Матеріальні тіла і взаємодії між ними

Природа в широкому сенсі – весь Всесвіт у всьому різноманітті її форм. Вчені давно і пильно спостерігають за нею. Всесвіт складається з безлічі галактик. Кожна з них включає величезну кількість зірок, планет, комет та інших об’єктів.

Якщо довго дивитися на зоряне небо, можна побачити слід від метеорита, який спробував “пробити” атмосферу Землі і згорів у ній. Можна помітити переміщення планет і сузір’їв. Все в цьому світі знаходиться в безперервному русі.

Найвідоміші вчені намагалися будувати моделі руху Всесвіту. Ісаак Ньютон в 1690-х роках спробував застосувати свій закон гравітації для опису її руху. В результаті він прийшов до висновку, що вона нескінченна, так як тільки в нескінченному Всесвіті довільна точка відчуває однакову тяжіння в будь-якому напрямку і тому залишається на місці. Він також зрозумів, що в нескінченному просторі все частки не можуть розташовуватися між іншими так точно, щоб завжди залишатися нерухомими в повній рівновазі, тому в ньому виникають локальні неоднорідності. І дійсно, не дивлячись на те, що в найбільшому масштабі розподіл галактик на зоряному небі виглядає рівномірним, в невеликих його областях (в порівняння з розмірами Всесвіту) ми можемо спостерігати їх скупчення. Ньютон був прав, через локальні неоднорідностей розподілу речовини в природі відбувається його накопичення в локальних зонах простору.

У 1917 році, всього через два роки після того, як була сформульована загальна теорія відносності, Альберт Ейнштейн приступив до грандіозної задачі: побудови моделі Всесвіту, що поклала початок сучасної космології. Спираючись на його модель, американський астроном Едвін Хаббл, а згодом російський фізик Олександр Фрідман, прийшли до висновку про розширення Всесвіту. У моделі Фрідмана розширення Всесвіту, незважаючи на наявність гравітації, пояснюється вибухом на початковому етапі її виникнення. Вона передбачає, що Всесвіт утворився в результаті гігантського космічного вибуху, що розкидав те, що становило Всесвіт, в усі сторони. Все, що ми бачимо сьогодні, на думку багатьох сучасних вчених, це залишки космічного вибуху, що стався 10-20 мільярдів світлових років тому. І до сих пір, як спостерігають вчені, частини Всесвіту продовжують розбігатися в різні боки.
Все у Всесвіті знаходиться в постійному русі.

Спостерігаючи Всесвіт, вчені з давніх пір відзначали ієрархію її побудови: кожен супутник має свою планету, кожна планета – сонце, кожне сонце – сузір’я, кожне сузір’я – галактику і так далі. Вивчаючи фізичні процеси на різних рівнях ієрархії, вчені відзначали, що вони діють за одним і тим же законам. Сформульовано це властивість природи було в такий спосіб: “Як нагорі, так і внизу, як внизу, так і нагорі”. Отже, щоб зрозуміти, як влаштований більш високий або менш високий рівень ієрархії, можна спробувати застосувати до нього закономірності, отримані при вивченні інших її рівнів. Назвемо це властивість природи законом ієрархічного подібності.

Як показано на малюнку 1.1.1, ієрархічну структуру можна представити у вигляді графа, що складається з взаємозв’язаних точок. Кожна його вищерозміщена точка пов’язана з нижчого так, що одна точка вищого рівня з’єднана з двома точками нижчого рівня. При цьому на будь-якому вищому рівні можна виділити фрагмент А, і знайти подібний до нього на більш низькому рівні фрагмент Б.
Малюнок 1.1.1. ієрархічна структура
Закон ієрархічного подібності в природі проявляється таким чином, що, вивчивши закономірності процесів на більш високому рівні ієрархії, можна спробувати виявити подібні їм на більш низьких рівнях. І навпаки. Такий підхід може виявитися дуже плідним як при вивченні частин ієрархії, так в формулюванні її загальних властивостей. Вивчення ієрархічної будови природи почнемо з розгляду її фундаментального властивості. Кожен елемент живої і неживої природи має певне енергетичне стан. Попросту кажучи, він містить в собі ту чи іншу кількість енергії, описаної знаменитої формулою Ейнштейна.

Але для початку будь-якого руху потрібна енергія. Це розуміє кожен. А де ж джерело зоряної енергії? Два видатних фізика минулого століття – лорд Кельвін і Герман фон Гельмгольц – припустили, що первинним джерелом зоряної енергії служить гравітація.

Первинним джерелом зоряної енергії служить гравітація.

