Vědecký obraz světa je soubor vědeckých teorií souhrnně popisujících svět známý člověku , ucelený systém představ o obecných principech a zákonech vesmíru [1] .
Vědecký obraz světa je jedním ze základních pojmů filozofie vědy - speciální forma systematizace vědění, kvalitativní zobecnění a ideologická syntéza různých vědeckých teorií . Jako ucelený systém představ o obecných vlastnostech a zákonitostech světa existuje vědecký obraz světa jako komplexní struktura, která jako složky zahrnuje obecný vědecký obraz světa a obraz světa jednotlivých věd. Obrazy světa jednotlivých věd zase zahrnují odpovídající četné pojmy - určité způsoby chápání a interpretace jakýchkoliv objektů, jevů a procesů objektivního světa, které existují v každé jednotlivé vědě [2] .
Systém víry, který potvrzuje základní roli vědy jako zdroje znalostí a soudů o světě, se nazývá scientismus .
V procesu poznávání okolního světa v mysli člověka se odrážejí a upevňují znalosti , schopnosti, dovednosti, typy chování a komunikace . Souhrn výsledků lidské kognitivní činnosti tvoří určitý model ( obraz světa ). V dějinách lidstva vzniklo a existovalo poměrně velké množství nejrozmanitějších obrazů světa, z nichž každý se vyznačoval svým viděním světa a jeho konkrétním vysvětlením. Pokroku představ o okolním světě je však dosahováno především díky vědeckému výzkumu [3] . Vědecký obraz světa nezahrnuje soukromé znalosti o různých vlastnostech konkrétních jevů, o podrobnostech samotného kognitivního procesu . Vědecký obraz světa není souhrn všech lidských znalostí o objektivním světě, je to ucelený systém představ o obecných vlastnostech, sférách, úrovních a vzorcích reality [2] .
Obraz světa je systematický útvar, takže jeho změnu nelze redukovat na žádný jediný (byť největší a nejradikálnější) objev. Obvykle hovoříme o celé řadě vzájemně propojených objevů (v hlavních fundamentálních vědách), které jsou téměř vždy doprovázeny radikální restrukturalizací výzkumné metody a také významnými změnami v samotných normách a ideálech vědeckosti [1] .
Vědecký obraz světa je zvláštní formou teoretického poznání, které představuje předmět vědeckého bádání podle určitého stupně jeho historického vývoje, jehož prostřednictvím se integrují a systematizují konkrétní poznatky získané v různých oblastech vědeckého bádání [4] .
Pro západní filozofii v polovině 90. let 20. století existovaly pokusy zavést do arzenálu metodologické analýzy nové kategoriální prostředky, ale zároveň jasné rozlišení mezi pojmy „světový obraz“ a „vědecký obraz svět“ nebyl vytvořen. V naší domácí filozofické a metodologické literatuře se pojem „obraz světa“ používá nejen k označení světonázoru, ale i v užším smyslu – jde-li o vědecké ontologie, tedy ty představy o světě, které jsou speciální typ vědeckých teoretických poznatků. V tomto smyslu působí vědecký obraz světa jako specifická forma systematizace vědeckého poznání, ustavující vizi objektivního světa vědy v souladu s určitou etapou jejího fungování a vývoje [5] .
Lze použít i sousloví přírodovědný obraz světa [6] .
V procesu rozvoje vědy dochází k neustálému obnovování znalostí , myšlenek a pojmů , dřívější myšlenky se stávají zvláštními případy nových teorií . Vědecký obraz světa není dogma ani absolutní pravda . Vědecké představy o okolním světě jsou založeny na souhrnu prokázaných faktů a zjištěných příčinných souvislostí, což nám umožňuje činit závěry a předpovědi o vlastnostech našeho světa , které přispívají k rozvoji lidské civilizace s určitou mírou důvěry. Rozpor mezi výsledky testování teorie, hypotézy, konceptu, identifikace nových faktů – to vše nás nutí revidovat dosavadní představy a vytvářet nové, vhodnější reality. Tento vývoj je podstatou vědecké metody .
