Въведение Структурата на вселената в древността

3Хелиоцентричен модел на вселената. Космологични модели на вселената

1Kosmology.

2Стационарен модел на Вселената

3Нестационарен модел на Вселената

4Съвременни изследвания космологични модели на вселената. Нобелова награда за откриване на ускореното разширяване на Вселената

5А.

6е енергия

Заключение

Литература

Въведение

Вселената като цяло е обект на специална астрономическа наука - космология с древна история. Неговият произход отива до древността. Козмологията отдавна е под значително влияние на религиозния светоглед, като не е толкова обект на знание, колко е вярата.

От XIX век. Космологични проблеми - не случай на вяра, но предмет на научни познания. Те са решени с помощта на научни концепции, идеи, теории, както и инструменти и инструменти, които позволяват да се разбере каква е структурата на Вселената и как се формира. През XX век Имаше значителен напредък в научното разбиране на природата и еволюцията на Вселената като цяло. Разбира се, разбирането на тези проблеми все още е далеч от неговото завършване и несъмнено бъдещето ще доведе до нови велики превратности в мненията, взети сега на снимката на Вселената. Въпреки това е важно да се отбележи, че тук се занимаваме с науката, с рационални знания, а не с вярванията и религиозните убеждения.

Съответствието на тази работа се дължи, от една страна, голям интерес към структурата на Вселената в съвременна наука, от друга страна, неговото недостатъчно проектирано, както и внимание към вселената в съвременния свят.

Обект на изследване: вселена.

Предмет на изследване: Модели на структурата на Вселената.

Целта на работата: да се вземат предвид съвременните космологични модели на Вселената.

За постигане на целта е необходимо да се решат следните задачи:

)Анализ на литературата за хода на общата физика и астрономия, поради избора на темата на изследването.

)Проследяване на историята на космологичните изследвания.

)Помислете за съвременните космологични модели.

)Вземете илюстративен материал.

Курсовата работа се състои от въвеждане, три глави, заключения и библиография. Глава 1 е посветена на историята на структурата на Вселената, глава 2 счита, че космологичните модели на Вселената, глава 3 отваря съвременни изследвания на космологични модели, заключението обобщава резултатите от извършената работа.

Глава 1. Структурата на Вселената в древността

.1 Пироцентричен модел на вселената

Пътят към разбирането на позицията на нашата планета и човечеството, живеещи върху него във Вселената, беше много трудно и понякога много драматично. В древността е естествено да се вярва, че земята е неподвижна, апартамента и се намира в центъра на света. Изглеждаше, че като цяло целият свят е създаден в името на човека. Такива идеи бяха наречени антропоцентризъм (от гръцки. Antropos - човек). Много идеи и мисли, които бяха допълнително засегнати в съвременните научни идеи за природата, по-специално в астрономията, произхождат от Древна Гърция, след няколко века в нашата епоха. Трудно е да се изброят имената на всички мислители и техните гениални предположения. Изключителен математик Питагор (VI в. Пр. Хр. Д) е убеден, че "светът управлява света". Смята се, че първото е Питагор, че земята, подобно на всички останали небесни тела, има сферична форма и е във вселената без подкрепа. Питагорейс предлагат пироцентричен модел на вселената, в която звездите, слънцето, луната и шест планетите се обръщат около централния огън (Господ). За да се получи свещеният номер - десет - сфери, шестата планета е обявена обратното (Антихтон). Както слънцето, така и луната, на тази теория, осветяват отразената светлина на яма. Това беше първата математическа система на света - останалите древни космогонисти имаха въображението, а не логика. Разстоянията между сферите на блестящите в Pythagors съответстват на музикалните интервали в гама; Когато се въртят, те звучат "музиката на сферите", която не е присъща на нас. Питагорейците считат земята на сферична и ротационна, поради което се променят деня и нощта. Питагорейците се появяват за първи път и концепцията за етер. Това е върхът, чист и прозрачен слой въздух, мястото на престоя на боговете.

1.2 Геоцентричен модел на вселената

Друг еднакво добре познат учен от древността, демократис е основател на идеи за атомите, които са живели 400 години преди нашата епоха, вярваха, че слънцето е много пъти повече от земята, която самата луна не свети, но само отразява само слънчева светлинаИ Млечният път се състои от огромен брой звезди. Да обобщим всички знания, които са натрупани през IV век. БК Д., може да е изключителен философ на древния свят Аристотел (384-322 г. пр. Хр.).

Фиг. 1. Геоцентрична система на света Aristotle Ptolemy.

Дейността му обхваща всички природни науки - информация за небето и земята, за моделите на движението на тялото, за животните и растенията и т.н. Основната заслуга на Аристотел като учен-енциклопед е да създаде единна система от научни знания. За почти две хилядолетия неговото мнение по много въпроси не беше разпитано. Според Аристотел всички тежки се стреми към центъра на Вселената, където се натрупва и образува сферична маса - земята. Планетите се поставят върху специални сфери, които се въртят около земята. Такава система на света получи името на геоцентрика (от гръцкото име на земята - гей). Аристотел не е предложил случайно да разгледа земята с фиксиран център на света. Ако земята се премести, според справедливото мнение на Аристотел би било убедително редовна промяна взаимно местоположение звезди в небесната сфера. Но никой от астрономите не е наблюдавал нещо подобно. Само в рано xix. в. Най-накрая беше открито и измерва звездите (паралакс), което се случва поради движението на земята около Слънцето. Много генерализации на Аристотел се основават на такива заключения, които по това време не могат да бъдат проверени от опита. Така той твърди, че движението на тялото не може да се случи, ако силата не действа върху нея. Както знаете от хода на физиката, тези идеи бяха опростени само през XVII век. Във време на Галилея и Нютон.