Саме під її дією частки випадково утворився газового хмари (локальної неоднорідності) починають притягуватися. В результаті хмара стискається. Коли воно стискається настільки сильно, що виникають умови для виникнення ядерних реакцій, починається випромінювання енергії.

Більш точно астрономи стали уявляти собі внутрішню будову Сонця та інших зірок, коли в 30-х роках нашого століття англійської астроному серу Артуру Едінгтон вдалося висловити ці уявлення у вигляді чотирьох рівнянь внутрішньої будови зірок. За допомогою цих рівнянь вдалося показати, що температура в центрі Сонця більше 10 мільйонів градусів Цельсія, а при такій високій температурі можливо початок термоядерної реакції. В результаті стає можливим з’єднання чотирьох ядер водню, при якому утворюється ядро гелію, два електрона, два нейтрино і виділяється енергія. Вона і є джерелом сонячного світла, без якого життя на Землі неможлива.

Подальший розгляд процесів, що відбуваються у Всесвіті, призводить до висновку, що, крім знаходиться в постійному русі речовини, у Всесвіті є інші форми матерії, що забезпечує взаємодію складових її речовин.

Співвідношення між величинами сил, обумовлених цими полями, залежить від відстані між об’єктами спостереження, їх масами, зарядами і іншими параметрами. Так, наприклад, сила електричного притягання між електроном і протоном в атомі водню перевищує силу їх гравітаційного тяжіння приблизно в 1040 разів! У ядрі ж атома ядерні сили домінують над електричними. Однак в масштабах Всесвіту жодна з цих сил не здатна конкурувати з гравітацією.
Природа складається з матеріальних тіл, взаємодія між якими здійснюється за допомогою чотирьох типів взаємодій (полів).
Багато важливих динамічні процеси в природі мають ритмічний характер. Наша галактика являє собою дисковий об’єкт у Всесвіті з невеликим потовщенням в центрі. Вона містить близько 100 мільярдів зірок і обертається навколо своєї осі з періодом приблизно 200 мільйонів років.

Закон всесвітнього тяжіння описує не тільки рух планет навколо Сонця, а й рух Місяця навколо Землі, а також рух інших супутників навколо своїх планет. Завдяки їх руху з одного боку і гравітаційному взаємодії між ними з іншого, руху космічних тіл в часі є коливальними, ритмічними. Це означає, що впливу на людину і, зокрема, на його здоров’я гравітаційних сил інших планет сонячної системи і самого сонця теж носять характер ритму.
Багато реальні процеси у Всесвіті мають характер ритму.
Ритм (цикл) – періодично повторюється рух (наприклад, звуковий сигнал, механічне, гравітаційне або електромагнітне коливання). Ми без праці помічаємо ритмічні зміни, що відбуваються в навколишньому світі: весна, літо, осінь і зима утворюють звичний цикл; сонце сходить щодня, рухається по небу і сідає; місяць прибуває і убуває; в океані припливи чергуються з відливами. Помічено, що ритми живих організмів пов’язані з цими циклами і пристосовані до них.

Люди давно помітили ритмічну життя живої природи. Ще близько 2300 років тому Андростенос, який окреслив похід Олександра Великого в Індію, був зачарований фініковим деревом, який відкривав свої листя вдень і закривав їх вночі. Це виглядало так, ніби рослина поклоняється Сонцю. Шведський натураліст Карл Лінней говорив, що для того, щоб дізнатися час, досить вийти в сад і поглянути на квіти. У 1754 році він створив прекрасні годинник з квітів, які відкривали і закривали свої чаші в різний час дня в відповідно до свого внутрішнього ритмом: ранкове сяйво (іпомея), нічна красуня, вечірній первоцвіт (єнотера). Квітковий годинник, що показували час з шостої ранку до шостої вечора, прикрашали тоді багато парки.

Ритмічність (циклічність) є також одним з основних проявів життєдіяльності. Практично всі фізіологічні процеси в організмі протікають ритмічно, утворюючи правильні цикли, наприклад, дихальний, серцевий, цикл збудження (потенціал дії). Циклічні зміни діяльності клітин, органів, систем, організму в цілому отримали назву біологічних ритмів (біоритмів). Який зв’язок може виникати між самопочуттям людини і ритмами природи? Природа використовує біоритми для забезпечення роботи механізмів стабілізації та розвитку процесів саморегулювання в живих організмах. Крім того, вони знаходяться в міцного зв’язку і постійній залежності від зовнішніх ритмів природи. Протягом усього життєвого циклу ритми живих організмів безперервно підлаштовуються під зовнішні ритми природи, які мають різні механізми функціонування і розташовані в широкому діапазоні частотного спектру.