Obraz světa je termín používaný v různých významech k označení [4] :
Podle naznačených hodnot se pojem vědeckého obrazu světa dělí na řadu vzájemně souvisejících pojmů, z nichž každý označuje zvláštní typ vědeckého obrazu světa jako zvláštní úroveň systematizace vědeckého poznání [4] [ 7] :
Rozlišují také „naivní“ obraz světa [8]
Vědecký obraz světa není ani filozofie, ani věda; vědecký obraz světa se od vědecké teorie liší filozofickou transformací kategorií vědy v základní pojmy a absencí procesu získávání a argumentování poznatků; Vědecký obraz světa se přitom neomezuje na filozofické principy, protože je důsledkem rozvoje vědeckého poznání. [7]
Ve vědeckém obrazu světa existují tři jasně a jednoznačně zafixované radikální změny, vědecké revoluce v dějinách vývoje vědy, které jsou obvykle zosobněny jmény tří vědců, kteří sehráli největší roli v těchto změnách [1]. .
Období: VI-IV století před naším letopočtem
klimatizace:
Odraz v dílech:
Výsledek:
klasické přírodní vědy
Období: XVI-XVIII století
Východisko: přechod od geocentrického modelu světa k heliocentrickému.
klimatizace:
Odraz v dílech:
Hlavní změny:
Výsledek: vznik mechanistického vědeckého obrazu světa na základě experimentální matematické přírodní vědy.
Období: přelom XIX-XX století.
klimatizace:
„Hmota a záření jsou podle speciální teorie relativity pouze zvláštní formy energie distribuované v prostoru; tak vážná hmota ztrácí své zvláštní postavení a je pouze zvláštní formou energie.“ — Albert Einstein, 1920[14]
Sečteno a podtrženo: byla podkopána nejdůležitější premisa mechanistického obrazu světa – přesvědčení, že pomocí jednoduchých sil působících mezi neměnnými objekty lze vysvětlit všechny přírodní jevy.
Samotný koncept „světonázoru“ není samozřejmý. Martin Heidegger upozorňuje, že takový termín je typický pouze pro novou evropskou kulturu, starověk ani středověk jej neznaly. Svět, chápaný jako obraz, je možný pouze tehdy, když se člověk stane „prvním a výlučným subjektem“, stane se referenčním bodem pro bytosti jako takové. [9] Vědecký obraz světa je jedním z možných obrazů světa, má tedy jak něco společného se všemi ostatními obrazy světa – mytologický, náboženský, filozofický, tak něco zvláštního, co odlišuje vědecký obraz světa. svět z rozmanitosti všech ostatních.obrazy světa [10] Doktor filozofie Pavel Čelyšev se domnívá, že vědecký obraz světa není úplný a konečný, věda podává pouze „fakta“, která lze vysvětlit z různých světonázorových pozic. K hledání základů světového názoru je třeba se obrátit k filozofii, náboženství, umění a běžnému vědomí [11] .
Vědecký obraz světa se může lišit od náboženských představ o světě, založených na autoritě proroků , náboženské tradici, posvátných textech atd. Náboženské představy jsou proto konzervativnější, na rozdíl od vědeckých, které se mění v důsledku objevování nových skutečností . Náboženské představy o vesmíru se zase mohou změnit, aby se přiblížily vědeckým názorům své doby. Základem získání vědeckého obrazu světa je experiment, který vám umožní potvrdit spolehlivost určitých úsudků. Jádrem náboženského obrazu světa je víra v pravdivost určitých soudů patřících nějaké autoritě. Nicméně v důsledku prožívání všemožných „ esoterických “ stavů (nejen náboženského nebo okultního původu) může člověk získat osobní zkušenost potvrzující určitý obraz světa, ale ve většině případů se pokouší vytvořit si vědecký obraz světa. svět na to patří do pseudovědy .
Vědecký obraz světa se také liší od světonázoru, který je vlastní každodennímu nebo uměleckému vnímání světa, který používá každodenní / umělecký jazyk k označení předmětů a jevů světa. Například umělec vytváří umělecké obrazy světa na základě syntézy svého subjektivního (emočního vnímání) a objektivního (nezaujatého) chápání, zatímco člověk vědy se zaměřuje výhradně na objektivní a subjektivitu z výsledků výzkumu vylučuje s pomoci kritického myšlení .
Vztah vědy a filozofie je předmětem diskuse. Na jedné straně jsou dějiny filozofie vědou o člověku , jejíž hlavní metodou je výklad a srovnávání textů. Na druhé straně filozofie tvrdí, že je něco víc než věda, její začátek a konec, metodologie vědy a její zobecnění, teorie vyššího řádu, metavěda . Věda existuje jako proces navrhování a vyvracení hypotéz , zatímco úlohou filozofie je studovat kritéria vědeckosti a racionality . Filozofie zároveň chápe vědecké objevy, zařazuje je do kontextu formovaného poznání a tím určuje jejich význam. S tím je spojena prastará představa filozofie jako královny věd neboli vědy o vědách.