1.3 Хелиоцентричен модел на вселената

Сред учените от древността се разпределят от смелостта на познаването на Аристархомос, който е живял през III век. БК д. За първи път определи разстоянието до Луната, изчислява размерите на слънцето, което според нея се оказа 300 повече от повече от обемът на земята. Вероятно тези данни станаха една от основанията за оттеглянето, че земята, заедно с други планети, се движи около това най-голямо тяло. Днес Аристаря Самос започна да нарича "Коперник на древен свят". Този учен е направил нов в учението на звездите. Той вярваше, че те ще се отстранят от земята в неизмеримо по-далеч от слънцето. За тази епоха това откритие беше много важно: от уютна домашна Мирка, вселената се превърна в огромен гигантски свят. В този свят, земя със своите планини и равнини, с горски и полета, със морета и океаните станаха малък прах, изгубен в голямо празно пространство. За съжаление, произведенията на този прекрасен учен пред нас на практика не достигнаха и повече от една и половина хиляда години, човечеството беше уверено, че Земята е фиксиран център на света. До голяма степен се улеснява математическото описание на видимото движение на блясъка, което се развива за геоцентричната система на света, една от изключителните математици на древността - Клавдий Птолемей през II век. АД Най-трудната задача беше да се обясни движението с форма на линия на планетите.

Птолемей в известния си състав "Математически трактат за астрономия" (той е по-известен като "Алмагест") твърди, че всяка планета се движи равномерно през епициклевия кръг, центърът на който се движи около земята на уважение - голям кръг. Така той успя да обясни специалния характер на движението на планетите, които се различават от слънцето и луната. Системата PTOLEMY дава чисто кинематично описание на движението на планетите - друга наука от това време не можеше да предложи. Вече сте се уверили, че използването на болестта на небесната сфера, когато описвате движението на слънцето, луната и звездите ви позволява да извършвате много полезни изчисления за практически цели, въпреки че наистина няма такава сфера. Същото се отнася и за епициклетите и депозистите, въз основа на което е възможно да се изчисли позицията на планетите с определена степен на точност.

Фиг. 2. движението на Земята и Марс.

Въпреки това, с течение на времето изискванията за точността на тези изчисления непрекъснато се увеличават, трябваше да добавят всички нови и нови епицикли за всяка планета. Всичко това усложнява системата на Птолемей, което го прави ненужно тромаво и неудобно за практически изчисления. Въпреки това, геоцентричната система остава непоколебима около 1000 години. В края на краищата, след разцвет антична култура В Европа пристигна дълъг период, по време на който не е направено нито едно съществено откритие в астрономия и много други науки. Само в ерата на Възраждането започва повишаването на развитието на науките, в която астрономията става един от лидерите. През 1543 г. е публикувана книгата на един неизпълнен полски учен Николай Коперърн (1473-1543) (1473-1543), в който подкрепя нова - хелиоцентрик - системата на света. Коперник показа, че ежедневното движение на всички осветителни тела може да се обясни с въртенето на земята около оста, а движението с форма на веригата на планетите - фактът, че всички те, включително и земята, се обръщат около слънцето.

Фигурата показва движението на Земята и Марс по това време, когато, както ни се струва, планетата описва в небето. Създаването на система, насочена към хелий, отбеляза нов етап в развитието на не само астрономия, но и на всички естествени науки. Идеята на Коперник се играе особено важна роля, която видимата картина на появата на явления, която ни е вярна, трябва да се търси и да се намери недостъпна за пряко наблюдение на същността на тези явления. Хелиоцентричната система на света, оправдана, но не е доказана от Коперник, получи потвърждението и развитието си в писанията на такива изключителни учени като Галилео Галилея и Йохан Кеплер.

Галилея (1564-1642), един от първите, които изпращат телескоп на небето, интерпретира откритията, направени по едно и също време като аргументи в полза на теорията на Copernicus. Откриването на промяната на фазите на Венера, той заключи, че такава последователност може да се наблюдава само в случай на жалбата си около Слънцето.

Фиг. 3. Хелиоцентрична система на света.

Четирите спътника на планетата Юпитер откриха, че също отречеха идеите, че земята е единственият център в света, около който могат да възникнат други тела. Галилея не само видя планините на Луната, но дори измерваше височината им. Наред с няколко други учени, той наблюдава и петна на слънце и забеляза тяхното движение слънчев диск. На тази основа той заключи, че слънцето се върти и следователно има такова движение, което Коперник се приписва на нашата планета. Така беше направено заключението, че слънцето и луната имат определена прилика с земята. И накрая, гледайки по млечния път и извън многото си слаби звезди, недостъпни за голото око, Галиле завършва, че разстоянието до звездите е различно и не съществува "сфера от фиксирани звезди" не съществува. Всички тези открития се превърнаха в нов етап в осъзнаването на позицията на земята във Вселената.

Глава 2. Космологични модели на Вселената

.1 космология

Преведено от гръцката космология означава "описание на световния ред". то научна дисциплина, предназначени да намерят най-често срещаните закони на движението на въпроса и да изградят разбиране на Вселената като хармонично. В идеалния случай в него (в космологичната теория) не трябва да има шанс за случайност, но всички явления, наблюдавани в пространството, трябва да се явят като прояви на общите закони на движение на материята. Така, космологията е ключът за разбиране на всичко, което се случва както в макросмоса, така и в микрокосмоса.

Козмология - част от астрономията и астрофизиката, изучаването на произхода, мащабната структура и еволюцията на Вселената. Данните за космологията се получават главно от астрономически наблюдения. За тяхното тълкуване се използва общата теория на относителността на А. Айнщайн (1915). Създаването на тази теория и провеждането на съответните наблюдения в началото на 20-те години на миналия век да поставят космологията в редица точни науки, докато преди това е по-скоро философия. Възникнаха две космологични училища: Empiricals се ограничават до тълкуването на данните за наблюдението, а не екстраполирането на техните модели в неизследвани области; Теоретиците се опитват да обяснят наблюдаваната вселена, използвайки някои хипотези, избрани в съответствие с принципа на простота и елегантност. Космологичният модел на голяма експлозия се използва, за да бъде широко слава, според която разширяването на Вселената започна преди време от много гъсто и горещо състояние; Стационарният модел на Вселената, в който той съществува завинаги и няма начало, не се обсъжда край.

2.2 Стационарен модел на Вселената

Start. нова теория Произходът на Вселената е публикуван през 1916 г. работата на Алберт Айнщайн "Основи на общата теория на относителността".