Одне з найважливіших місць в становленні біоритмів і самого життя має гравітація. Життя розвивалася на Землі в умовах дії сили тяжіння. Природа ні могла не використовувати її постійний вплив на організм як фактор розвитку і саморегулювання. Наприклад, нормальне зчитування генетичної інформації здійснюється при певній орієнтації хромосом, яка в земних умовах забезпечується дією тяжіння Землі, але порушується в умовах невагомості. Сила тяжіння Землі схильна до невеликим періодичних змін з боку Місяця і Сонця. Внаслідок цього гравітацію можна розглядати як один з факторів (подразників) зовнішнього середовища, які формують біоритми.

Подібно до того, як ми говоримо про гравітаційному випромінюванні, можна говорити і про електромагнітне випромінювання. Джерелом гравітаційного випромінювання може бути циліндричний брус, що обертається навколо осі, перпендикулярної площині обертання. Найпростіша схема, яка породжує електромагнітне випромінювання, це – коливається в магнітному полі електричний заряд.

Напруженість магнітного поля Землі відносно невелика, але її магнітосфера в цілому володіє колосальним запасом енергії. Тому вплив коливань її магнітного поля виявляється значущим для ритмічних процесів, що протікають в живих організмах. Наприклад, людський мозок генерує альфа-, бета-ритми, характеристики яких дуже близькі деяким різновидам хвиль, що реєструються в атмосфері в результаті коливань магнітного поля Землі. Зміна інтенсивності цих коливань (в результаті, наприклад, магнітних бур на Сонце) впливає на активність мозкових ритмів, в результаті чого їх характеристики змінюються, про що можна судити по змінах електроенцефалограми, електрокардіограми, артеріального тиску, зміни часу рефлекторних реакцій людей.

Всі планети сонячної системи і Місяць впливають на електромагнітне і гравітаційне поле Землі. Але найбільшою мірою на земні процеси впливає Сонце. Сонячна активність (наприклад, виникнення в його атмосфері таких утворень, як сонячні плями, спалахи в хромосфері, протуберанці в короні) призводить до зміни його електромагнітного, корпускулярного та інших випромінювань, які впливають на магнітосферу Землі. Виявлено приблизно 11-річна періодичність сонячної активності. Це – ще один важливий для Землі ритм.

Незважаючи на те, що дії, які виходять із космосу, мають слабку енергією в порівнянні з гравітацією Землі, вони також змінюють активність людини, іноді в значній мірі. До них відносяться місячна гравітація, радіохвилі і магнітні поля сонячного походження. Як ми з’ясували, завдяки гравітації Сонце посилає на Землю світло, що є різновидом електромагнітного випромінювання – сукупністю електромагнітних хвиль різної довжини. Таким чином, вплив на людину з боку Сонця також являє собою сукупність електромагнітних коливань – ритмів.

Чому важливо розглядати ці фактори при вивченні явищ, що впливають на самопочуття людини? Справа в тому, що організм людини завжди підтримує на генетично заданому рівні параметри організму як системи. Наприклад, концентрацію електролітів – речовин, диссоциирующих на позитивно або негативно заряджені іони. Розчини електролітів в організмі присутні в рідини всередині клітин, у позаклітинному просторі і в крові (фактично електроліти розчинені в сироватці, тобто рідкої частини крові). Основними іонами організму є позитивно заряджені (натрій, калій, кальцій, магній) і негативно заряджені (хлорид, фосфати і бікарбонат). Будь-які істотні зміни зовнішніх по відношенню до організму полів магнітосфери Землі можуть викликати інтенсифікацію роботи механізму регуляції, який здійснює обмін іонів в організмі, а, отже, вплинути на самопочуття людини. Тому зміна в результаті періодичних зовнішніх впливів гравітаційного і електромагнітного полів Землі впливає на організм людини і може викликати погіршення його самопочуття. Відомо, що самопочуття людини, особливо що має порушення функції, наприклад, систем кровопостачання або дихання, істотно залежить від зовнішніх гравітаційних і електромагнітних впливів, обумовлених сонячною активністю. До найважливіших природних ритмів, що робить істотний вплив на біоритми, і, отже, на самопочуття людини, можна віднести наступні:

– Зміна дня і ночі (фотоперіодіка);

– Циклічні коливання геомагнітного поля Землі;

– Циклічність змін температури навколишнього середовища (день-ніч, зима-літо) в зв’язку з обертанням Землі навколо своєї осі, а також навколо Сонця;

– Циклічність фаз обертання Місяця навколо осі Землі;

– Циклічні зміни (хоча і незначні) сили тяжіння Землі.

...
ПОДІЛИТИСЯ: