Je dôležité, aby človek pochopil nielen to, v akom svete sa nachádza, ale aj to, ako tento svet vznikol. Bolo niečo pred časom a priestorom, čo existuje teraz? Ako na jeho domovskej planéte vznikol život a samotná planéta sa neobjavila z ničoho nič.
V modernom svete bolo predložených mnoho teórií o vzhľade Zeme a pôvode života na nej. Pre nedostatok šancí otestovať teórie rôznych vedcov či náboženské svetonázory vznikalo stále viac rôznych hypotéz. Jednou z nich, o ktorej sa bude diskutovať, je hypotéza, ktorá podporuje stacionárne stavy. Bol vyvinutý na konci 19. storočia a existuje dodnes.
Definícia
Hypotéza ustáleného stavu podporuje názor, že Zem nevznikla časom, ale vždy existovala a neustále podporovala život. Ak sa planéta zmenila, potom to bolo celkom bezvýznamné: druhy zvierat a rastlín nevznikli a podobneplanéty, vždy boli a buď vymreli, alebo zmenili ich počet. Túto hypotézu predložil nemecký lekár Thierry William Preyer v roku 1880.
Odkiaľ sa vzala teória?
V súčasnosti nie je možné s absolútnou presnosťou určiť vek Zeme. Podľa štúdie založenej na rádioaktívnom rozpade atómov je vek planéty približne 4,6 miliardy rokov. Táto metóda však nie je dokonalá, čo umožňuje adeptom podporiť dôkazy, ktoré poskytuje teória ustáleného stavu.
Je rozumné nazvať nasledovníkov tejto hypotézy adeptmi, nie vedcami. Podľa moderných údajov je eternizmus (takto sa nazýva teória stacionárneho stavu) skôr filozofickou doktrínou, pretože postuláty nasledovníkov sú podobné presvedčeniam východných náboženstiev: judaizmus, budhizmus - o existencii večného nestvorený vesmír.
Názory sledovateľov
Na rozdiel od náboženských učení majú prívrženci, ktorí podporujú teóriu stacionárnych stavov všetkých objektov vesmíru, celkom presné predstavy o svojich vlastných názoroch:
- Zem vždy existovala, rovnako ako život na nej. Taktiež neexistoval žiadny začiatok vesmíru (popieranie veľkého tresku a podobné hypotézy), vždy bol.
- Úprava sa vyskytuje v malom rozsahu a zásadne neovplyvňuje život organizmov.
- Akýkoľvek druh má len dva spôsoby vývoja: zmena v počte alebo zánik – druhy neprechádzajú do nových foriem, nevyvíjajú sa a ani sa výrazne nemenia.
Jeden z najznámejších vedcov podporujúci hypotézu stacionárnostištátu, bol Vladimír Ivanovič Vernadskij. Rád opakoval vetu: "… vo vesmíre, ktorý pozorujeme, nebol žiadny začiatok života, pretože tento vesmír nebol žiadny. Vesmír je večný, ako život v ňom."
Teória stacionárneho stavu vesmíru vysvetľuje také nevyriešené otázky ako:
- vek hviezdokôp a hviezd,
- homogenita a izotropia,
- reliktné žiarenie,
- paradoxy červeného posunu pre vzdialené objekty, okolo ktorých vedecké spory stále neutíchajú.
Evidence
Všeobecné dôkazy o ustálenom stave sú založené na myšlienke, že miznutie sedimentov (kostí a odpadových produktov) v horninách možno vysvetliť nárastom veľkosti druhu alebo populácie alebo migráciou zástupcov do prostredia s priaznivejšou klímou. Nánosy sa do tohto bodu nezachovali vo vrstvách pre ich úplný rozklad. Je nepopierateľné, že v niektorých typoch pôd sú zvyšky skutočne zachované lepšie, v niektorých horšie alebo vôbec.
Podľa nasledovníkov iba štúdium živých druhov pomôže vyvodiť závery o vyhynutí.
Najčastejším dôkazom existencie stacionárnych stavov sú coelacanty. Vo vedeckej komunite boli uvádzaní ako príklad prechodného druhu medzi rybami a obojživelníkmi. Až donedávna boli považované za vyhynuté okolo konca obdobia kriedy - pred 60-70 miliónmi rokov. Ale v roku 1939 pri pobreží asi. Madagaskar bol chytený živý zástupca coelacanths. Preto sa coelacanth už nepovažuje za prechodnú formu.
Druhým dôkazom je Archeopteryx. V učebniciach biológie je tento tvor prezentovaný ako prechodná forma medzi plazmi a vtákmi. Mal operenie a mohol skákať z vetvy na vetvu na veľké vzdialenosti. Táto teória sa však zrútila, keď sa v roku 1977 v Colorade našli pozostatky vtákov nepochybne starších ako kosti Archaeopteryxa. Predpoklad je teda správny, že Archaeopteryx nebol ani prechodnou formou, ani prvým vtákom. V tomto bode sa hypotéza ustáleného stavu stala teóriou.
Okrem takýchto nápadných príkladov existujú aj ďalšie. Napríklad teória ustáleného stavu je potvrdená "vyhynutými" a nachádza sa vo voľne žijúcich lingulach (morské ramenonožce), tuatara alebo tuatara (veľká jašterica), solendony (piskory). Počas miliónov rokov sa tieto druhy od svojich fosílnych predkov nezmenili.
Takýchto paleontologických „chybičiek“je dosť. Vedci ani teraz nevedia s presnosťou povedať, ktorý vyhynutý druh by mohol byť predchodcom toho živého. Práve tieto medzery v paleontologickom učení viedli prívržencov k myšlienke existencie stacionárneho stavu.
Postavenie vo vedeckej komunite
Ale teórie založené na chybách iných ľudí nie sú vo vedeckých kruhoch akceptované. Stacionárne stavy odporujú moderným astronomickým výskumom. Stephen Hawking vo svojej knihe Stručná históriačas“poznamenáva, že ak by sa vesmír skutočne vyvinul v nejakom „imaginárnom čase“, potom by neexistovali žiadne singularity.
Singularita v astronomickom zmysle je bod, cez ktorý nie je možné nakresliť priamku. Pozoruhodným príkladom je čierna diera – oblasť, ktorú nemôže opustiť ani svetlo pohybujúce sa maximálnou známou rýchlosťou. Stred čiernej diery sa považuje za singularitu - atómy stlačené do nekonečna.
Vo vedeckej komunite je teda takáto hypotéza filozofická, ale jej prínos k rozvoju iných teórií je dôležitý. Otázky, ktoré stúpenci eternizmu kladú archeológom a paleontológom, teda nútia vedcov, aby dôkladnejšie preskúmali svoj výskum a preverili vedecké údaje.
Považujeme-li stacionárne stavy za teóriu vzniku života na Zemi, nesmieme zabúdať na kvantový význam tohto slovného spojenia, aby sme sa nemýlili v pojmoch.
Čo je kvantová termodynamika?
Prvý významný prelom v kvantovej termodynamike urobil Niels Bohr, ktorý zverejnil tri hlavné postuláty, na ktorých je založená veľká väčšina výpočtov a tvrdení dnešných fyzikov a chemikov. Tri postuláty boli vnímané skepticky, ale nebolo možné ich vtedy neuznať ako pravdivé. Ale čo je kvantová termodynamika?
Termodynamická forma v klasickej aj kvantovej fyzike je systém telies, ktoré si vymieňajú vnútornú energiu medzi sebou a sokolité telá. Môže pozostávať z jedného telesa alebo viacerých a zároveň je v stavoch, ktoré sa líšia tlakom, objemom, teplotou atď.
V rovnovážnom systéme majú všetky parametre presne pevnú hodnotu, takže zodpovedá rovnovážnemu stavu. Predstavuje reverzibilné procesy.
V nerovnovážnej forme aspoň jeden parameter nemá pevnú hodnotu. Takéto systémy sú mimo termodynamickej rovnováhy, najčastejšie ide o nevratné procesy, napríklad chemické.
Ak sa pokúsime zobraziť rovnovážny stav vo forme grafu, dostaneme bod. V prípade nerovnovážneho stavu bude graf vždy odlišný, ale nie vo forme bodu v dôsledku jednej alebo viacerých nepresných hodnôt.
Relaxácia je proces prechodu z nerovnovážneho stavu (nezvratného) do rovnovážneho (reverzibilného) stavu. Koncepty reverzibilných a ireverzibilných procesov hrajú dôležitú úlohu v termodynamike.
Prigozhinova veta
Toto je jeden zo záverov termodynamiky o nerovnovážnych procesoch. V stacionárnom stave lineárneho nerovnovážneho systému je podľa neho produkcia entropie minimálna. Pri úplnej absencii prekážok na dosiahnutie rovnovážneho stavu hodnota entropie klesne na nulu. Vetu dokázal v roku 1947 fyzik I. R. Prigogine.
To znamená, že rovnovážny stacionárny stav, ku ktorému má termodynamický systém tendenciu, má tak nízku produkciu entropie, ako dovoľujú okrajové podmienky systému.
Prigozhinov výrokvychádzal z vety Larsa Onsagera: pre malé odchýlky od rovnováhy možno termodynamický tok reprezentovať ako kombináciu súčtu lineárnych hnacích síl.
Schrödingerova myšlienka v pôvodnej podobe
Schrödingerova rovnica pre stacionárne stavy významne prispela k praktickému pozorovaniu vlnových vlastností častíc. Ak interpretácia de Broglieho vĺn a Heisenbergov vzťah neurčitosti poskytuje teoretickú predstavu o pohybe častíc v silových poliach, potom Schrödingerov výrok, napísaný v roku 1926, popisuje procesy pozorované v praxi.
V pôvodnej podobe to vyzerá takto.
kde,
i – imaginárna jednotka.
Schrödingerova rovnica pre stacionárne stavy
Ak je pole, v ktorom sa častica nachádza, v čase konštantné, potom rovnica nezávisí od času a možno ju znázorniť takto.
Schrödingerova rovnica pre stacionárne stavy je založená na Bohrových postulátoch týkajúcich sa vlastností atómov a ich elektrónov. Považuje sa za jednu z hlavných rovníc kvantovej termodynamiky.
Prechodová energia
Keď je atóm v stacionárnom stave, nedochádza k žiadnemu žiareniu, ale elektróny sa pohybujú s určitým zrýchlením. V tomto prípade sú elektrónové stavy určené na každom orbitále s energiou Et. Jeho hodnotu možno približne odhadnúť podľa ionizačného potenciálu tejto elektronickej hladiny.
TakžePo prvom vyhlásení sa teda objavilo nové. Bohrov druhý postulát hovorí: ak počas pohybu záporne nabitej častice (elektrónu) dôjde k jej momentu hybnosti (L =mevr) je násobok konštantnej čiary delenej 2π, potom je atóm v stacionárnom stave. To je: mevrn =n(h/2π)
Z tohto tvrdenia vyplýva ďalšie: energia kvanta (fotónu) je rozdiel v energiách stacionárnych stavov atómov, ktorými kvantum prechádza.
Táto hodnota, vypočítaná Bohrom a upravená na praktické účely Schrödingerom, významne prispela k vysvetleniu kvantovej termodynamiky.
Tretí postulát
Bohrov tretí postulát – o kvantových prechodoch so žiarením implikuje aj stacionárne stavy elektrónu. Takže žiarenie pri prechode z jedného do druhého je absorbované alebo emitované vo forme energetických kvánt. Navyše, energia kvánt sa rovná rozdielu energií stacionárnych stavov, medzi ktorými prebieha prechod. Žiarenie nastáva iba vtedy, keď sa elektrón vzdiali od jadra atómu.
Tretí postulát experimentálne potvrdili experimenty Hertza a Franka.
Prigoginova veta vysvetlila vlastnosti entropie pre nerovnovážne procesy smerujúce k rovnováhe.
