Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Закон'
Метафизика Артура Шопенгауэра: мир как воля и представление, закон достаточного основания. Предмет философии. Натурфилософия. «Идеи» как объект искус...полностью>>
'Документ'
Как правило, все резюме отражают лишь малую часть того, что в реальности вы делали и умеете делать. Обязательно учитывайте тот факт, что в первую очер...полностью>>
'Конкурс'
1.1.Региональный конкурс профессионального мастерства работников сферы государственной молодежной политики (далее - Конкурс) направлен на повышение п...полностью>>
'Документ'
каким способом, каковы результаты Условия найма Форма найма (трудовой договор, наем на штатную должность) Наличие и длительность испытательного срока...полностью>>

Cols=2 gutter=24> 2004/№2 Засновники

Главная > Диплом
Сохрани ссылку в одной из сетей:

2004/№2


Засновники:

Головне управління освіти

і науки Львівської

облдержадміністрації

Львівський обласний інститут

післядипломної педагогічної освіти

Науково-редакційна рада:

М.Барна (голова)

Б.Біляк

О.Гірний

О.Дуда

Л.Мазур

І.Приходько

Головний редактор:

Н.Пастушенко

Редакційна колегія:

І.Підласий

В.Кемінь

М.Савчин

О.Сергеєв

Л.Романишина

Д.Герцюк

Р.Шиян

В.Маслов

Заступник головного редактора:

М.Кацюба

Літературний редактор:

Я.Сенчишин

Коректор:

В.Станкевич-Іванова

Технічний редактор:

Г.Грицишин

Дизайн та верстка:

Т.Козак

Адреса редакційної колегії:

Львів-79007, Огієнка, 18 - а,

тел. 72-47-73, 74-23-87,

72-95-05

Е-таіl:

Редакційна рада

розглядає рукописи

обсягом до 20 сторінок, роздруковані

з дискети у форматі А-4 (додається)

через два міжрядкові інтервали.

Автори статей подають також:

повні відомості про себе,

ким і де працюють або

навча­ються,

фото розміром 6 см х 9 см,

домашню адресу з поштовим індексом.

ЗМІСТ

наука – школі

Богдан Новосядлий

Основи і становлення сучасної космології ....................................... 3

екологічна освіта

Семен Кукурудза

Природно-заповідний фонд України як складова європейскої екомережі............................................................................................ 13

Микола Назарук, Орислава Турчинська

Проблеми формування екологічного світогляду на уроках географії.............................................................................................. 18

Методика. практика. досвід

Марія Савчин

Структура навченості як методологічна основа оцінювання навчальних досягнень учнів і формування хімічних компетентностей ................................................................................ 22

Наталія Косик

Абстрактне мислення в географії .................................................... 28

Дарія Хохлова

Комунікативна взаємодія вчителя з учнями з елементами суґестії у навчально-виховному процесі............................................................33

Марія Процай

Конструктивний підхід у викладанні шкільної географії за ведучої ролі екологічного виховання .............................................................39

Слово про вчителя

Неля Кінзерська

Хімічні властивості та застосування нітратної кислоти (хіміко-екологічна гра) конспект уроку)...................................................................42

Всюдисущий кремній (урок-подорож) ..............................................44

Поетична сторінка Нелі Кінзерської ............................................... 47

Людмила Назарків

Електричний струм у різних середовищах (конспект інтегрованого (бінарного) уроку з фізики в 10 класі) ....................................................48

Редакція зберігає

за собою право

на редагування і скорочення статей. Думки авторів

не завжди збігаються

з точкою зору редакції.

За достовірність фактів,

цитат, імен, назв та інших відомостей відповідають автори.

Статті не рецензуються і не повертаються.

Редакція приймає благодійні внески, а також замовлення на випуск тематичного номера, окремого розділу або вміщення реклами за кошти замовника.

Посилання на публікації

Педагогічної думки” обовязкові.

Редакція і видавець не несуть відповідальності за достовірність інформації в рекламних матеріалах.

Відповідальність за зміст реклами несе рекламодавець.

Свідоцтво про державну

реєстрацію

серія КВ №6917 від

30.01.2003р.

