Cilvēkam ir svarīgi saprast ne tikai to, kurā pasaulē viņš atrodas, bet arī to, kā šī pasaule radās. Vai bija kaut kas pirms laika un telpas, kas pastāv tagad. Kā uz viņa dzimtās planētas radās dzīvība, un pati planēta neparādījās no nekurienes.
Mūsdienu pasaulē ir izvirzītas daudzas teorijas par Zemes izskatu un dzīvības izcelsmi uz tās. Trūkstot iespēju pārbaudīt dažādu zinātnieku teorijas vai reliģiskos pasaules uzskatus, radās arvien dažādas hipotēzes. Viena no tām, kas tiks apspriesta, ir hipotēze, kas atbalsta stacionārus stāvokļus. Tas tika izstrādāts 19. gadsimta beigās un pastāv līdz šai dienai.
Definīcija
Līdzsvara stāvokļa hipotēze atbalsta uzskatu, ka Zeme nav veidojusies laika gaitā, bet vienmēr pastāvējusi un pastāvīgi atbalstījusi dzīvību. Ja planēta mainījās, tad tas bija diezgan nenozīmīgi: dzīvnieku un augu sugas neradās, un tāpat kāplanēta, vienmēr ir bijuši un vai nu izmira, vai mainīja to skaitu. Šo hipotēzi 1880. gadā izvirzīja vācu ārsts Tjerijs Viljams Preijers.
No kurienes radās teorija?
Pašlaik nav iespējams precīzi noteikt Zemes vecumu. Saskaņā ar pētījumu, kas balstīts uz atomu radioaktīvo sabrukšanu, planētas vecums ir aptuveni 4,6 miljardi gadu. Taču šī metode nav ideāla, kas ļauj lietpratējiem atbalstīt pierādījumus, ko sniedz līdzsvara stāvokļa teorija.
Šīs hipotēzes piekritējus ir saprātīgi saukt par adeptiem, nevis zinātniekiem. Saskaņā ar mūsdienu datiem eternisms (tā sauc stacionārā stāvokļa teoriju) ir vairāk filozofiska doktrīna, jo sekotāju postulāti ir līdzīgi austrumu reliģiju uzskatiem: jūdaisms, budisms - par mūžīgā pastāvēšanu. neradīts Visums.
Sekotāju uzskati
Atšķirībā no reliģiskajām mācībām, piekritējiem, kuri atbalsta visu Visuma objektu stacionāro stāvokļu teoriju, ir diezgan precīzi priekšstati par saviem uzskatiem:
- Zeme vienmēr ir pastāvējusi, kā arī dzīvība uz tās. Arī Visuma sākuma nebija (Lielā sprādziena un līdzīgu hipotēžu noliegšana), tā ir bijis vienmēr.
- Modifikācija notiek nelielā mērā un būtiski neietekmē organismu dzīvi.
- Jebkurai sugai ir tikai divi attīstības ceļi: skaita izmaiņas vai izzušana - sugas nepāriet jaunās formās, neattīstās un pat būtiski nemainās.
Viens no slavenākajiem zinātniekiem, kas atbalsta hipotēzi par stacionāruvalsts, bija Vladimirs Ivanovičs Vernadskis. Viņam patika atkārtot frāzi: "… Kosmosā nebija dzīvības sākuma, ko mēs novērojam, jo šim Kosmosam nebija sākuma. Visums ir mūžīgs, tāpat kā dzīvība tajā."
Visuma stacionārā stāvokļa teorija izskaidro tādus neatrisinātus jautājumus kā:
- kopu un zvaigžņu laikmets,
- viendabīgums un izotropija,
- relikvijas starojums,
- sarkanās nobīdes paradoksi attāliem objektiem, par kuriem joprojām nerimst zinātniskie strīdi.
Pierādījumi
Vispārējie pierādījumi par līdzsvara stāvokli ir balstīti uz domu, ka nogulumu (kaulu un atkritumproduktu) izzušana iežos ir izskaidrojama ar sugas vai populācijas lieluma palielināšanos vai pārstāvju migrāciju. uz vidi ar labvēlīgāku klimatu. Līdz šim nogulsnes slāņos netika saglabātas to pilnīgas sadalīšanās dēļ. Nav noliedzams, ka dažos augšņu veidos mirstīgās atliekas faktiski ir saglabājušās labāk, bet dažās sliktāk vai nemaz.
Pēc sekotāju domām, secinājumus par izzušanu palīdzēs izdarīt tikai dzīvo sugu izpēte.
Visizplatītākais pierādījums tam, ka pastāv stacionāri stāvokļi, ir koelakanti. Zinātnieku aprindās tie tika minēti kā piemērs pārejas sugai starp zivīm un abiniekiem. Vēl nesen tie tika uzskatīti par izmirušiem ap krīta perioda beigām - pirms 60-70 miljoniem gadu. Bet 1939. gadā pie krasta apm. Madagaskara tika noķerta dzīvā coelacanths pārstāve. Tādējādi tagad koelakants vairs netiek uzskatīts par pārejas formu.
Otrais pierādījums ir Arheopterikss. Bioloģijas mācību grāmatās šī būtne tiek pasniegta kā pārejas forma starp rāpuļiem un putniem. Tam bija apspalvojums un tas varēja lēkt no zara uz zaru lielos attālumos. Taču šī teorija sabruka, kad 1977. gadā Kolorādo tika atrastas putnu atliekas, kas neapšaubāmi bija vecāki par arheopteriksa kauliem. Līdz ar to ir pareizs pieņēmums, ka arheopterikss nebija ne pārejas forma, ne pirmais putns. Šajā brīdī līdzsvara stāvokļa hipotēze kļuva par teoriju.
Papildus šādiem spilgtiem piemēriem ir arī citi. Piemēram, līdzsvara stāvokļa teoriju apstiprina "izmirušie" un sastopami savvaļas lingulās (jūras brahiopodi), tuatarā vai tuatarā (lielā ķirzaka), solendonos (cirtas). Miljonu gadu laikā šīs sugas nav mainījušās no saviem fosilajiem senčiem.
Ar tādām paleontoloģiskām "kļūdām" pietiek. Pat tagad zinātnieki nevar precīzi pateikt, kura izmirusī suga varētu būt dzīvās sugas priekštece. Tieši šīs nepilnības paleontoloģijas mācībā noveda piekritējus pie idejas par stacionāra stāvokļa pastāvēšanu.
Statuss zinātnieku aprindās
Bet teorijas, kas balstītas uz citu cilvēku kļūdām, zinātnieku aprindās netiek pieņemtas. Stacionārie stāvokļi ir pretrunā ar mūsdienu astronomiskajiem pētījumiem. Stīvens Hokings savā grāmatā Īsa vēsturelaiks" atzīmē, ka, ja Visums patiešām attīstītos kādā "iedomātā laikā", tad nebūtu nekādu singularitāti.
Singularitāte astronomiskā nozīmē ir punkts, caur kuru nav iespējams novilkt taisnu līniju. Spilgts piemērs ir melnais caurums - reģions, kuru nevar atstāt pat gaisma, kas pārvietojas ar maksimālo zināmo ātrumu. Melnā cauruma centrs tiek uzskatīts par singularitāti - atomi ir saspiesti līdz bezgalībai.
Tādējādi zinātnieku aprindās šāda hipotēze ir filozofiska, taču tās ieguldījums citu teoriju attīstībā ir svarīgs. Tādējādi eternisma piekritēju arheologiem un paleontologiem uzdotie jautājumi liek zinātniekiem rūpīgāk pārskatīt savus pētījumus un vēlreiz pārbaudīt zinātniskos datus.
Ņemot vērā stacionāros stāvokļus kā teoriju par dzīvības izcelsmi uz Zemes, mēs nedrīkstam aizmirst par šīs frāzes kvantu nozīmi, lai neapjuktu jēdzienos.
Kas ir kvantu termodinamika?
Pirmo nozīmīgo izrāvienu kvantu termodinamikā veica Nīls Bors, kurš publicēja trīs galvenos postulātus, uz kuriem balstās lielākā daļa mūsdienu fiziķu un ķīmiķu aprēķinu un apgalvojumu. Trīs postulāti tika uztverti ar skepsi, taču toreiz nebija iespējams tos neatzīt par patiesiem. Bet kas ir kvantu termodinamika?
Termodinamiskā forma gan klasiskajā, gan kvantu fizikā ir ķermeņu sistēma, kas apmainās ar iekšējo enerģiju savā starpā un arapkārtējie ķermeņi. Tas var sastāvēt no viena ķermeņa vai vairākiem, un tajā pašā laikā tas ir stāvokļos, kas atšķiras pēc spiediena, tilpuma, temperatūras utt.
Līdzsvara sistēmā visiem parametriem ir stingri noteikta vērtība, tāpēc tā atbilst līdzsvara stāvoklim. Apzīmē atgriezeniskus procesus.
Nelīdzsvara formā vismaz vienam parametram nav fiksētas vērtības. Šādas sistēmas ir ārpus termodinamiskā līdzsvara, visbiežāk tās atspoguļo neatgriezeniskus procesus, piemēram, ķīmiskos.
Ja mēģināsim attēlot līdzsvara stāvokli grafika veidā, mēs iegūsim punktu. Nelīdzsvara stāvokļa gadījumā grafiks vienmēr būs atšķirīgs, bet ne punkta formā vienas vai vairāku neprecīzu vērtību dēļ.
Relaksācija ir pārejas process no nelīdzsvara stāvokļa (neatgriezeniska) uz līdzsvara (atgriezenisku) stāvokli. Termodinamikā svarīga loma ir atgriezenisku un neatgriezenisku procesu jēdzieniem.
Prigožina teorēma
Šis ir viens no termodinamikas secinājumiem par nelīdzsvara procesiem. Pēc viņa teiktā, lineāras nelīdzsvarotās sistēmas stacionārā stāvoklī entropijas veidošanās ir minimāla. Ja nav šķēršļu līdzsvara stāvokļa sasniegšanai, entropijas vērtība nokrītas līdz nullei. Teorēmu 1947. gadā pierādīja fiziķis I. R. Prigožins.
Tā nozīme ir tāda, ka līdzsvara stacionārajam stāvoklim, uz kuru tiecas termodinamiskā sistēma, ir tik zema entropijas veidošanās, cik to pieļauj sistēmai noteiktie robežnosacījumi.
Prigožina paziņojumsturpinājās no Larsa Onsagera teorēmas: nelielām novirzēm no līdzsvara termodinamisko plūsmu var attēlot kā lineāro virzošo spēku summu kombināciju.
Šrēdingera doma tās sākotnējā formā
Šrēdingera vienādojums stacionāriem stāvokļiem ir devis nozīmīgu ieguldījumu daļiņu viļņu īpašību praktiskajā novērošanā. Ja de Broglie viļņu interpretācija un Heizenberga nenoteiktības sakarība sniedz teorētisku priekšstatu par daļiņu kustību spēka laukos, tad Šrēdingera 1926. gadā rakstītais apgalvojums apraksta praksē novērotos procesus.
Sākotnējā formā tas izskatās šādi.
kur,
i - iedomāta vienība.
Šrēdingera vienādojums stacionāriem stāvokļiem
Ja lauks, kurā atrodas daļiņa, ir nemainīgs laikā, tad vienādojums nav atkarīgs no laika un to var attēlot šādi.
Šrēdingera vienādojums stacionāriem stāvokļiem ir balstīts uz Bora postulātiem par atomu un to elektronu īpašībām. To uzskata par vienu no galvenajiem kvantu termodinamikas vienādojumiem.
Pārejas enerģija
Kad atoms atrodas stacionārā stāvoklī, starojums nenotiek, bet elektroni pārvietojas ar zināmu paātrinājumu. Šajā gadījumā elektronu stāvokļi tiek noteikti katrā orbitālē ar enerģiju Et. Aptuveni tā vērtību var novērtēt pēc šī elektroniskā līmeņa jonizācijas potenciāla.
TātadTādējādi pēc pirmā paziņojuma parādījās jauns. Otrais Bora postulāts saka: ja negatīvi lādētas daļiņas (elektrona) kustības laikā tās leņķiskais impulss (L =mevr) ir nemainīgas joslas reizinājums, dalīts ar 2π, tad atoms atrodas stacionārā stāvoklī. Tas ir: mevrn =n(h/2π)
No šī apgalvojuma izriet vēl viens apgalvojums: kvanta (fotona) enerģija ir to atomu stacionāro stāvokļu enerģiju atšķirība, kuriem cauri iet kvants.
Šī vērtība, ko aprēķinājis Bors un praktiskiem nolūkiem modificējis Šrēdingers, ir devusi nozīmīgu ieguldījumu kvantu termodinamikas skaidrošanā.
Trešais postulāts
Bora trešais postulāts - par kvantu pārejām ar starojumu arī nozīmē elektrona stacionāros stāvokļus. Tātad starojums pārejā no viena uz otru tiek absorbēts vai izstarots enerģijas kvantu veidā. Turklāt kvantu enerģija ir vienāda ar stacionāro stāvokļu enerģiju starpību, starp kurām notiek pāreja. Radiācija notiek tikai tad, kad elektrons attālinās no atoma kodola.
Trešo postulātu eksperimentāli apstiprināja Herca un Franka eksperimenti.
Prigožina teorēma izskaidro entropijas īpašības nelīdzsvarotiem procesiem, kuriem ir tendence uz līdzsvaru.