Тази работа е в основата на релативистичната теория на гравитацията, която от своя страна разчита на съвременната космология. Общата теория на относителността се прилага за всички референтни системи (и не само се движат с постоянна скорост спрямо тях) и изглежда математически много по-трудно от специалността (разликата на единадесет години се дължи между тяхното публикуване). Тя включва и специален случай на специална теория на относителността (и следователно законите на Нютон). В същото време общата теория на относителността върви много по-далеч от всичките му предшественици. По-специално, тя дава ново тълкуване на тежестта. Общата теория на относителността прави световното четириизмерно: времето се добавя към трите пространствени измерения. Всичките четири измерения са неразделни, така че не става дума за пространственото разстояние между два обекта, както се случва в триизмерния свят, но около интервали между пространството между събитията, които съчетават отдалечеността си един от друг - както във времето, така и в времето пространство. Това означава, че пространството и времето се считат за четириизмерни пространствено-времеви континуум или просто, пространствено време. Още през 1917 г. самият Айнщайн предложи модел на пространство, известен сега като модел на Вселената Айнщайн, произтичаща от полевите му уравнения. По същество това беше стационарен модел. За да не се противоречи на статичната, Айнщайн променя теорията си, като влезе в така наречената космологична константа в уравнението. Той въведе нова "антигравитационна" сила, която, за разлика от други сили, не е генерирана от никакъв източник, но е положен в структурата на пространството. Айнщайн твърди, че пространството - времето сам по себе си винаги се разширява и това разширяване е точно изравнило от привличането на останалата част във вселената, така че вселената се оказва статична.

Като се вземат предвид космологичното константно уравнение на Айнщайн Релакс:

където ? - космологична константа, g aB. - метричен тензор, r aB. - RICCI тензор, R - скаларна кривина, t aB. - Енергийно импулсен тензор, С е скоростта на светлината, G е гравитационна константа на Нютон.

"Вселената, изобразена от теорията на относителността на Айнщайн, е подобна на рефлезионна сапунена балон. Тя не е вътре, а филм. Повърхността на балона е двуизмерна, а балонът на Вселената има четири измерения: три пространствени и едно - временни ", така пише веднъж видният английски физик Джеймс Дънс. Този модерен учен (той умира през 1946 г.), както беше, съживи старата идея на последователите на Платон и Питагор, че всичко е чиста математика, а Бог е създал тази математическа вселена, той самият е велик математик.

Но Айнщайн също беше голям математик. Неговите формули ви позволяват да изчислите радиуса на тази вселена. Тъй като кривината зависи от масата на телата, която го превръщат, тогава е необходимо да се знае средната плътност на материята. Астрономите са изучавали същите малки участъци от небето в продължение на много години и стриктно изчисляват количеството материя в тях. Оказа се, че плътността е приблизително 10 -30 g / cm3. Ако заменим тази фигура в формулата на Айнщайн, тогава, първо, това ще бъде положителна кривина, т.е. нашата вселена е затворена! - А, второ, неговият радиус е равен на 35 милиарда светлинни години. Това означава, че въпреки че вселената е ограничена, но е огромна - лъч светлина, бързайки по голям космически кръг, ще се върне в една и съща точка след 200 милиарда земни години!

Това не е единственият парадокс на Вселената Айнщайн. Тя не е само крайна, но е неограничена, тя също е непостоянна. Алберт Айнщайн формулира своята теория под формата на десет много сложни, така наречените нелинейни диференциални уравнения. Въпреки това, не всички учени реагираха на тях като десет заповеди, позволявайки само едно подлежащо тълкуване. Да, не е изненадващо - в края на краищата, съвременната математика не може да реши такива уравнения за решаване на такива уравнения, но може да има много приблизителни решения.

2.3 Нестационарен модел на Вселената

Първите фундаментално нови революционни космологични последици от общата теория на относителността разкриха изключителния съветски математик и теоретичен физик Александър Александрович Фридман (1888-1925).

Основните уравнения на общата теория на относителността са "световните уравнения" на Айнщайн, които описват геометрични свойства или метрично, четириизмерно извито пространство - време.

Тяхното решение позволява по принцип изграждането на математически модел на вселената. Самият Айнщайн взе първия опит. Като се има предвид радиуса на кривината на пространствената константа (т.е. въз основа на предположението за стационарността на Вселената като цяло, което изглежда е най-разумно), той заключи, че вселената трябва да бъде пространствено ограничена и да има формата на четириизмерния цилиндър. През 1922-1924. Фридман критикува заключенията на Айнщайн. Той показа неразумността на първоначалния си постулат - за стационарност, инвариантност по време на вселената. След като анализира световните уравнения, Фридман заключи, че решението им без причина не може да бъде недвусмислено и не може да даде отговор на въпроса за формата на вселената, крайниците или безкрайността му.

Въз основа на противоположния постулат - за възможната промяна в радиуса на кривината на световното пространство във времето, Фридман намери нестационарни решения на "световните уравнения". Като пример за такива решения той изгради три възможни модела вселена. В две от тях радиусът на кривината на пространството нараства монотонно и вселената се разширява (в един модел - от точката, до друга - започвайки от някакъв краен обем). Третият модел извади снимка на пулсиращата вселена с периодично променящ се радиус на кривината.

Моделът на Фридман разчита на идеите за изотропното, хомогенно и нежелано състояние на Вселената:

Ø Изотропикът показва, че във Вселената няма специални точки на указания, т.е. неговите свойства не зависят от посоката.

Ø Еднородността на Вселената характеризира разпределението на веществото в нея. Това равномерно разпределение на веществото може да бъде обосновано чрез изчисляване на броя на галактиките към тази видима звездна величина. Съгласно наблюденията, плътността на веществото във видимата част от средното пространство е същото.

Ø Нестационарността означава, че вселената не може да бъде в статично, непроменено състояние и трябва да се разшири или да се свие

В съвременната космология три от тези изявления се наричат \u200b\u200bкосмологични постулати. Комбинацията от тези постулати е основен космологичен принцип. Космологичният принцип директно следва от постулатите на общата теория на относителността. A.fridman, въз основа на предложените от него постулати, създаде модел на структурата на Вселената, в която всички галактики се отстраняват един от друг. Този модел е подобен на еднакво надуваща се гумена топка, чиито точки на които са отстранени един от друг. Разстоянието между две точки се увеличава обаче, но никой от тях не се нарича разширителен център. Освен това, колкото по-голямо е разстоянието между точките, толкова по-бързо те се отстраняват един от друг. Самият Фридман смяташе само един модел на структурата на Вселената, в която пространството варира в параболичния закон. Това означава, че в началото бавно ще се разшири, а след това, под влиянието на гравитационните сили, разширяването се променя на компресията до първоначалния размер. Неговите последователи показват, че има най-малко три модела, за които се изпълняват всичките три космологични постулати. Параболичен модел A.Fridman е една от възможните варианти. Донякъде различно решение на задачата намери холандския астроном V. de Sitter. Пространството на вселената в своя модел е хиперболично, т.е. разширяването на вселената се случва с нарастващо ускорение. Скоростта на разширяване е толкова голяма, че гравитационното въздействие не може да предотврати този процес. Той всъщност прогнозира разширяването на Вселената. Третото поведение на Вселената изчислява белгийския свещеник J. Lemeter. В своя модел вселената ще се разшири до безкрайност, но процентът на разширяване непрекъснато ще намалее - тази зависимост е логаритмична. В този случай скоростта на разширяване е достатъчна само за да се избегне компресията до нула. В първия модел, пространството е усукано и се затваря само по себе си. Това е сфера, така че размерите му са крайни. Във втория модел, пространството е извито друго, под формата на хиперболичен параболоид (или седла), пространството е безкрайно. В третия модел с критичен темп на разширяване, пространството е плоско и следователно също безкрайно.

Първоначално тези хипотези се възприемат като казус, включително А. Айнщайн. Въпреки това, още през 1926 г. в космологията, което потвърждава епохалното събитие, което потвърждава коректността на изчисленията на Фридман - De Sitter - Lemeter. Такова събитие, което оказа влияние върху изграждането на всички съществуващи модели на Вселената, беше работата на американския астроном Едуин П. Хабабла. През 1929 г., когато провежда наблюдения на най-големия телескоп, той установи, че светлината отива на земята от далечните галактики, смесва се към дългата вълна част на спектъра. Това явление, което е получило името "червен ефект на изместване", се основава на принципа, открит от известния физик К. Доплер. Доплерсният ефект предполага, че в спектъра на източника на радиация се приближава наблюдателят, спектралната линия се измества в късо въодушно (лилава) страна, в спектъра на източника, отстранен от наблюдателя, спектралните линии се изместват в червено (дълги вълни ).

Ефектът на червеното изместване показва отстраняването на галактиките от наблюдателя. С изключение на известния андромеда мъглявина и няколко звезди, най-близки до нас, всички останали галактики са премахнати за нас. Освен това се оказа, че скоростта на галактиките не е еднаква в различните части на Вселената. Те се отстраняват от нас по-бързо от следващия. С други думи, величината на червеното изместване се оказа пропорционално разстояние до източника на радиация - такава е стриктната формулировка на отворения закон на Хъбъл. Редовната комуникация на скоростта на отстраняване на галактиките е описана с разстоянието, като се използва постоянен Hubble (h, km / s на разстояние от 1 мегапарск).

V \u003d HR. ,

когато V е скоростта на отстраняване на галактиките, Н е постоянен Хъбъл, R е разстоянието между тях.

Стойността на тази константа все още не е изпълнена. Различни учени го определят в диапазона от 80 ± 17 km / s за всяко разстояние между мегапарците. Феноменът на Червеното пристрастие получи обяснение в явлението "Галактик". В това отношение проблемите на изучаване на разширяването на Вселената и определят нейната възраст по време на тази експанзия са представени на преден план.

Повечето съвременни космолози разбират тази експанзия, като разширяване на наистина предстоящите и съществуващи вселени ... за съжаление, ранната смърт не позволи на генийния теоретик на Вселената Аа Фридман, чиито идеи за повече от половин век изпрати идеята за повече от половин век космолозите, за да участват в бъдещото революционно развитие на актуализациите на процеса на космологичната картина на света. Опитът на историята на познанията по света обаче, тъй като съвременната релативистична космологична картина на света, като резултат от екстраполация върху цялото възможно "цялостно" познаване на ограничената част от Вселената, неизбежно неравенство. Ето защо е възможно да се мисли, че тя по-скоро отразява свойствата на ограничена част от вселената (която може да се нарече метагалаксията) и може би само един от етапите на неговото развитие (който позволява релативистична космология и какво може да бъде изчистено с това Изясняването на средната плътност на материята в метагезактиката). В момента в този параграф обаче картината на света остава несигурна.

Глава 3. Съвременни проучвания на космологични модели на Вселената

.1 Нобелова награда за откриване на ускореното разширяване на Вселената

Съвременната космология е сложна, всеобхватна и бързо развиваща се система на естествено научна (астрономия, физика, химия и др.) И философското познание на Вселената като цяло, основано на съвместни данни и теоретични заключения, свързани с астрономическите наблюдения на частта на вселената.

Напоследък в областта на съвременната космология откритието е направено, което в бъдеще ще може да промени нашите идеи за произхода и еволюцията на нашата вселена. Учените, които направиха огромен принос за развитието на това откритие, бяха наградени за техните творби от Нобелова награда.

Нобеловата награда бе присъдена на Американската Salu Pllmutter, австралийски Брайън Шмид и американски Адам Сурови за откриването на ускореното разширяване на Вселената.

През 1998 г. учените откриха, че вселената се разширява с ускорение. Откриването е направено поради изследването на Supernova тип IA. Supernova е звезди, че от време на време развалят небето от време на време и след това бързо бързо тъп. Благодарение на своите уникални свойства, тези звезди се използват като маркери, за да се определи как космологичните разстояния се променят с течение на времето. Избухването на Supernova е момент в живота на огромна звезда, когато изпитва катастрофална експлозия. Supernova е различни видове в зависимост от специфичните обстоятелства, предхождащи катаклизма. Когато се наблюдава, видът на огнището се определя от спектъра и формата на кривата на гланц. Supernove, която получи наименованието IA, се случва с термалидния експлозия на бялото джудже, чиято маса надхвърли праговата стойност от ~ 1.4 на масата на слънцето, наречена граница на Chandranekar. Докато теглото на бялото джудже е по-малко от праговата стойност, силата на звездите гравитацията е изравнена от налягането на дегенерирания електронен газ. Но ако дадено вещество се влезе в тясна двойна система от съседна звезда, след това в определен момент, електронният натиск се оказва недостатъчен, а звездата експлодира, а астрономите регистрират друга огнище на супернов тип Ia. От праговата маса и причината, поради която бялото джудже експлодира, винаги едни и същи, такава свръхнови в гланцира максимума трябва да има една и съща и много по-голяма осветеност и може да служи като "стандартна свещ", за да се определят междугалактическите разстояния. Ако събирате данни за много неща, Supernova и сравнете разстоянията с червени галактики, в които се случиха мига, тогава е възможно да се определи как темпът на разширяване на вселената се е променил в миналото и да избере съответния космологичен модел.

Учените, които са излизащи от Земята, учените са открили, че те са най-малко една четвърт, която предсказва теорията - това означава, че звездите са твърде далеч. Чрез изчисляване, по този начин, параметрите на разширяването на Вселената учените установиха, че този процес се случва с ускорение.

3.2 тъмна материя

Тъмната материя е близка до обичайното вещество в смисъл, че тя е способна на галактика (размер, да кажем, с галактиката или натрупването на галактики) и да участва в гравитационни взаимодействия, както и конвенционално вещество. Най-вероятно тя се състои от нови, не отворени частици все още върху земните условия.

В допълнение към космологичните данни, в полза на съществуването на тъмна материя, тя се измерва от гравитационното поле в натрупването на галактики и в галактики. Има няколко начина за измерване на гравитационното поле в натрупванията на галактиките, единият от които е гравитационно Lenzing, илюстрирано на фиг. четири.

Фиг. 4. Гравитационна лента.

Гравитационното поле на клъстера обхваща лъчите на светлината, излъчвана от галактиката, която стои зад натрупването, т.е. гравитационното поле действа като обектив. В същото време се появяват няколко изображения на тази дистанционна галактика; От лявата половина на фиг. 7 Те имат син цвят. Кривината на светлината зависи от разпределението на масата в клъстера, независимо от това кои частици създават тази маса. Масовото разпределение намалява по този начин, е показано в дясната половина на фиг. 7 синьо; Може да се види, че е много различно от разпределението на светлинното вещество. Машините, измерени по подобен начин, галактиките са в съответствие с факта, че тъмната материя инвестира около 25% в пълна енергийна плътност във вселената. Припомняме, че един и същ номер се получава от сравнението на теорията за формирането на структури (галактики, клъстери) с наблюдения.

Тъмната материя се предлага в галактики. Това отново следва от измерванията на гравитационното поле, сега в галактики и околностите им. Колкото по-силно е гравитационното поле, толкова по-бързо се върти около галактиката на звездата и газовите облаци, така че измерванията на въртенето в зависимост от разстоянието до центъра на галактиката ви позволяват да възстановите масовото разпределение в него.

Какви са частиците на тъмната материя? Ясно е, че тези частици не трябва да се разпадат върху други, по-леки частици, в противен случай те биха били нарушени по време на съществуването на вселената. Този факт предполага, че в природата има ново, не е отворено, докато законът за опазване, забраняващ тези частици да се разпадат. Аналогия тук със закона за опазване на електрически заряд: електрон е най-леката частица с електрически заряд и затова не попада в по-малки частици (например, неутрино и фотони). След това частиците на тъмната материя са изключително слабо взаимодействащи с нашето вещество, в противен случай биха били открити в експериментите на Земята. Районът започва региона на хипотези. Най-честната (но далеч от единствената!) Хипотезата е представена, че частиците на тъмно вещество са 100-1000 пъти по-тежки от протона и че тяхното взаимодействие с конвенционалната интензивно вещество е сравнимо с взаимодействието на неутриното. Тя е в рамките на тази хипотеза, че съвременната плътност на тъмната материя намира просто обяснение: частиците от тъмната материя се раждат интензивно и унищожават в много ранна вселена при ултра-високи температури (около 1015 градуса) и някои от тях са живели до този ден. С тези параметри на тези частици тяхната модерна сума във вселената се получава точно това, което е необходимо.

Възможно ли е да се очаква откритието на тъмните частици в близко бъдеще на земните условия? Тъй като днес не знаем естеството на тези частици, това е съвсем недвусмислено, за да отговорим на този въпрос. Въпреки това перспективата е много оптимистична.

Има няколко начина за търсене на частици от тъмна материя. Един от тях е свързан с експерименти на бъдещи ускорители с висока енергия - сблъсък. Ако частиците на тъмната материя са наистина по-тежки от протоните 100-1000 пъти, те ще бъдат родени в сблъсъци на конвенционални частици, овърклок на сблъсък към високи енергии (енергиите, постигнати върху съществуващи сблъсък, не е достатъчно за това). Най-близките перспективи са свързани с тези, които са в процес на изграждане в Международния център на ЦЕРН под най-големия надлезен слой на съпругата (LHC), който ще получи броящи протони с енергия от 7x7 Teraelectronvolt. Трябва да се каже, че според най-популярната хипотеза частиците на тъмната материя са само един представител на ново семейство елементарни частици, така че заедно с отварянето на частици от тъмно вещество, можете да се надявате за откриване на цял клас Нови частици и нови взаимодействия на ускорителите. Космологията предполага, че светът на елементарните частици днес не се изчерпва от световните "тухли"!

Друг начин се състои в регистрация на частици от тъмна материя, които летят около нас. Те не са достатъчно не достатъчно: когато масата е равна на 1000 масов протон, тези частици тук и сега трябва да има 1000 броя в кубичен метър. Проблемът е, че те са изключително слабо взаимодействат с конвенционалните частици, веществото е прозрачно за тях. Въпреки това, частиците от тъмен въпрос от време на време се сблъскват с атомни ядра и тези сблъсъци могат да се надяват да се регистрират. Търсенето в тази посока се извършва с редица силно чувствителни детектори, поставени дълбоко под земята, където фона от космически лъчи е рязко намален.

И накрая, друг начин е свързан с регистрацията на продуктите унищожаването на частиците на тъмната материя помежду си. Тези частици трябва да се натрупват в центъра на земята и в центъра на слънцето (веществото е практически прозрачно за тях, и те могат да попаднат в земята или слънцето). Там те се унищожават помежду си и в същото време се образуват други частици, включително неутрино. Тези неутрино преминават свободно през дебелината на земята или слънцето и могат да бъдат регистрирани със специални инсталации - неутрилни телескопи. Един от тези неутрино телескопи се намира в дълбините на езерото Байкал, а другият (Аманда) - дълбоко в лед на южния полюс. Има и други подходи за търсенето на частици от тъмна материя, например, търсенето на продукти на тяхното унищожение в централния район на нашата галактика. Кой от всички тези пътеки първо ще доведе до успех, времето ще покаже, но във всеки случай отварянето на тези нови частици и изследването на техните свойства ще стане най-важното научно постижение. Тези частици ще ни разкажат за свойствата на Вселената след 10-9 s (един милиард секунди!) След голяма експлозия, когато температурата на Вселената е 1015 градуса, а частиците от тъмен въпрос са интензивно взаимодействат с космическата плазма.

3.3 Тъмна енергия

Тъмната енергия е много странно вещество от тъмната материя. Започнете с факта, че не отива на часовниците, но равномерно "разлята" във Вселената. В галактиките и клъстерите галактиките са толкова, колкото и от тях. Най-необичайното нещо е, че тъмната енергия в определен смисъл изпитва антигравитация. Вече казахме, че съвременните астрономически методи могат само да измерват текущия темп на разширяване на вселената, но и определят как се променя с времето. Така че, астрономическите наблюдения показват, че днес (и в близко миналото) вселената се разширява с ускорение: процентът на разширяване нараства с течение на времето. В този смисъл можете да говорите за анти-гравитацията: обичайната гравитационна атракция ще забави галактиките, и в нашата вселена се оказва, обратното е.

хелиоцентрична вселена космологична тежест

Фиг. 5. Илюстрация на тъмна енергия.

Такава картина, като цяло, не противоречи на общата теория на относителността, но за тази тъмна енергия трябва да има специален имот - отрицателно налягане. Това рязко го отличава от конвенционалните форми на материята. Това няма да бъде преувеличение, за да се каже, че природата на тъмната енергия е основната мистерия на фундаменталната физика на XXI век.

Един от кандидатите за ролята на тъмната енергия е вакуум. Вакуумната енергийна плътност не се променя, когато вселената експанзия и това означава отрицателното налягане на вакуума. Друг кандидат е ново излишно поле, проникващо на цялата вселена; За него се използва терминът "Quintessence". Има и други кандидати, но във всеки случай тъмната енергия представлява нещо напълно необичайно.

Друг начин да се обясни ускореното разширяване на Вселената е да се предположи, че самите закони на тежестта са променени на космологични разстояния и космологични времена. Такава хипотеза е далеч от безвредни: опитите за обобщаване на общата теория на относителността в тази посока са изправени пред сериозни затруднения. Очевидно, ако такова обобщение е като цяло възможно, то ще бъде свързано с идеята за съществуването на допълнителни измерения на пространството, в допълнение към трите измерения, които възприемаме в ежедневния опит.

За съжаление, сега той не е видим начин за пряко експериментално изследване на тъмната енергия върху земните условия. Това, разбира се, не означава, че в бъдеще не може да има нови блестящи идеи в тази посока, а днес се надява за изясняване на естеството на тъмната енергия (или по-широко, причините за ускореното разширяване на Вселената) са свързани изключително с астрономически наблюдения и да получават нови, по-точни космологични данни. Трябва да научим подробно, тъй като тя разширява вселената с относително късен етап на своята еволюция и това трябва да се надява да направи избор между различни хипотези.

Заключение

В този курс бяха разгледани космологичните модели на Вселената. След като анализирах литературата по хода на общата физика и астрономия, проследих историята на космологичните изследвания, считахме за съвременни космологични модели на Вселената и взех илюстративен материал за темата за изследване. Като докаже значението на избраната тема, обобщена според извършената работа.

Литература

1.Бери А. Разказ Астрономия. Превод С. Замовски. - M., l.: Gitl, 1946.

.Веселовски I.N. Аристарх Самос - Коперник на древния свят. Исторически и астрономически изследвания. - м.: Наука, 1961. IM.7, p.44.

.Ефремов Ю.Н., Павловска, е. Определение на епохата на наблюдението на алмагения звезден каталог според собствените си движения на звезди. - Исторически и астрономически изследвания. М.: Наука, 1989 г., брой 18.

.I. G. Kolchinsky, A. A. Korsun, M. G. Rodriguez. Астрономи. 2-ри., Киев, 1986.

.КАРПЕНКОВ С.КХ. Концепция модерна природа: Учебник за университети / м.: Академичен проспект, 2001.

.Климлин I.А. Отваряне на вселената. - м.: Наука, 1987.

.Matviyevskaya g.p. As-sufi. - Исторически и астрономически изследвания. М.: Наука, 1983, брой 16, стр.93--138.

.Pannekuk A. История на астрономията. - м.: Наука, 1966.

.S. Shapiro, S. Tyukali. Черни дупки, бели джуджета и неутронни звезди. Москва, Мир, 1985

.Samygin S.i. "Концепции на съвременната природна наука" / Ростов N / D: "Феникс", 1997.

.Физика Космос: Малка енциклопедия. М.: Q. Енциклопедия, 1986.

.Hawking S. Кратка история история: от голяма експлозия до черни дупки. М.: Mir, 1990.

.Е.В. Кононович, В.И. Мороз. Хода на общата астрономия. Москва, 2002.

.Айнщайн А. Еволюция на физиката / т.: Устойчив свят, 2001.

Уроци

Нуждаете се от помощ за изучаване на езиковите теми?

Нашите специалисти ще съветват или имат уроци по темата за интерес.
Изпрати заявка С темата точно сега, за да научите за възможността за получаване на консултации.

Понятията за "вселената" и "metagalaxy" са много близки концепции: те характеризират един и същ обект, но в различни аспекти. Концепцията за "вселена" означава целия съществуващ материал свят; Концепцията за "метагалаксия" е същият свят, но от гледна точка на нейната структура - като подредена система на галактики.

В класическата наука имаше така наречената теория на стационарното състояние на Вселената, според която Вселената винаги е почти същата като сега. Астрономията е статична: движенията на планетите и кометата бяха проучени, бяха описани звездите, техните класификации бяха създадени, разбира се, много важни. Но въпросът за развитието на Вселената не беше поставен.

В това контролна работа Ще бъдат разгледани основните космологични модели на Вселената.

1.1 Модерни космологични модели на Вселената: Модел Enstein A., модел A.A. Фридман

Съвременните космологични модели на Вселената се основават на общата теория на относителността А. Айнщайн, според която метриката на пространството и времето се определя от разпределението на гравитационните маси във Вселената. Неговите свойства са както и средната плътност на материята и други специфични физически фактори.

Уравнението на Айнщайн не е едно, а много решения, отколкото наличието на много космологични модели на Вселената. Първият модел е разработен от самия Айнщайн през 1917 г. Той хвърли постулатите на Нютонската космология за абсолютността и безкрайността на пространството и времето. В съответствие с космологичния модел на Вселената А. Айнщайн, световното пространство е хомогенно и умоструично, въпросът е средно разпределен в него равномерно, гравитационното привличане на масите се компенсира чрез универсално космологично отблъскване.

Времето за съществуване на вселената е безкрайно, т.е. няма начало, без край и пространството е безкрайно, но разбира се.

Вселената в космологичния модел А. Айнщайн е неподвижен, безкраен във времето и неограничен в пространството.

През 1922 г. руският математик и геофизик А. Фридман хвърли постулата на класическата космология на стационарността на Вселената и получи решението на уравнението на Айнщайн, описвайки вселената с "разширяващото" пространство.

Посочен е съотношението на средната плътност на критичната вселена

Има три космологични модела в зависимост от името на техния създател, наречен Фридман. В тези модели вакуумната енергия (космологична константа) не се взема предвид.

I friedman модел ,. Разширяването на Вселената ще бъде вечно и скоростта на галактиките никога няма да се стреми към нула. Пространството в такъв модел е безкрайно, има отрицателна кривина, описва геометрията на Лобачовски. През всяка точка на такова пространство, безкраен набор от директни, успоредни, дадени, сумата от триъгълните ъгли е по-малка от 180 °, съотношението на дължината на обиколката към радиуса е по-голямо от 2π.

II Friedman модел ,. \\ t Разширяването на Вселената ще бъде вечно, но в безкрайността скоростта му ще се стреми към нула. Пространството в такъв модел е безкрайно, плоско, описано от геометрията на евклидея.

III Friedman модел ,. \\ t Разширяването на вселената ще бъде променено чрез компресия, срив и ще свърши, че вселената ще се присъедини към единствената точка (голяма криза). Пространството в такъв модел е ограничено, има положителна кривина, под формата представлява триизмерен сгъст, описва сферичната геометрия на Riemann. В такова пространство няма паралелни права линии, сумата от триъгълните ъгли е по-голяма от 180 °, съотношението на обиколката на обиколката към радиуса е по-малко от 2π. Общата обща маса на тази вселена е нула.

Според съвременните данни .

1.2 Алтернативни космологични модели на Вселената

В допълнение към стандартния модел с висок експлозия, по принцип има алтернативни космологични модели:

1. Моделът, симетричният спрямо материята и антиматерията, включва равно на присъствие на тези два вида във Вселената. Въпреки че е очевидно, че нашата галактика практически не съдържа антиматерия, съседните звездни системи могат напълно да се състоят от него; В същото време тяхната радиация ще бъде същата като нормалните галактики. Въпреки това, в предишни удължителни епохи, когато веществото и антиматерията са били в по-близък контакт, тяхното унищожение трябва да е породило мощно гама радиация. Наблюденията не го откриват, което е малко вероятно симетричен модел.

2. В студения голям модел на експлозия се приема, че разширяването започва с абсолютна нулева температура. Вярно е, че в този случай трябва да се появи ядрен синтез и остаряват веществото, но микровълновото фоново лъчение не може да бъде пряко свързано с голяма експлозия и е необходимо да се обясни по някакъв начин по-различно. Тази теория е привлекателна в това, че веществото в нея е обект на фрагментация и това е необходимо да се обясни мащабната хетерогенност на Вселената.

3. Стационарният космологичен модел включва непрекъснато раждане на вещество. Основната позиция на тази теория, известна като идеалния космологичен принцип, твърди, че вселената винаги е била и остава като сега. Наблюденията го опровергават.

4. разглежда модифицираните варианти на теорията на Айнщайн. Например, теорията на К. Бран и Р.Дикка от Принстън като цяло се съгласява с наблюдения в рамките на слънчевата система. Моделът на Бранз - Дикка, както и по-радикален модел F.Khuli, в който някои основни константи варират във времето, имат почти същите космологични параметри в нашата епоха, както и големия модел експлозия.

5. През 1927 г. белгийският абат и учен J. Lemeter извади "разширяването" на пространството с астрономически данни за наблюдение. Лреметът въведе концепцията за началото на Вселената като сингулярност (т.е. супер-държавната държава) и раждането на Вселената като голяма експлозия. Въз основа на модифицираната теория на Einstein на железопътната линия, през 1925 г., космологичен модел изгради голяма експлозия с дълга фаза от тихо състояние, по време на която могат да бъдат оформени галактиките. Айнщайн се интересува от тази възможност да оправдае любимия си космологичен модел на статичната вселена, но когато вселената е отворена, той публично я отказа.

Λcdm (ламбда-cidiyam се чете) - намаляване на ламбда-студената тъмна материя, съвременен стандартен космологичен модел, в който е напълнена пространствено плоската вселена, в допълнение към обичайния бариен въпрос, тъмна енергия (описана от космологичната константа λ на Служене на Айнщайн) и студена тъмна материя (английска студена тъмна материя). Според този модел възрастта на Вселената е равна милиарди години.

Тъй като средната плътност на веществото във Вселената е неизвестна, днес не знаем в коя от тези пространства на Вселената живеем.

През 1929 г. американският астроном Е. П. Хайбъл открил съществуването на странна зависимост между разстоянието и скоростта на галактика: всички галактики се движат от нас и в скоростта, която се увеличава пропорционално на разстоянието, галактиката се разширява.

Разширяването на Вселената се счита за научно установен факт. Според теоретичните изчисления на J. Lemeter, радиусът на Вселената в първоначалното състояние е 10-12 cm, който е близо до размера до радиуса на електрона, а плътността му е 1096 g / cm3. В единствено състояние, вселената е микроза предмет с незначителни размери. От първоначалното единствено състояние, вселената се премества в разширение в резултат на голяма експлозия.