Všechny tyto reprezentace mohou být v člověku přítomny společně a v různých kombinacích. Vědecký obraz světa, i když může tvořit významnou část světového názoru, není nikdy adekvátní náhradou za něj, protože člověk ve své individuální bytosti potřebuje jak emoce, tak umělecké nebo čistě každodenní vnímání okolní reality, např. stejně jako představy o tom, co je za spolehlivě známým nebo na hranici neznáma, které je třeba v tom či onom bodě v procesu poznání překonat.
Existují různé názory na to, jak se v dějinách lidstva mění představy o světě. Protože věda je relativně nedávná, může poskytnout další informace o světě. Někteří filozofové se však domnívají, že vědecký obraz světa by měl časem zcela nahradit všechny ostatní.
Podle Comteovy klasifikace ztělesňuje vědecký obraz světa třetí, pozitivní (po teologické a metafyzické) fázi konzistentní fáze filozofického myšlení v dějinách celého lidstva.
Feuerbach řekl o změně svých myšlenek toto:
"Bůh byl moje první myšlenka, rozum byla moje druhá, muž byl moje třetí a poslední."
Z Feuerbachových myšlenek přešla myšlenka evoluce filozofie a společnosti také do marxismu .
Podle kosmologických údajů vznikl vesmír jako výsledek výbušného procesu zvaného Velký třesk , ke kterému došlo asi před 14 miliardami let. Teorie velkého třesku je v dobré shodě s pozorovanými skutečnostmi (např. expanze vesmíru a převaha vodíku ) a umožnila správné předpovědi zejména o existenci a parametrech CMB .
V době velkého třesku měl vesmír a samotný prostor mikroskopické, kvantové rozměry.
V souladu s inflačním modelem prožíval vesmír v počáteční fázi svého vývoje období zrychlené expanze - inflace (rozpínání prostoru rychleji než rychlost světla není v rozporu s Teorií relativity). Předpokládá se, že v tomto okamžiku byl vesmír „prázdný a studený“ (existovalo pouze vysokoenergetické skalární pole) a poté naplněn horkou hmotou, která se dále rozpínala.
Přeměna energie na hmotu není v rozporu s fyzikálními zákony, například zrod páru částice- antičástice z vakua lze pozorovat již nyní ve vědeckých experimentech.
O příčinách velkého třesku bylo předloženo několik hypotéz. Podle jednoho z nich je výbuch generován kolísáním vakua . Důvodem fluktuací jsou kvantové fluktuace, které jakýkoli objekt zažívá na kvantové úrovni; pravděpodobnost velkého kolísání je nízká, ale odlišná od nuly. V důsledku kolísání vakuum opustilo rovnovážný stav (viz tunelový efekt ) a přešlo do nového stavu s nižší energetickou hladinou (což vedlo k uvolnění energie).
Další hypotéza, fungující v podmínkách teorie strun , navrhuje nějaký druh události mimo náš vesmír, jako je srážka s branami ve vysokorozměrném prostoru .
Někteří fyzici připouštějí možnost množství takových procesů, a tedy i množství vesmírů s různými vlastnostmi. To, že je náš Vesmír uzpůsoben pro vznik života, lze vysvětlit náhodou - v "méně přizpůsobených" vesmírech to prostě nemá kdo rozebírat (viz Antropický princip a text přednášky "Inflace, kvantová kosmologie a Antropický princip" ). Řada vědců předložila koncept „varného multivesmíru “, ve kterém se neustále rodí nové vesmíry a tento proces nemá začátek ani konec.
Samotný fakt velkého třesku je dokázán s vysokou mírou pravděpodobnosti, ale vysvětlení jeho příčin a podrobné popisy toho, jak k němu došlo, stále patří do kategorie hypotéz .
Evoluce vesmíruRozpínání a ochlazování Vesmíru v prvních okamžicích existence našeho světa vedlo k dalšímu fázovému přechodu – vzniku fyzikálních sil a elementárních částic v jejich moderní podobě.
Dominantní teorie se scvrkávaly na skutečnost, že prvních 300-400 tisíc let byl vesmír naplněn pouze ionizovaným vodíkem a heliem . Jak se vesmír rozpínal a ochlazoval, přecházely do stabilního neutrálního stavu a tvořily obyčejný plyn. Pravděpodobně po 500 milionech let se rozsvítily první hvězdy a shluky hmoty vzniklé v raných stádiích v důsledku kvantových fluktuací se změnily v galaxie .
V důsledku termonukleárních reakcí ve hvězdách byly syntetizovány těžší prvky (až uhlík ). Při explozích supernov vznikaly ještě těžší prvky. V mladých galaxiích byl proces vzniku a zániku hvězd velmi rychlý. Čím hmotnější je hvězda, tím rychleji umírá a rozptyluje většinu hmoty ve vesmíru a obohacuje ji o různé chemické prvky. Po explozích hmota opět kondenzovala, v důsledku čehož se vznítily hvězdy dalších generací, kolem kterých se vytvořily planetární soustavy. Poetická věta „jsme stvořeni z popela dávno vyhaslých hvězd“ je zcela pravdivá.
Vznik hvězd a planetárních soustavVznik hvězd a planetárních systémů studuje věda o kosmogonii . Působením gravitace se v oblacích plynu a prachu tvoří shluky s tvorbou rotujících plynových a prachových kotoučů. Převážná část hmoty je soustředěna ve středu disku, kde stoupá teplota, v důsledku čehož začíná termonukleární reakce a záblesk hvězdy (zrození hvězd v oblacích plynu a prachu bylo pozorováno dalekohledem ). Planety se tvoří v jiných částech disku .
Termonukleární fúzní reakce jader atomů vodíku za vzniku helia udržují hvězdu hořící po většinu jejího života. Různé typy hvězd se pak chovají odlišně: od krátkého „nafouknutí“ a postupného ochlazování v podobě bílého trpaslíka až po silné exploze se vznikem neutronových hvězd a černých děr .
Jak ukazují studie z posledních let, planetární systémy kolem hvězd jsou velmi běžné (alespoň v naší Galaxii). V Galaxii je několik set miliard hvězd a zjevně neméně počet planet.
Sluneční soustava vznikla asi před 5 miliardami let. Jsme v okrajové části naší Galaxie (i když dost daleko od jejího okraje).
Jednou z nejdůležitějších vlastností vesmíru je, že se rozpíná, a to zrychleným tempem. Čím dále je objekt od naší galaxie , tím rychleji se od nás vzdaluje (to ale neznamená, že jsme ve středu světa: totéž platí pro jakýkoli bod ve vesmíru).
Viditelná hmota ve vesmíru je strukturována do hvězdokup – galaxií. Galaxie tvoří skupiny , které jsou zase zahrnuty v superkupách galaxií . Nadkupy jsou soustředěny především uvnitř plochých vrstev, mezi kterými je prostor prakticky prostý galaxií. Vesmír má tedy ve velmi velkém měřítku buněčnou strukturu, která připomíná „houbovitou“ strukturu chleba. V ještě větších vzdálenostech (přes 1 miliardu světelných let) je však hmota ve vesmíru rozložena rovnoměrně.
Kromě viditelné hmoty ve Vesmíru existuje temná hmota , která se projevuje gravitačním vlivem. Temná hmota, stejně jako běžná hmota, je také koncentrována v galaxiích . Povaha temné hmoty je stále neznámá. Navíc existuje hypotetická temná energie , která je příčinou zrychleného rozpínání vesmíru. Podle jedné hypotézy byla v okamžiku velkého třesku veškerá temná energie „stlačena“ v malém objemu, což způsobilo výbuch (podle jiných hypotéz se temná energie může projevit pouze na velké vzdálenosti).
Podle výpočtů je přes 70 % hmoty ve vesmíru temná energie (pokud energii převedeme na hmotu podle Einsteinova vzorce), přes 20 % temná hmota a jen asi 5 % obyčejná hmota.
Pojmy prostoru a času tvoří základ fyziky . Podle klasické fyziky založené na Newtonových zákonech se fyzikální interakce odvíjejí v nekonečném trojrozměrném prostoru - tzv. absolutním prostoru, ve kterém lze čas měřit univerzálními hodinami (absolutní čas).
Na počátku dvacátého století vědci objevili některé nesrovnalosti v newtonovské fyzice. Zejména fyzici nedokázali vysvětlit, jak rychlost světla zůstává konstantní bez ohledu na to, zda se pozorovatel pohybuje. Albert Einstein vyřešil tento paradox ve své speciální teorii relativity .
Podle teorie relativity jsou prostor a čas relativní - výsledky měření délky a času závisí na tom, zda se pozorovatel pohybuje nebo ne. Tyto efekty se projevují například nutností korigovat hodiny na navigačních satelitech GPS .
Na základě Einsteinovy teorie vytvořil Hermann Minkowski elegantní teorii popisující prostor a čas jako 4rozměrný časoprostor (Minkowskiho prostor). V časoprostoru jsou vzdálenosti (přesněji hypervzdálenosti, protože zahrnují čas jako jednu ze souřadnic) absolutní: jsou stejné pro každého pozorovatele.
Po vytvoření speciální teorie relativity ji Einstein zobecnil do obecné teorie relativity , včetně gravitace . Podle obecné teorie relativity masivní tělesa ohýbají časoprostor, což způsobuje gravitační interakce. Přitom povaha gravitace a zrychlení je stejná – zrychlení nebo gravitaci můžeme cítit, pokud provedeme křivočarý pohyb v časoprostoru.
Moderní fyzika stojí před úkolem vytvořit obecnou teorii, která kombinuje kvantovou teorii pole a teorii relativity. To by umožnilo vysvětlit procesy probíhající v černých dírách a možná i mechanismus velkého třesku .
Podle Newtona je prázdný prostor skutečnou entitou . Podle Leibniz-Machovy interpretace jsou skutečnou podstatou pouze hmotné předměty. Z toho vyplývá, že písek se nebude rozptylovat, protože jeho poloha vůči desce se nemění (to znamená, že se v referenční soustavě rotující s deskou nic neděje). Rozpor se zkušeností je přitom vysvětlován tím, že ve skutečnosti Vesmír není prázdný, ale celý soubor hmotných objektů tvoří gravitační pole, vůči němuž se deska otáčí. Einstein zpočátku věřil, že Leibniz-Machův výklad je správný, ale v druhé polovině svého života se přiklonil k názoru, že časoprostor je skutečná entita.
Podle experimentálních dat má (běžný) prostor našeho Vesmíru na velké vzdálenosti nulové nebo velmi malé kladné zakřivení . To se vysvětluje rychlou expanzí vesmíru v počátečním okamžiku, v důsledku čehož se prvky zakřivení prostoru vyrovnaly (viz inflační model vesmíru ).
V našem Vesmíru má prostor tři rozměry (podle některých teorií existují další dimenze v mikrovzdálenostech) a čas je jeden.
Čas se pohybuje pouze jedním směrem (" šipka času "), ačkoli fyzikální vzorce jsou symetrické vzhledem ke směru času [12] s výjimkou termodynamiky . Jedno vysvětlení jednosměrnosti času je založeno na druhém termodynamickém zákonu , podle kterého se entropie může pouze zvětšovat, a proto určuje směr času. Růst entropie je vysvětlován pravděpodobnostními důvody: na úrovni interakce elementárních částic jsou všechny fyzikální procesy reverzibilní, ale pravděpodobnost řetězce událostí v „dopředném“ a „zpětném“ směru může být různá. Díky tomuto pravděpodobnostnímu rozdílu můžeme události minulosti posuzovat s větší jistotou a jistotou než události budoucí. Podle jiné hypotézy je redukce vlnové funkce nevratná a určuje tedy směr času (mnoho fyziků však pochybuje, že redukce je skutečný fyzikální proces). Někteří vědci se snaží oba přístupy sladit v rámci teorie dekoherence : při dekoherenci dochází ke ztrátě informací o většině předchozích kvantových stavů, proto je tento proces v čase nevratný.
Vakuum není absolutní prázdnota. V souladu s kvantovou teorií pole dochází ve vakuu ke kvantovým fluktuacím fyzikálních polí kolem nuly, neustále se rodí a umírají virtuální částice , které se za určitých podmínek mohou proměnit ve skutečné. Přítomnost fluktuací v prázdném prostoru je potvrzena experimentálně (viz Casimirův efekt ).
Podle některých teorií může být vakuum v různých stavech s různou energetickou hladinou. Podle jedné z hypotéz je vakuum vyplněno Higgsovým polem („zbytky“ inflatonového pole zachovaného po velkém třesku ), které je zodpovědné za projevy gravitace a přítomnost temné energie.
Některé z těchto předpovědí teorie pole již byly úspěšně potvrzeny experimentem. Casimirův jev [13] a Lambův posun atomárních hladin jsou tedy vysvětlovány nulovými oscilacemi elektromagnetického pole ve fyzikálním vakuu. Moderní fyzikální teorie jsou založeny na některých jiných představách o vakuu. Například existence vícenásobných vakuových stavů ( falešná vakua zmíněná výše ) je jedním z hlavních základů inflační teorie velkého třesku .
