Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Космология – Астрономия“

Второй год подряд самая престижная Нобелевская премия по физике присуждается за теоретические исследования в области гравитации и космологии и высококлассные астрономические наблюдения. В 2019 г. — Дж.Пиблзу за теоретические исследования в области физической космологии и астрономам М.Майору и Д.Кело за открытие экзопланеты вокруг звезды солнечного типа. В 2020 г. — математику Р.Пенроузу «за открытие, что образование черных дыр является надежным предсказанием общей теории относительности» и опять же астрономам Р.Генцелю и А.Гез — «за открытие компактного сверхмассивного объекта в центре нашей Галактики».

Второй год подряд самая престижная научная Нобелевская премия по физике присуждается за теоретические исследования в области гравитации и космологии и высококлассные астрономические наблюдения. В 2019 г. – Дж. Пиблзу за теоретические исследования в области физической космологии и астрономам М. Майору и Д. Кело за открытие экзопланеты вокруг звезды солнечного типа. В 2020 г. половина Нобелевской премии по физике присуждена математику Роджеру Пенроузу «за открытие, что образование черных дыр является надежным предсказанием общей теории относительности». Вторая половина – астрономам Андреа Гез и Райнхарду Генцелю – «за открытие компактного сверхмассивного объекта в центре нашей Галактики».

Вселенная не перестает удивлять нас богатством и разнообразием населяющих ее объектов и происходящих в ней физических процессов. Не перестает удивлять она и Нобелевский комитет, который в очередной раз отметил фундаментальные открытия в астрономии и достижения в космологии, сделанные за прошедшие десятилетия. Название нашего журнала “Земля и Вселенная" почти точно отражает суть Нобелевской премии 2019 г., и об этом стоит подробнее рассказать нашим читателям.

Стаття присвячена можливостям впровадження системно-інтегративного підходу до підготовки учителів-магістрів у процесі опанування ними циклу фундаментальних наук (фізики, астрономії, астрофізики, космології, космогонії, хімії). Формулювання проблеми. Обґрунтувати можливість одного з варіантів системно-інтегративного підходу щодо структурування і вивчення навчального матеріалу про фундаментальні взаємодії в природі і сучасний стан процесу об’єднання теорій, що їх описують. Матеріали і методи. У якості методів дослідження використовувалися комплексний аналіз науково-методичних джерел, в яких репрезентується системно-інтегративний підхід до вирішення педагогічних проблем, та синтез відповідних результатів досліджень, опублікованих у науково-педагогічних виданнях, з результатами авторських наробок щодо експериментального їх впровадження в освітню практику. Інтегративність змісту матеріалу про фундаментальні взаємодії в природі пропонується викладати послідовно у формі трьох підтем (питань). Спершу розглядається природа всіх фундаментальних взаємодій, їх загальна характеристика, порівняльні дані за величиною чисельних значень, формули безрозмірних світових констант, що описують ці взаємодії, прояв фундаментальних взаємодій (сил) у фізиці, астрономії, хімії тощо. Наступний етап полягає у визначенні впливу зміни чисельних значень світових констант на еволюцію Всесвіту. Після цього на якісному рівні розглядаються сучасні теорії, які намагаються об’єднати в єдину систему (наукову картину світу) всі фундаментальні взаємодії. Результати. Внаслідок проведеного дослідження з’ясовано, що можливості інтегративного вивчення матеріалу про фундаментальні взаємодії у природі, підкреслюють їх фундаментальні протилежні властивості (далекодіючий характер гравітаційної і електромагнітної взаємодій та близькодіючий – слабкої і сильної), які в поєднанні й визначають структурну єдність і еволюцію нашого Всесвіту, можливість існування множинності інших всесвітів, властивість невичерпного «дроблення» матерії на все менші і менші частинки, підтверджуючи тим самим діалектику єдності і боротьби протилежностей. Висновок. Системно-інтегративний підхід до вивчення фундаментальних взаємодій у природі дає можливість інтерпретувати фундаментальне значення різниці між далекодіючими і близькодіючими силами природи: з одного боку – взаємодії необмеженого радіуса дії (гравітація і електромагнетизм), а з іншого – малого радіуса (сильна і слабка). Цим й демонструється, що світ природних процесів розгортається в межах цих двох полярностей і разом з тим втілює єдність гранично малого і безмежно великого – мікросвіту і мегасвіту, елементарної частинки і всього Всесвіту. Іншими словами – опис природи пролягає між двома протилежними картинами. У цьому «серединному» описі фізичні закони призводять до нової форми пізнання, яка виражається ймовірнісними уявленнями. Тобто, будучи пов’язаними з динамічною нестійкістю природних систем (як мікро- так і макроскопічних), закони природи оперують лише з можливістю подій, а не роблять окремі події наперед передбачуваними.

Базисом сучасної космології є загальна теорія відносності, математичний апарат якої єдоволі складним. Виникає проблема викладення елементів сучасної космології у прийнятному длясприймання учнями вигляді. З одного боку це викладення повинно відповідати математичному апарату, наданому і засвоєному в школі, з іншого – формувати відповідний пізнавально-дослідницький компонент фізико-математичної освіти. На засадах ньютонівської теорії та космологічного принципу запропоновано методику побудови та викладу елементів теоріїкосмологічних моделей еволюції Всесвіту учням старших класів профільного рівня навчання узагальноосвітній середній школі. Використовуються якісні методи класичної механіки на простійматематичній основі. Математичний апарат складають елементарні алгебраїчні операції іперетворення. Виведення і дослідження, що пропонуються, відповідають фізичному іматематичному рівню знань учнів старших класів профільного рівня навчання. Пропонуєтьсяелементарне виведення рівнянь сферично-симетричних моделей у космології на простій основіньютонівської механіки. Детально аналізується космологічний принцип і обґрунтовуєтьсякоректність використання ньютонівського підходу. Будуються рівняння еволюції космологічноїньютонівської моделі та вивчаються закони збереження, розмір і вік Всесвіту. Подано якіснедослідження сферично-симетричної пилової космологічної моделі. Практичне значеннядослідження полягає у розширенні можливостей формування пізнавального компонентупідготовки учнів старших класів профільного рівня навчання з фізики. Викладення матеріалу затемою «Елементи космології» за таким підходом стає наочнішим, сприяє кращому усвідомленнюучнями основ космології, таких базових понять як космологічний принцип, радіус та вік Всесвіту, критична густина Всесвіту, типи еволюції Всесвіту. Даний підхід може бути використаний устарших класах профільної середньої школи, гуртковій роботі та на факультативних заняттях зфізики та астрономії. при вивченні елементів теорії космологічних моделей і розглядунайпростіших наслідків їхньої реалізації. Підвищуються також педагогічна майстерність йметодичні можливості викладача.