Предмет естествознания и проблемы моделирования, страница 7

Мегамир – следующий уровень организации материи. Это – мир огромных космических масштабов и скоростей, в котором расстояние измеряется световыми годами, а время существования – миллионами и миллиардами лет. Это мир галактик и их скоплений, звезд  и планет, где в космическое пространство выбрасывается огромное количество энергии, и путешествуют такие странники как кометы, астероиды.

Высшие уровни организации материи нельзя сводить к низшим, поскольку с каждым новым уровнем появляются такие особенности, которых нет на предыдущих.

Микромир, макромир и мегамир теснейшим образом взаимосвязаны. Во всех мирах существуют общие правила «игры». К таким правилам относятся законы сохранения (неизменность некоторых физических величин во времени) и законы симметрии (неизменность некоторых физических величин в пространстве).

К законам сохранения, например, относятся: 1) закон сохранения момента движения, 2) углового момента, 3) закон сохранения массы, 4) закон сохранения энергии и другие.

«Момент» переводится с латинского языка как «движение». Суть этого закона в том, что в процессе столкновения тел некоторый аспект движения не меняется, то есть он не приобретается и не теряется. Мы можем сказать, что никогда, ни при каких условиях не наблюдали нарушение этого закона.

Угловым моментом (моментом вращения) обладают тела, совершающее круговое движение вокруг собственной оси, либо вокруг какого-нибудь другого тела. Общий момент вращения Вселенной остается постоянным.

Эти два момента не зависимы друг от друга и не взаимозаменяемы.

Закон сохранения массы означает, что в пределах замкнутой системы некоторые тела могут терять массу, а другие – наращивать, но общая масса системы остается постоянной.

Постепенно в науке было разработано понятие «энергия» (в переводе с греческого – означает «содержащий работу») как свойство тела, дающее ему возможность совершать работу. Различные явления, способные совершать работу (тепло, движение, свет, звук, электричество, магнетизм, химические изменения) стали считаться различными формами энергии. Оказалось, что одна форма энергии может преобразовываться в другую, и при этом в любой замкнутой системе общая энергия всех форм постоянна.

В 1905 году А. Эйнштейн доказал, что масса может преобразовываться в определенное количество энергии и наоборот. По этой причине закон сохранения массы исчез как отдельный закон, и сейчас речь идет только о законе сохранения энергии, а масса представляет собой одну из форм энергии. Энергия – наиболее важное свойство, которым обладает Вселенная, и закон сохранения энергии рассматривается некоторыми учеными как самый основной из всех законов природы.

Под симметрией понимается свойство какого-либо объекта совпадать с самим собой в результате некоторых преобразований.

В повседневном языке под «симметрией» часто понимается пропорциональность, а в математике – форма является симметричной, если она после отображения, поворота, сдвига, увеличения или уменьшения выглядит в точности такой же. Например, в животном мире распространена зеркальная симметрия (лево-правая) (крылья бабочки); вращательная симметрия – (цветы, морские звезды). Некоторые предметы отличаются правильным видом самоподобия, их малые части являются миниатюрными подобиями целого (лист папоротника или снежинка).

Хотя разные события могут происходить в разных местах и в разное время, но управляющие этими событиями законы, тем не менее, должны быть идентичными.

Однако в настоящее время уже известно, что происходит и нарушение симметрии, например, в микромире. Так, при распадах элементарных частиц наблюдается образование пар частица-античастица. Однако мы знаем, что наш мир состоит из вещества. Тогда куда же девается антивещество?

В живой природе также наблюдается асимметрия. Она может быть как структурной, так и функциональной. Например, организмы состоят из асимметричных молекул (структурная асимметрия). По своему строению мозг человека выглядит симметричным, состоящим из двух одинаковых полушарий, но выполняющих различные функции, и, следовательно, наблюдается функциональная асимметрия. Молекула ДНК состоит из двух цепей, внешне сходных, но функционально асимметричных – одна является смысловой, другая – матрицей.