Рекомендовано до друку вченою радою Львівського обласного інституту післядипломної педагогічної освіти

(Протокол №

від ..... 2004 року)

Інформаційні технології

Лілія Палюшок, Назарій Яремчук, Юрій Семен

Використання програм CHART та BLOK у навчальному процесі 56

Валерій Семенюк

Застосування операційної системи Linux в освіті ………..……… 62

Здорова дитина – міцна держава

Ніна Новикова

Школи сприяння здоров’ю як один з важливих напрямків діяльності педагогів Львівщини. ……………………………..……69

Ігор Петришак

І ти можеш стати олімпійцем. Веселі старти ………...……………75

з педагогічної спадщини

Ліліана Кудрик

Проблема духовного розвитку людини і народу у філософсько-педагогічній спадщині Івана Огієнка (митрополита Іларіона) ..... 81

нам пишуть

Ілья Гельфгат

Створення ситуацій “глухого кута” як активізуюча методика .....91

Борис Кремінський

Інтелектуальні учнівські змагання в Україні ..................................92

Олег Желюк

Збудуймо телескоп .............................................................................94

НАУКа – школі


Богдан Новосядлий

Основи і становлення сучасної космології

Астрономічна обсерваторія

Львівського національного

університету імені Івана Франка

вул. Кирила і Мефодія, 8,

79005 м. Львів

Яким є наш Всесвіт? Як далеко простягаються звичні галактики і квазари? Як довго існує Світ, в якому ми живемо? Як Він виник? І яка Його доля – минула, сучасна, майбутня?

Відповіді на поставлені запитання вчені шукають сьогодні на стику фізики явищ у найменших масштабах мікросвіту, та фізики явищ у найбільших – Мегасвіту, який включає масштаби від галактик до розмірів Всесвіту як цілого. Ця галузь знань сьогодні дуже активно розвивається як у плані теоретичних досліджень, так і в плані постановки експериментів та їх реалізації. Вона ще не має усталеної назви: "Фізична космологія", "КосмоМікроФізика", "Космоло-гія і фізика елементарних частинок" найчасті-ше звучать у назвах наукових конференцій та праць, напрямків досліджень і навчальних програм для молодих науковців. Основи чи принципи цієї галузі знань можна знайти у монографіях, підручниках, посібниках та науково-популярних виданнях, які вийшли і виходять за кордоном і практично недоступні студентам, аспірантам і науковцям в Україні. Прикладом таких книг можуть бути [1-7], в яких викладені основи цієї галузі знань, яку називатимемо сучасною космологією. У цій короткій статті я можу зазначити лише основні досягнення сучасної космології, яка уже є надбанням духовної культури нашого суспільства, а також етапи її становлення та проблеми, над якими ще працюють учені.

Спостережувальні основи сучасної космології

На основі спостережень, експериментів та фізичних теорій, перевірених у лаборато-ріях, можна сформулювати фундаментальні властивості нашого Всесвіту, які лежать в основі сучасної космології:

1) Нестаціонарність спостережуваного Всесвіту: він розширюється згідно закону Габбла υ = H0r, що проявляється у явищі розбігання галактик, яке реєструється за зміщенням ліній у їх спектрах. Приблизно t0 ~ H0-1 років тому, коли вся спостережувана у Всесвіті речовина була зібрана в кульці діаметром ~ 1 см і перебувала у надщільному стані, "стався Великий вибух", з якого розпочалось розширення.

2) Ізотропність просторового розподілу поза-галактичних об'єктів, властивостей світної речовини та значень фізичних констант.

3) Однорідність (за масовою густиною, морфологічними типами, співвідношенням хімічних елементів) просторового розподі-лу галактик у великих масштабах (≥ 10h-1Mpc). З ростом масштабу згладжування локальні відхилення параметрів від серед-ніх зменшуються.

4) Структурованість Всесвіту на масштабах ≥ 100h-1Mpc. Елементами структури є галактики, групи галактик, скупчення, надскупчення, великі порожнини і т.зв. “чарункова” структура Всесвіту.

5) Існування реліктового випромінювання, планківський розподіл якого вказує на "гарячий початок" Великого вибуху та визначальну роль цього випромінювання у динаміці розширення Всесвіту на ранніх етапах його еволюції.

6) Висока ізотропія реліктового випро-мінювання – відхилення параметрів енер-гетичного розподілу від середніх не перевищує тисячних долей відсотка у всіх кутових масштабах, включаючи масштаби більші за розміри причинно-зв'язаних областей на момент космологічної ре-комбінації, коли воно "відірвалось" від речовини.

7) Сталість відношення вмісту гелію та його ізотопів до вмісту водню у зорях, галактиках і квазарах вказує на їх космологічне (дозоряне) формування.

8) Евклідовість 3-простору нашого Всесвіту. Кривизна всього доступного для спостережень 3-простору близька до нуля. В минулому таке відхилення, якщо воно є взагалі, було ще меншим. Проте у над-щільному стані початку Великого вибуху ймовірність реалізації саме такого одного значення кривизни у величезному числі причинно незв'язаних областей є надзви-чайно малою. Вказує на існування фізич-них процесів у ранньому Всесвіті, які "розгладжували первинні складки", зумов-лені квантовими властивостями матерії та простору-часу у планківських масштабах.

9) Відсутність магнітних монополів на Землі та ознак їх можливого існування в ближньому і далекому космосі. Їх існуван-ня передбачається більшістю теорій Вели-кого об'єднання, які узгоджуються із даними експериментів на сучасних при-скорювачах елементарних частинок.

10) Наявність темної матерії, яка проявляє себе тільки гравітаційним впливом на розподіл та рух світної речовини у галактиках, скупченнях галактик, у міжга-лактичному просторі. Масова густина цієї складової матерії значно більша від світної речовини. Природа її невідома.

11) Зростання темпу розбігання галактик, яке спостерігається по наднових Iа, вказує на існування "космологічної гравітаційно відштовхуючої сили". Вона переважає само-гравітацію речовини, яка сповільнює розши-рення, і вказує на існування силового поля або темної енергії невідомої природи.

Ці та інші фундаментальні властивості нашого Всесвіту лягли в основу сучасних космологічних моделей. Їх основними рисами є:

I) сучасний стан розбігання галактик описується рівняннями Айнштайна для однорідного ізотропного Всесвіту, запов-неного звичайною баріонною речовиною, випромінюванням, темною матерією, яка кластеризується, та темною енергією, яка не кластеризується;

II) на ранньому етапі еволюції Всесвіт пройшов через фазу дуже швидкого (експоненціального) розширення, яка на-ближено описується моделлю де Сіттера і називається інфляційною стадією;

III) спостережувана область Всесвіту розвинулась із однієї причинно-зв'язаної перед початком інфляції області простору часу, яка розтягнулась у період інфляції та в наступну епоху космологічного розши-рення до розмірів сучасного горизонту частинки чи значно більших;

IV) спостережувана великомасштабна струк-тура Всесвіту є наслідком розвитку квантових флюктуацій метрики простору-часу, зґенерованих до чи в період інфляції і розтягнутих до сучасних спостережува-них масштабів.

Основні етапи становлення сучасної космології

Теоретичні основи сучасної фізичної космології були закладені на початку XX-го століття. Цей період був означений кризою класичної фізики та створенням основ нової фізики – теорії відносності та квантової фізи-ки. У той самий час зароджувалась позагалак-тична астрономія: галактики ще не були відкритими, але їх образ уже витав в умах астрономів. Уявлення про Всесвіт були досить спекулятивними. Його уявляли як острів зірок, оточений нескінченним і незмін-ним у часі простором. Нескінченність Всесві-ту і його незмінність у часі постулювалися як філософські принципи.

Айнштайн першим у 1917 році застосував рівняння загальної теорії відносно-сті, "вгадані" ним у 1916 р. [8].

(в яких ліва частина визначена 4-тензором кривизни Річчі Rik і метричним тензором qik простору-часу, а права – тензором енергії-імпульсу "гравітуючої" речовини Tik) до аналізу динаміки Всесвіту як цілого. У [9] він здійснив аналіз на предмет існування стаціонарних розв'язків для однорідного ізотропного Всесвіту. На його велике здиву-вання і всупереч його філософським переко-нанням рівняння не мало таких розв'язків, а отже, виявилось несумісним із уявленням про незмінність Всесвіту у часі, його "вічність". Цього для Айнштайна було достатньо, щоб "руками підправити" рівняння – ввести в праву частину тензор енергії-імпульсу "антигравітуючої" речовини. (Під "гра-вітуючою" речовиною слід розуміти таку, яка самопритягується, а під "антигравітуючою" таку, що "саморозштовхується".) Для цього він дописав у рівняння константу, яка проявляла себе тільки на космологічних масштабах і начебто забезпечувала стаціо-нарність – зрівноважувала самопритягання матерії. Так вперше було запропоновано гіпо-тезу про космологічну константу. Їй судилася “драматична доля” – до неї ще не раз поверталися для вирішення проблем узгодження теорії і спостережень і відкидали, коли знаходили простіше пояснення. Проте, вона пережила свого творця і ХХ-е століття... Російський математик Олександр Фрідман у 1922-ому році довів [10], що стаціонарні розв'язки не властиві ні рівнянням Айнштайна 1916-го року, ні його "підправле-ному" рівнянню 1917-го. О. Фрідман вперше на основі рівнянь Айнштайна записав повну систему рівнянь еволюції однорідного ізотропного Всевіту, розв'язав їх і довів, що такий Всесвіт є нестаціонарним. Айнштайн згодом визнав свою помилку, назвавши ідею введення космологічної сталої найбільшою помилкою свого життя. Моделі Фрідмана дотепер є основою теорії будови і еволюції Всесвіту.

Теоретичний висновок про нестаціонар-ність Всесвіту, його еволюцію, мав на той час революційне світоглядне значення і викликав жваві дискусії. Його підтвердження через кілька років Габблом [11] у перших спостереженнях явища розбігання галактик зіграло вирішальну роль для загального прийняття еволюційної моделі. Важливим було не тільки відкриття розбігання, але й встановлення лінійної залежності швидкості віддалення галактики від відстані до неї з коефіцієнтом пропор-ційності однаковим у всіх напрямках і всюди – сталою Габбла:

υ = H0 ·l (2)

Аналізуюючи ті перші експериментальні дані про червоне зміщення ліній в спектрах не дуже то й далеких галактик, стає зрозуміло, що виявлення такої закономірності було практично випадковим внаслідок низької достовірності результатів тогочасних спосте-режень. Лінійність такої залежності вказує на трансляційну симетрію простору, тобто однорідність і ізотропність. А це – основне припущення чи принцип, на якому будується сучасна модель світу. Його називають ще космологічним принципом. Він отримав остаточне підтвердження спостереженнями у 2-ій половині ХХ століття. Звісно, однорід-ність та ізотропність простору має місце на великих масштабах, а на малих – панує очевидна неоднорідність структури у вигляді зір, галактик, скупчень галактик, порожнин в їх розподілі.

Один з висновків, котрі випливали з факту розширення – це існування синґу-лярного стану на початку розширення, який відразу став предметом жвавого обговорення. Але пояснити синґулярність довго не вдавалося.

У 1948-ому році Ґамов [12] висунув ідею “гарячого Всесвіту”, щоб пояснити синтез важких елементів за надзвичайно короткий час життя Всесвіту – коло 4 мільярдів років, який випливав із завищених тогочасних оцінок сталої Габбла H0  500 км/(Мпкс). Хоча покладені в основу розрахунків перерізи термоядерних реакцій були неточними, наявних відомостей стало достатньо для формулювання надзвичайно продуктивної ідеї. В рамках такої гіпотези середовище на ранніх стадіях мало перебувати у стані плазми з високими температурою і ступенем іонізації. З цього випливала необхідність існування великої концентрації реліктових фотонів, сучасна температура яких в 1956 році оцінювалась на рівні 5-6К. Цей мікрохвильовий космічний фон був зареєстрований в 1965-ому році випадково Пензіасом і Вільсоном [13] та інтерпретований як реліктове випромінюван-ня. Його розподіл за частотами описується формулою Планка з температурою 2.726К, а його інтенсивність така, що число квантів в одиниці об'єму перевищує середнє число протонів в ~108 разів!

З початком позагалактичних спостере-жень в 30-их роках було помічено, що швидкості галактик у скупченнях вказують на загальну масу скупчень значно більшу, аніж маса всієї світної речовини в них [14]. Невидима речовина отримала назву “темної”. З 70-их років аналогічну недостачу світної маси було помічено в зовнішніх областях спіральних галактик. До 80-их років під темною матерією мали на увазі звичайну речовину в невидимій формі, наприклад, газ, залишки зір, планети і т.д.

На початку 80-х років фізики-експериментатори запідозрили, що нейтрино мають масу спокою ~30 еВ. Оскільки реліктових нейтрино по концентрації в ~108 разів більше протонів, то цього достатньо, щоб вони були тою темною матерією, якої бракує. В епоху рівності густини матерії і випромінювання швидкості нейтрино були близькі до релятивістських, тому такий вид темної матерії отримав назву гарячої. Але в межах моделі з гарячою темною речовиною, через великі довжини вільного пробігу таких частинок, не вдавалось задовільно кількісно описати процес формування галактик та спостережуваної великомасштабної структу-ри Всесвіту. Хоча наступні експерименти не підтвердили такої величини маси спокою у нейтрино, експерименти кінця 90-х на нейтринному детекторі Супер Каміоканде [15] укріпили ті підозри і дали нижню межу на її значення ~ 0.04еВ. Верхня межа маси спокою нейтрино <1еВ на достатньо високо-му рівні достовірності ( 95.4%) встановлена на основі даних спостережувальної космо-логії – просторового розподілу галактик, скупчень галактик, їх функції мас та ін. Це значить, що нейтрино може складати не більше 10% густини темної матерії. А решта ~85-95%?

З середини 80-их прогрес у фізиці елементарних частинок примножив “зоопарк'' можливих кандидатів на темну матерію. Здобула популярність (і практично донині її утримує) холодна форма темної матерії, вперше запропонована П. Піблсом в 1982р. [16]. Частинки цієї форми матерії дере-лятивізувались під впливом розширення ще на ранніх стадіях еволюції Всесвіту, приймають участь у гравітаційній взаємодії і, можливо, слабкій. Ця модель темної матерії добре пояснює динаміку гало галактик, утворення галактик, скупчень галактик, їх властивості та спостережувану великомас-штабну структуру Всесвіту. Але, на жаль, попри наявність багатьох гіпотетичних частинок як кандидатів на елементне напов-нення цього виду темної матерії, реально таких частинок досі не виявлено. Попри їх досить загальні природні властивості (участь у гравітаційній і, можливо, слабкій взаємо-діях, здатність кластеризуватися, утворюючи протяжні гало об'єктів через беззіткнюваль-ний характер взаємодії на стадії колапсу) встановлено, що вони складають не менше 20-40% всієї густини енергії є (те саме, що й густини маси, оскільки є = mc2).

В 90-х роках астрофізики, озброївшись Космічним телескопом імені Габбла, реалізували тест “видима зоряна величина” – червоне зміщення. Його вдалося здійснити за допомогою наднових типу Ia, які можна виявляти в дуже далеких галактиках, і які, і це найважливіше, мають всюди однакові відомий блиск в момент спалаху і зміну блиску з часом. Результат виявився несподі-ваним: наш Всесвіт розширюється з приско-ренням, тобто швидкість розбігання галактик не гальмується самогравітацією, як очікува-лось, а навпаки – прискорюється. Яка сила "розпирає простір" і спонукає галактики до збільшення темпу розбігання? Космологи мали варіант відповіді вже давно – космологічна стала, запропонована Айштай-ном ще в 1917р. Її роль в розширенні Всесвіту, "розпиранні простору" вперше була зауважена в роботах де Сіттера 1917р. [17]. Проте фізики-теоретики вперто, і не без доказів, аргументували безпідставність її введення у фізику. Після перших майже одночасних публікацій результатів тесту двома групами астрофізиків [18,19] ставлення до неї змінилось. Тепер космологічну сталу розглядають як підвид темної енергії, що розподілений однорідно, не кластеризується (не скупчується) та має постійну у часі та однакову у просторі густину енергії, яка характеризується певним незвичним феноменологічним рівнянням стану, котре пов'язує тиск середовища із густиною енергії: P = – є. Її можна інтерпретувати як нульові квантові коливання густини енергії вакууму (див. огляди [20,21] та цитування в них).

Космологічна стала – перша спроба ввести у фізику нову сутність, яка заповнює Всесвіт і "розпирає" простір. Останнім часом до космології увійшов новий термін “квінтесенція'' або "пята сутність" на означення форми енергії, яку в найпрості-шому випадку феноменологічно можна опи-сати за допомогою космологічної константи. Таке введення дає змогу узгодити низькі динамічні оцінки густини зі спостережуваною плоскісністю 3-простору.



Скачать документ

Похожие документы:

Поиск не дал результатов..