспечило возможность образования около некоторых звезд планетных систем типа нашей Солнечной. На некоторых планетах имеются все возможности для протекания геохимической эволюции, в результате чего образовалась наша Земля.

Вопрос 12. Строение микромира.

Вакуум – по представлениям совокупной науки представляет собой физический объект, в котором непрерывно происходит рождение и уничтожение виртуальных частиц (материализованные порции энергии), при наличии внешнего источника энергии виртуальные частицы переходят в материальные. Вакуум способен порождать не только частицы, но и миры.

Элементарные частицы по современным представлениям являются наименьшими «кирпичиками», из которых состоят все объекты в мире. В настоящее время открыто примерно 400 элементарных частиц, но стабильными, т.е. живущими долгое время является только протон, электрон, фотон и нейтрон. Все элементарные частицы имеют свою массу, свой заряд, квантовое число, свое время жизни и у всех, у них имеются античастицы которые, имеют те же характеристики, но противоположный заряд. Наименьшим является кварк, который имеет дробный заряд (1/3, 2/3) из кварка образовались все тяжелые частицы. Основным свойством всех частиц является их взаимодействие и их взаимопревращение. Электромагнитное взаимодействие определяет структуру атомов и отвечает за большинство физических и химических явлений в природе.

В настоящее время известно 4 вида взаимодействия между частицами. Это взаимодействие отвечает за все изменения, которые происходят в мире, а именно они являются источником всех материальных преобразований тел и процессов. Каждый вид взаимодействия происходит путем обмена соответствующей частицы: гравитационное – гравитонами, электромагнитное – фотонами, сильное – глюонами и слабое – базонами:

1) гравитационный – гравитационное взаимодействие существует между всеми объектами Вселенной;

2) слабое взаимодействие отвечает за синтез веществ, оно происходит на солнце (водород превращается в гелий);

3) электромагнитное взаимодействие определяет структуру атомов и отвечает за большинство физических и химических явлений в природе;

4) сильное – отвечает за внутриядерные реакции. На его основе работают атомные станции и создана атомная бомба.

Сильное и слабое взаимодействие проявляется только в пределах атомного ядра и отвечает за распады частиц и превращение одних атомов в другие. Каждый атом обладает энергией, часть, которой связана с электронами, а часть - с ядром. Ядро каждого атома является колоссальным источником энергии, которая связана с взаимодействием ядерных частиц.

Ядро – это связанные системы протонов (+) и нейтронов. Ядро как квантовая система может находиться в различных возбужденных состояниях. В спокойном состоянии ядра могут быть стабильными и нестабильными, т.е. радиоактивными. Время, за которое распадается половина ядер, называется периодом полураспада. Период полураспада колеблются, примерно от 10¹⁸ лет до 10^-10 сек.

Атомы состоят из плотного ядра и электронных орбит. Ядро имеет «+» заряд, электроны «-» , а в целом он нейтрален. Атом является наименьшей структурной единицей химических элементов. У большинства элементов атомы химически нестабильны, что дает возможность присоединяться им друг к другу.

Молекулы – есть наименьшая структурная единица сложного химического соединения. Качественно молекула – это определенное вещество, которое состоит из нескольких химических элементов.