• 17 Развитие научных знаний в Позднем Средневековье

Позднее Средневековье - термин, используемый историками для описания периода европейской истории в XIV — XVI веках.

Темпы экономического развития европейских стран еще более возрастают на последнем этапе существования средневекового общества в XV – начале XVII вв. Возникают и активно развиваются капиталистические отношения. Во многом это было связано с Великими географическими открытиями. Непосредственной их причиной были поиски европейцами новых морских путей в Китай и Индию.

Великие географические открытия стали возможны благодаря успехам в навигации и кораблестроении. Так, европейцы научились строить каравеллы – быстроходные суда, способные плыть против ветра. Важным было также накопление географических знаний, прежде всего в области картографии. Кроме того, общество уже приняло идею о шарообразности Земли, и, отправляясь на Запад, мореплаватели искали путь в восточные страны.

Тогда же путь в Индию искал и итальянец Христофор Колумб, сумевший снарядить четыре экспедиции на деньги испанского двора. Уже в ходе первой экспедиции в октябре 1492 г. Колумбом был открыт Новый Свет (Америка).

Морской путь в реальную Индию впервые проложила экспедиция португальцев под предводительством Васко да Гамы в 1498 г. Первое кругосветное путешествие было совершено в 15191521 гг., возглавил его португалец Магеллан. Из 256 человек команды Магеллана в живых остались только 18, а сам Магеллан погиб в схватке с туземцами. Многие экспедиции того времени заканчивались столь печально.

Во второй половине XVIXVII вв. на путь колониальных захватов вступили англичане, голландцы и французы. К середине XVII в. европейцы открыли Австралию и Новую Зеландию.

Повсеместно увеличивались площади посевов, валовые сборы зерновых, росла урожайность. Этот прогресс был во многом основан на положительной эволюции агротехники и агрокультуры. Так, хотя все основные сельскохозяйственные орудия остались прежними (плуг, борона, коса и серп), они стали изготавливаться из лучшего металла, широко применялись удобрения, в сельскохозяйственный оборот были введены многополье и травосеяние. Успешно развивалось и скотоводство, велось улучшение пород скота, что говорит о новых умениях в области биологии и генетики.

Таким образом в развитии естествознания происходят существенные сдвиги, связанные с общим культурным прогрессом общества, развитием человеческого сознания и ростом материального производства. Этому в громадной степени способствовали Великие географические открытия, давшие массу новых фактов по географии, геологии, ботанике, зоологии, астрономии. Основной прогресс в области естественных наук в этот период шел по линии обобщения и осмысления накопленной информации. 

Так, немец Агрикола собрал и систематизировал сведения о рудах и минералах и описал технику горнорудного дела. Швейцарец Конрад Геснер составил фундаментальный труд «История животных». Появились первые в европейской истории многотомные классификации растений, в Европе были заложены первые ботанические сады. Знаменитый швейцарский врач Ф.А. Парацельс, основоположник гомеопатии, изучал природу человеческого организма, причины болезней, методы их лечения. Весалий, родившийся в Брюсселе, автор труда «О строении человеческого тела», заложил основы современной анатомии, и уже в XVII в. идеи Весалия были признаны во всех европейских странах. Английский ученый Уильям Гарвей открыл кровообращение у человека. Большую роль в развитии методов естествознания сыграл англичанин Френсис Бэкон, утверждавший, что истинное знание должно основываться на опыте. 

В области физики можно назвать целый ряд великих имен. Это Леонардо да Винчи, гениальный ученый, он составил технические проекты, намного опередившие его время, чертежи механизмов, станков, аппаратов, включая проект летающей машины. Итальянец Эванджелиста Торричелли занимался вопросами гидродинамики, изучал атмосферное давление, создал ртутный барометр. Французский ученый открыл закон о передаче давления в жидкостях и газах. Крупный вклад в развитие физики внес итальянец Галилео Галилей, активно изучавший кинематику, динамику, сопротивление материалов, акустику, гидростатику. Однако еще большую известность он получил как астроном; он впервые сконструировал телескоп и впервые в истории человечества увидел громадное количество звезд, невидимых для невооруженного глаза, горы на поверхности Луны, пятна на Солнце. Его предшественником был польский ученый Николай Коперник, автор знаменитого труда «Об обращении небесных сфер», в котором он доказывал, что Земля не является неподвижным центром мира, а вращается вместе с другими планетами вокруг Солнца. Взгляды Коперника были развиты немецким астрономом Кеплером, которому удалось сформулировать законы движения планет. Идеи эти разделял и Джордано Бруно, утверждавший, что мир бесконечен и что Солнце является лишь одной из бесконечного числа звезд, которые, как и Солнце, имеют планеты, подобные Земле.

Быстро развивается математика. Итальянец Джероламо Кapдано находит способ решения уравнений третьей степени. Изобретены и опубликованы первые таблицы логарифмов. К середине XVII в. во всеобщее употребление входят специальные знаки для записи алгебраических действий знаки – сложения, возведения в степень, извлечения корня, равенства, скобок и др. Знаменитый французский математик Франсуа Виет предложил использовать буквенные обозначения не только для неизвестных, но и известных величин, что дало возможность ставить и решать алгебраические задачи в общей форме. Математическая символика была совершенствована Рене Декартом создавшим аналитическую геометрию. Француз Пьер Ферма успешно разрабатывал проблему исчисления бесконечно малых величин.

Национальные достижения быстро становились достоянием всей европейской научной мысли. К концу позднего Средневековья в Европе заметно меняется организация науки и научных исследований. Создаются кружки ученых, совместно обсуждающих опыты, методику, задачи, результаты. На базе научных кружков в середине XVII в. образуются национальные академии наук – первые из них возникли в Англии и Франции.

20)Вселенная: определение, состав, строение, гипотезы происхождения.

Вселе́нная — фундаментальное понятие в астрономии — весь окружающий мир. На практике под Вселенной часто понимают часть материального мира, доступную изучению естественно-научными методами

Космология – учение о Вселенной в целом, включающая в себя теорию всей охваченной астрономическими наблюдениями области, как части Вселенной

Величайшая загадка нашего мира - из чего состоит Вселенная. Примерно 85% приходится не на звезды и не на планеты, а на так называемую скрытую массу. Неизвестную материю нельзя увидеть или определить обычными научными инструментами. Теперь же ученые, как им кажется, смогут решить эту проблему в считанные годы, благодаря созданию огромной компьютерной модели Млечного пути, нашей галактики. Это моделирование указало на возможное существование зон поблизости от центра нашей галактики, где темная материя должна излучать гамма-радиацию, которую, в свою очередь, может определить телескоп "Ферми" со спутника НАСА, запущенного в этом году на орбиту.

Состав:

Мощные суперкомпьютеры также указали на то, что будут открыты и ранее неизвестные малые частицы, составляющие указанные 85%. Согласно этой модели, ближе к центру нашей галактики эти частички так скучены, что их непрерывное столкновение друг с другом вызывает гамма-излучение. Модель раскрыла то, что темная материя группируется вокруг галактики

Существует две различные теории о природе темной материи. Одна считает, что эта материя состоит из огромных объектов, размером с планету, другая полагает - что, напротив, из мельчайших частиц. Многие ученые склоняются ко второй гипотезе.

Строение:

Вселенная бесконечна во времени и пространстве. Каждая частичка вселенной имеет свое начало и конец, как во времени, так и в пространстве, но вся Вселенная бесконечна и вечна так, как она является вечно самодвижущейся материей

Звезды во Вселенной объединены в гигантские Звездные системы, называемые галактиками. Звездная система. В составе которой, как рядовая звезда находится наше Солнце, называется Галактикой.

В центре галактики расположено ядро

Звезды верхней части главной последовательности а особенно сверхгиганты и классические цефиды, составляют более молодые население. Оно располагается дальше от центра и образует сравнительно тонкий слой или диск. Среди звезд этого диска находится пылевая материя и облака газа. Субкарлики и гиганты образуют вокруг ядра и диска Галактики сферическую систему.

Гипотезы происхождения:

1. Теория большого взрыва

2. гипотеза А. Эйнштейна.

21) Теория Большого взрыва и расширяющейся Вселенной.

Модель однородной изотопной нестанционарной горячей расширяющейся вселенной, построена на основе общей теории относительности и теории тяготения.

В основе ледат два предположения: Свойства В. одинаковы во всех ее точках (однородность) и напровлениях (изотропность).

Важным пунктом этой теории является нестанционарность. Из теории относительности следовало, что искривленное пространство не может быть станционарным: оно должно либо расширяться либо сжиматься.

Составной частью модели расширяющейся вселенной является представление о Б. Взрыве, произошедшим примерно 12-18 млрд лет назад.

Начальное состояние вселенной: бесконечная плотность массы, бесконечная кривизна пространства и взрывное, замедляющееся со временем расширение при высокой температуре, при которых могла существовать только смесь элементарных частиц.

Наука допускает что всё могло создаться из ничего (вакуум), когда в отсутствии частиц происходит случайная флуктуация.

До образования вселенной небыло ни пространства ни времени.

После Б. Взрыва: Образовался сгусток плазмы - состояния, в котором находятся элементарные частицы - нечто среднее между твёрдым и жидким состоянием, который и начал расширяться всё больше и больше под действием взрывной волны. Через 0,01 секунды после начала Б. Взрыва во Вселенной появилась смесь легких ядер (2/3 водорода и 1/3 гелия).

22) Эволюция и строение Галактик.

Теории

Иерархическая теория

Согласно первой, после возникновения первых звёзд во Вселенной начался процесс гравитационного объединения звёзд в скопления и далее в галактики. В последнее время эта теория поставлена под сомнение. Современные телескопы способны «заглянуть» так далеко, что видят объекты, существовавшие приблизительно через 400 тыс. лет после Большого взрыва. Обнаружилось, что на тот момент уже существовали сформировавшиеся галактики. Предполагается, что между возникновением первых звёзд и вышеуказанным периодом развития Вселенной прошло слишком мало времени, и галактики сформироваться не успели бы.

Инфляционная теория

Другая распространённая версия заключается в следующем. Как известно, в вакууме постоянно происходят квантовые флуктуации. Происходили они и в самом начале существования Вселенной, когда шёл процесс инфляционного расширения Вселенной, расширения со сверхсветовой скоростью. Это значит, что расширялись и сами квантовые флуктуации, причём до размеров, возможно, в 101012 раз превышающих начальный. Те из них, которые существовали в момент прекращения инфляции, остались «раздутыми» и таким образом оказались первыми тяготеющими неоднородностями во Вселенной. Получается, что у материи было порядка 400 тыс. лет на гравитационное сжатие вокруг этих неоднородностей и образование газовых туманностей. А далее начался процесс возникновения звёзд и превращения туманностей в галактики.

Хаббл предложил разделить все галактики на 3 вида:

Эллиптические

Спиральные

Неправильные

Эллиптические галактики внешне невыразительные. Они имеют вид гладких эллипсов или кругов с постепенным круговым уменьшением яркости от центра к периферии. Ни каких дополнительных частей у них нет, потому что Эллиптические галактики состоят из второго типа звездного населения. Они построены из звезд красных и желтых гигантов, красных и желтых карликов и некоторого количества белых звезд не очень высокой светлости. Отсутствуют бело-голубые сверхгиганты и гиганты, группировки которых можно наблюдать в виде ярких сгустков, придающих структурность системе, нет пылевой материи которая, в тех галактиках где она имеется, создаёт темные полосы, оттеняющие форму звездной системы .

Спиральные:

значительный суммарный вращательный момент;

состоят из центрального балджа (почти сферического утолщения), окружённого диском:

балдж имеет сходство с эллиптической галактикой, содержащей множество старых звёзд — так называемое «Население II» — и нередко сверхмассивную чёрную дыру в центре;

диск является плоским вращающимся образованием, состоящим из межзвёздного вещества, молодых звёзд «Населения I» и рассеянных звёздных скоплений.

Спиральные галактики названы так, потому что имеют внутри диска яркие рукава звёздного происхождения, которые почти логарифмически простираются из балджа. Хотя иногда их нелегко различить (например, во флоккулентных спиралях), эти рукава служат основным признаком, по которому спиральные галактики отличаются от линзообразных галактик, для которых характерно дисковое строение и отсутствие ярко выраженной спирали. Спиральные рукава представляют собой области активного звездообразования и состоят по большей части из молодых горячих звёзд; именно поэтому рукава хорошо выделяются в видимой части спектра. Абсолютное большинство наблюдаемых спиральных галактик вращается в сторону закручивания спиральных ветвей

Неправильные галактики — это галактики, не вписывающиеся в последовательность Хаббла. Они не обнаруживают ни спиральной, ни эллиптической структуры. Чаще всего такие галактики имеют хаотичную форму без ярко выраженного ядра и спиральных ветвей. В процентном отношении составляют одну четверть от всех галактик. Большинство неправильных галактик в прошлом являлись спиральными или эллиптическими, но были деформированы гравитационными силами.

23) Строение и эволюция звезд.

Существует две основные концепции происхождения небесных тел. Первая основывается на небулярной модели образования солнечной системы. В соответствии с нею звезды и планеты образовались из рассеяного диффузорного вещества(космической пыли) путем постепенного сжатия первоначальной туманности. Вторая привела к гипотезе о возникновении галактик, звезд и планетарных систем из сверхплотного дозвездного вещества.

Межзвездный газ

Потребовалось тысячелетнее развитие науки, чтобы человечество осознало простой и вместе с тем величественный факт, что звезды - это объекты, более или менее похожие на Солнце, но только отстоящие от нас на несравненно большие расстояния.

Почти половину столетия межзвездный газ исследовался главным образом путем анализа образующихся в нем линий поглощения. Выяснилось, например, что довольно часто эти линии имеют сложную структуру, то есть состоят из нескольких близко расположенных друг к другу компонент. Каждая такая компонента возникает при поглощении света звезды в каком-нибудь определенном облаке межзвездной среды, причем облака движутся друг относительно друга со скоростью, близкой к 10 км/сек. Это и приводит благодаря эффекту Доплера к незначительному смещению длин волн линий поглощения.

Химический состав межзвездного газа в первом приближении оказался довольно близким к химическому составу Солнца и звезд. Преобладающими элементами являются водород и гелий, между тем как остальные элементы мы можем рассматривать как "примеси".

Межзвездная пыль

До сих пор, говоря о межзвездной среде, мы имели ввиду только межзвездный газ, но имеется и другой компонент. Речь идет о межзвездной пыли. Мы уже упоминали выше, что еще в прошлом столетии дебатировался вопрос о прозрачности межзвездного пространства. Только около 1930 года с несомненностью было доказано, что межзвездное пространство действительно не совсем прозрачно. Поглощающая свет субстанция сосредоточена в довольно тонком слое около галактической плоскости. Сильнее всего поглощаются синие и фиолетовые лучи, между тем как поглощение в красных лучах сравнительно невелико.

Что же это за субстанция? Сейчас уже представляется доказанным, что поглощение света обусловлено межзвездной пылью, то есть твердыми микроскопическими частицами вещества, размерами меньше микрона. Эти пылинки имеют сложный химический состав. Установлено, что пылинки имеют довольно вытянутую форму и в какой-то степени "ориентируются", то есть направления их вытянутости имеют тенденцию "выстраиваться" в данном облаке более или менее параллельно. По этой причине проходящий через тонкую среду звездный свет становится частично поляризованным.

24) Солнечная система: характеристика Солнца, состав и происхождение системы.

Солнце - плазменный шар в атмосфере которого - короне - происходят вспышки - протуберанцы. Солнечная активность - имеет цикл 11 лет

Источник солнечной энергии - термоядерная реакция превращения водорода в гелий

Скорость вращения солнца вокруг оси галактики 250 км/с. Солнечная система совершает один полный обарот вокруг галактического центра за 180 млн. лет. Ближайшие к солнцу звезды альфа Центавра и Сириус.

Возраст С.С. около 5 млрд лет.

Гипотеза происхождения С. С. Хойла:

Солнце зародилось в недрах туманности. Оно быстро вращалось, и туманность становилась всё более плоской, превращаясь в диск. Постепенно диск начал тоже разгоняться, а Солнце тормозилось. Момент количества движения переходил к диску. Затем в нём образовались планеты. Если предположить, что первоначальная туманность уже обладала магнитным полем, то вполне могло произойти перераспределение углового момента.

Солнечная система состоит из 8 планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Все планеты движутся в одном направлении в единой плоскости по почти круговым орбитам.

Малые планеты, как и большинство спутников планет, не имеют атмосферы, так как сила тяготения на их поверхности недостаточна для удержания газов. В атмосфере Венеры преобладает углекислый газ, Юпитера - аммиак. На Луне и Марсе имеются краторы вулканического происхождения.

25) Строение и эволюция Земли.

Радиус земли 6,3 тыс км. Масса 6^21 т. Плотность 5,5 г/см^3. Скорость вращения вокруг солнца 30 км/с.

Земля состоит из литосферы (земной коры), протяженностью 10-80 км, мантии и ядра. В атмосфере Земли масса которой 5300000 млрд т, преобладает азот и кислород. Атмосферу разделяют на топосферу ( до 9 -17 км) - "фабрику погоды", стратосферу (до 55 км) - "кладовую погоды", ионосферу, которая состоит из заряженных под воздействием излучений Солнца частиц, и зону рассеивания распологающейся на высоте 800 - 1000 км. Пояса радиации предотвращают от жестких космических лучей.

Две концепции развития Земли:

1. Скачок

2. Небольшие постоянные изменения в одном и том же направлении на протяжении миллионов лет, которые ссумируясь, приводили к огромным результатам.

В соответствии с современными взглядами, температура ядра З. может быть низкой, а процессы в земной коре имеют радиактивную природу. Сначала З. была холодной. Атомы радиоактивных элементов, распадаясь, выделяли тепло и недра разогревались. Это повлекло за собой выделение газов и водяных паров, которые выходили на поверхность и положили начало воздушной оболочке и океанам.

Сначало существовал один сплошной континент, но он раскололся и стало много континентов)))