Elementární částice jsou mikroobjekty, které nelze rozdělit na jednotlivé části, které mohou existovat nezávisle.
Některé elementární částice ( elektron , neutrino , kvarky atd.) jsou v současnosti považovány za bezstrukturní a jsou považovány za primární fundamentální částice [14] . Ostatní elementární částice (tzv. složené částice , včetně částic, které tvoří jádro atomu - protony a neutrony ) se skládají z elementárních částic „nižšího řádu“, ale přesto je podle moderních koncepcí nelze oddělit. jsou rozděleny do samostatných částí kvůli efektu omezení . Například neutron se skládá ze tří kvarků , které neexistují ve volném stavu, ale mohou se přeměnit na jiné částice (kvarky se přitahují tím silnější, čím jsou od sebe dále a není možné je oddělit).
Celkem bylo spolu s antičásticemi objeveno více než 350 elementárních částic. Z nich jsou stabilní fotonové, elektronové a mionové neutrino, elektron, proton a jejich antičástice. Zbývající elementární částice se spontánně rozpadají podle exponenciálního zákona s časovou konstantou od přibližně 1000 sekund (pro volný neutron ) do zanedbatelného zlomku sekundy (od 10 −24 do 10 −22 s pro rezonance ). Vzhledem k široké škále elementárních částic jsou jejich velikosti velmi rozdílné, ale ne všechny částice byly přesně určeny.
Podle Standardního modelu se veškerá hmota (včetně světla) skládá z 12 základních částic hmoty (6 leptonů a 6 kvarků - nepočítaje odpovídající antičástice) a 12 interakčních nosných částic (8 gluonů , 3 kalibrační bosony , jeden foton ).
Všechny elementární částice se vyznačují korpuskulárním vlnovým dualismem : na jedné straně jsou částice jednotlivé nedělitelné objekty, na druhé straně je pravděpodobnost jejich detekce „rozmazaná“ v prostoru („rozmazání“ je základní povahy a není jen matematická abstrakce, tento fakt ilustruje např. experiment se současným průchodem fotonu dvěma štěrbinami najednou ). Za určitých podmínek může takové „rozmazávání“ nabývat i makroskopických rozměrů.
Kvantová mechanika popisuje částici pomocí takzvané vlnové funkce , jejíž fyzikální význam je stále nejasný. Druhá mocnina jejího modulu neurčuje přesně, kde se částice nachází, ale kde by mohla být a s jakou pravděpodobností. Chování částic má tedy zásadně pravděpodobnostní povahu: kvůli „rozmazávání“ pravděpodobnosti detekce částice v prostoru nemůžeme s naprostou jistotou určit její polohu a hybnost (viz princip neurčitosti ). Ale v makrokosmu je dualismus bezvýznamný.
Při experimentálním určování přesné polohy částice je vlnová funkce redukována , to znamená, že během procesu měření se „rozmazaná“ částice v okamžiku měření promění v „nerozmazanou“ částici s jedním z náhodně rozložených interakčních parametrů, tento proces se také nazývá „kolaps“ částice. Redukce je okamžitý proces (realizovaný nad rychlostí světla), takže jej mnoho fyziků nepovažuje za skutečný proces, ale za matematickou metodu popisu. Podobný mechanismus funguje v experimentech se zapletenými částicemi (viz kvantové zapletení ). Experimentální data zároveň umožňují mnoha vědcům tvrdit, že tyto okamžité procesy (včetně vztahu mezi prostorově oddělenými provázanými částicemi) jsou skutečné povahy. V tomto případě se informace nepřenáší a teorie relativity není porušena.
Důvody, proč existuje takový soubor částic, důvody přítomnosti hmoty v některých z nich a řada dalších parametrů, jsou stále neznámé. Fyzika stojí před úkolem sestrojit teorii, ve které by vlastnosti částic vyplývaly z vlastností vakua.
Jedním z pokusů o vybudování univerzální teorie byla teorie strun , ve které jsou základními elementárními částicemi jednorozměrné objekty (struny), které se liší pouze svou geometrií.
V přírodě existují čtyři základní síly a všechny fyzikální jevy jsou způsobeny pouze čtyřmi typy interakcí (v sestupném pořadí síly):
Podle nejnovějších teorií k interakci dochází v důsledku přenosu interakční nosné částice mezi interagujícími částicemi. Například k elektromagnetické interakci mezi dvěma elektrony dochází v důsledku přenosu fotonu mezi nimi. Povaha gravitační interakce není stále přesně známa, pravděpodobně k ní dochází v důsledku přenosu hypotetických gravitonových částic .
Mnoho teoretických fyziků se domnívá, že ve skutečnosti existuje v přírodě pouze jedna interakce, která se může projevovat ve čtyřech formách (stejně jako celá řada chemických reakcí je různými projevy stejných kvantových efektů). Úkolem fundamentální fyziky je proto rozvoj teorie „velkého sjednocení“ interakcí. K dnešnímu dni byla vyvinuta pouze teorie elektroslabé interakce , která kombinuje slabé a elektromagnetické interakce.
Předpokládá se, že v okamžiku velkého třesku došlo k jediné interakci, která byla v prvních okamžicích existence našeho světa rozdělena na čtyři.
Hmota, se kterou se setkáváme v každodenním životě, se skládá z atomů . Složení atomů zahrnuje atomové jádro, sestávající z protonů a neutronů , stejně jako elektrony , "blikající" kolem jádra ( kvantová mechanika používá pojem "elektronový mrak"). Protony a neutrony označují hadrony (které se skládají z kvarků ). V laboratorních podmínkách bylo možné získat " exotické atomy ", skládající se z dalších elementárních částic (například pionium a mionium , mezi které patří pion a mion .).
Atomy každého chemického prvku mají ve svém složení stejný počet protonů, který se nazývá atomové číslo nebo jaderný náboj. Počet neutronů se však může lišit, takže jeden chemický prvek může být reprezentován více izotopy . V současné době je známo přes 110 prvků, z nichž nejhmotnější jsou nestabilní (viz také Periodická tabulka ).
Atomy se mohou vzájemně ovlivňovat a vytvářet chemické sloučeniny . K interakci dochází na úrovni jejich elektronových obalů. Chemické látky jsou velmi rozmanité.
Věda dosud nevyřešila problém přesné předpovědi fyzikálních vlastností chemikálií.
V 19. století se věřilo, že atomy jsou primárními „stavebními kameny“ struktury hmoty. Nicméně i nyní zůstává otevřená otázka, zda existuje limit pro dělení hmoty, o kterém mluvil Demokritos (viz atomismus ).
Podle definice akademika Ruské akademie věd E. M. Galimova je život fenoménem rostoucího a zděděného uspořádání zhmotněného v organismech, který je za určitých podmínek vlastní evoluci uhlíkových sloučenin. Všechny živé organismy se vyznačují izolací od okolí, schopností se reprodukovat, fungováním prostřednictvím výměny hmoty a energie s okolím, schopností se měnit a adaptovat, schopností vnímat signály a schopností na ně reagovat. [patnáct]
Živé organismy se skládají z organické hmoty , vody a minerálních sloučenin. Fenotyp (soubor vnějších a vnitřních znaků) organismu je určen především souborem jeho genů , ve kterých je zaznamenána většina dědičných informací. Počet genů se může lišit od několika genů u nejjednodušších virů až po desítky tisíc u vyšších organismů (asi 30 000 u lidí).
Nositelem genetické informace je DNA – složitá organická molekula ve formě dvoušroubovice. Informace na něm jsou „zaznamenány“ ve formě sekvence nukleotidů , jejichž je polymerem. Genetický kód určuje tvorbu bílkovin (z nichž se skládají převážně živé organismy) na základě informací obsažených v DNA. Genetický kód používá pouze 4 „písmena“ – nukleotidy; kód je stejný pro všechny suchozemské organismy. Existuje jen velmi málo výjimek z tohoto pravidla, které jsou modifikacemi jednoho kódu (například metylace jednotlivých nukleotidů).
Genetický kód určuje pořadí, ve kterém jsou syntetizovány proteiny, které tvoří všechny živé organismy.
Genetická informace je realizována během genové exprese v procesech transkripce a translace . K přenosu genetické informace z mateřské buňky do dceřiných buněk dochází v důsledku replikace (kopírování DNA komplexem enzymů).
Kromě genů obsahuje DNA nekódující oblasti. Některé z nich plní regulační funkci (zesilovače, tlumiče); funkce ostatních je zatím neznámá.
Genetika udělala impozantní pokrok. Vědci jsou schopni zavést geny některých organismů do genomů jiných, klonovat živé bytosti, „zapnout“ a „vypnout“ určité geny a mnoho dalšího. To přináší morální problémy .
K rozvoji života na Zemi, včetně komplikací živých organismů, dochází v důsledku nepředvídatelných mutací a následného přirozeného výběru nejúspěšnějších z nich. [16]
Vývoj tak složitých adaptací, jako je oko , v důsledku „náhodných“ změn, se může zdát neuvěřitelný. Analýza primitivních biologických druhů a paleontologická data však ukazují, že k evoluci i těch nejsložitějších orgánů došlo prostřednictvím řetězce malých změn, z nichž každá samostatně nepředstavuje nic neobvyklého. Počítačové modelování vývoje oka vedlo k závěru, že jeho vývoj by mohl probíhat ještě rychleji, než tomu bylo ve skutečnosti [17]
Obecně platí, že evoluce, změny v systémech jsou základní vlastností přírody, reprodukovatelné v laboratoři. U otevřených systémů to není v rozporu se zákonem rostoucí entropie . Procesy spontánních komplikací studuje nauka o synergetice . Jedním z příkladů evoluce neživých systémů je vznik desítek atomů založených pouze na třech částicích a vznik miliard složitých chemických látek založených na atomech.
Historie života na ZemiPůvod života na Zemi není dosud zcela vyřešeným problémem. Existují pouze dvě teorie o původu života: spontánnímu vzniku života - životu předcházela chemická evoluce , a zavedení života z vesmíru. Ten však neřeší problém vzniku života, protože nechává otevřenou otázku, kde přesně a jak život ve vesmíru vznikl [18] :253 .
Podle paleontologických údajů se první prokaryota ( bakterie ) objevila asi před 4 miliardami let. První eukaryota (buňky s jádrem) vznikla asi před 2 miliardami let jako výsledek, podle jedné z nejběžnějších teorií, prokaryotické symbiózy . První mnohobuněčné organismy se objevily asi před 1 miliardou let jako výsledek symbiózy eukaryot. Asi před 600 miliony let se objevilo mnoho známých zvířat (například ryby, členovci atd.). Před 400 miliony let přišel na pevninu život. Stromy (s tvrdými vlákny) a plazi se objevili před 300 miliony let, dinosauři a savci snášející vajíčka před 200 miliony let, dinosauři vymřeli před 65 miliony let a objevili se placentární savci , moderní člověk se objevil asi před 100 tisíci lety (viz Geochronologická stupnice a stránka "Historie vývoje života" ).
Šest hlavních strukturálních úrovní života:
K divergenci předků moderních lidoopů a lidí došlo asi před 15 miliony let. Přibližně před 5 miliony let se objevili první hominidi - Australopithecus . Formování „lidských“ znaků probíhalo současně u několika druhů hominidů (takový paralelismus byl opakovaně pozorován v historii evolučních změn).
Asi před 2,5 miliony let se od Australopitheka oddělil první zástupce rodu Homo , zručný člověk ( Homo habilis ), který již uměl vyrábět kamenné nástroje . Před 1,6 miliony let byl Homo habilis nahrazen Homo erectus ( Pithecanthropus ) se zvětšeným mozkem. Moderní člověk (Cro-Magnon) se objevil asi před 100 tisíci lety v Africe. Přibližně před 60 - 40 tisíci lety se kromaňonci přestěhovali do Asie a postupně se usadili ve všech částech světa s výjimkou Antarktidy a vytlačili jiný typ lidí - neandrtálce , kteří vymřeli asi před 30 tisíci lety. Všechny části světa, včetně Austrálie a odlehlých ostrovů Oceánie, Jižní Ameriky, byly osídleny lidmi dávno před velkými geografickými objevy Kolumba , Magellana a dalších evropských cestovatelů v 15. - 16. století našeho letopočtu.
U lidí se v mnohem větší míře než u jiných zvířat rozvíjí abstraktní myšlení a schopnost zobecňovat.
Nejdůležitějším úspěchem moderního člověka, který ho v mnoha ohledech odlišuje od ostatních zvířat, byl rozvoj výměny informací prostřednictvím ústní řeči. To umožnilo lidem hromadit kulturní úspěchy, včetně zlepšování metod výroby a používání nástrojů z generace na generaci.
Vynález písma , vyrobený 4 - 3 tisíce let před naším letopočtem. E. v rozhraní Tigridu a Eufratu (na území moderního Iráku) a ve starověkém Egyptě výrazně urychlil technologický pokrok , neboť umožňoval přenos nashromážděných znalostí bez přímého kontaktu.
Obecně lze říci, že v každé fázi vývoje vědy nazýváme elementárními částicemi struktury, které neznáme a které považujeme za bodové částice.
Fermi E. Přednášky o atomové fyzice // M: IL, 1952. - S. 9.