Ретроспективните изчисления определят възрастта на Вселената при 13-20 милиарда години. Г. А. Гамен предложи, че температурата на веществото е голяма и да падне с разширяването на Вселената. Неговите изчисления показват, че вселената в своята еволюция претърпява определени етапи, през които се случва образованието химически елементи и структури. В съвременната космология, за яснота, началният етап на еволюцията на Вселената е разделен на "ера"

Когато оценявате степенцията на мащаба на Вселената, винаги възниква класически философски въпрос: ограничени или безкрайни вселената? Концепцията за безкрайност работи предимно математика и философи. Експериментални физици, които имат експериментални методи и техники за измерване, винаги се получават крайни стойности на измерените стойности. Голямото значение на науката и особено съвременната физика е, че сега е получено от много количествени характеристики на обектите не само макро и микромир, но и мегамира.

Пространственият мащаб на нашата вселена и размера на основните материални образувания, включително микрополеците, могат да бъдат представени от следващата таблица, където размерите са дадени в метри (само нарежданията на номерата са дадени за простота, т.е. приблизителни числа в рамките на една поръчка):

Радиус на космологичния хоризонт

или видима вселена 10 26

Диаметърът на нашата галактика 10 21

Разстояние от Земята до Sun 10 11

Диаметър на слънцето 10 9

Лице с размер 10 0

Дължина на вълната на светлината 10 -6 - 10 -8

Размер на вируса 10 -6 -10 -8

Диаметър на водородния атом 10 -10

Диаметъра на атомното ядро \u200b\u200b10 -15

Минимално разстояние

налични днес до нашите измервания 10 -18

От тези данни е ясно, че съотношението на най-големия размер до най-малък размер, достъпен от днешния експеримент, е 44 поръчки. С развитието на науката това отношение се е увеличило и ще се увеличи като натрупване на нови познания за света около нас. В края на краищата, "нашият свят е само училище, където се научаваме да знаем", каза френският философ Мишел Монтен (1533-1592).

Вселената е на много различни нива, от условни елементарни частици и гигантски ултралики на галактики, присъщи на структурата. Съвременната структура на Вселената е резултат от космическа еволюция, по време на която са оформени галактики от протестните роблактики, от протости - звезди, от протопланетичния облак - планети.

1.3 Модел на горещ взрив

Според космологичния модел на Фридман - Lemeter, вселената се появява по времето на големия взрив - преди около 20 милиарда години, а разширяването му продължава досега, постепенно се забавя. В първия момент от експлозията на въпроса за вселената имаше безкрайна плътност и температура; Това състояние се нарича сингулярност. Според общата теория на относителността гравитацията не е истинска сила, но има кривина на пространството-време: колкото повече гъстотата на материята, по-силната кривина. По време на началната сингуларност, кривината също е безкрайна. Можете да изразявате безкрайна кривина на пространството с други думи, казвайки, че в първоначалния момент на материята и пространството в същото време избухна навсякъде във вселената. Като пространство на разширяващата се вселена, плътността на материята попада в нея.

S. Khoking и R. Penrose доказаха, че в миналото със сигурност е единствено състояние, ако общата теория на относителността е приложима за описване на физическите процеси в много ранна вселена. За да се избегне катастрофалната особеност в миналото, е необходимо значително да се промени физиката, например, ако се приеме възможността за спонтанно непрекъснато раждане на материята, както в теорията на стационарната вселена. Но астрономическите наблюдения не дават причина за това. По-ранните събития, които считаме, толкова по-малко е тяхната пространствена скала; Тъй като се приближава към началото на разширяването, хоризонта на наблюдателя се компресира (фиг. 1).

Фиг. 1. Илюстрация на големи модели експлозия

В първите моменти мащабът е толкова малък, че вече не можем да прилагаме общата теория на относителността: да опишем явленията в такъв малък мащаб, изисква квантовата механика. Но квантовата теория на гравитацията все още не съществува, така че никой не знае как събитията се развиват в момента 10-43 S, наречен планината (в чест на теорията на бащата). В този момент плътността на материята достигна невероятна стойност от 1090 kg / cm 3, което не може да се сравни не само с плътността на телата около нас (по-малко от 10 g / cm 3), но дори и с плътността на Атомно ядро \u200b\u200b(около 1012 kg / cm 3) - най-голямата плътност в лабораторията. Ето защо, за съвременната физика, началото на удължаването на Вселената е времето на дъното.

Големите модели в експлозия са представени от три най-важни типа: стандартният отворен модел, стандартен затворен и модел на LEMET. Хоризонталното време бе отложено, вертикално - разстоянието между всеки две достатъчно отстранени един от друг (за изключване на тяхното взаимодействие) от галактики. Кръгът отбеляза нашата ера. Ако вселената винаги е била разширена при текущата скорост, изразена от постоянния Hubble N, тогава ще започне преди около 20 милиарда години и се случи, както е показано от диагонална пунктирана линия. Ако разширяването се забави, както в отворен модел на неограничен свят или в затворен модел на ограничен свят, тогава възрастта на Вселената е по-малка от 1 / n. Най-малката възраст в затворения модел, удължението на която бързо се забавя и се заменя с компресия. Моделът Lemetra описва вселената, чиято възраст е значително по-голяма от 1 / n, защото в своята история има дълъг период, когато разширенията почти не се случват. Моделът LEMET и отворен модел описват вселената, която винаги ще се разширява.

При такива условия раждането на Вселената беше немислимо и плътността се случи. Освен това, това може да бъде раждането в буквалния смисъл: някои космолози (да кажем, ya.b. zeldovich в СССР и Л. Паркер в САЩ) вярваха, че частиците и гама фотоните са родени в тази епоха на гравитационното поле . От гледна точка на физиката този процес може да се осъществи, ако сингулярността е анизотропна, т.е. Гравитационното поле е нехомогенно. В този случай приливните гравитационни сили могат да "извадят" истинските частици от вакуум, създавайки, така, съдържанието на Вселената. Проучване на процесите, които се проведоха веднага след големия взрив, ние разбираме, че нашите физически теории все още са много несъвършени. Топлинната еволюция на ранната вселена зависи от раждането на масивни елементарни частици - адроните, които ядрената физика знае още малко. Много от тези частици са нестабилни и краткотрайни.

Швейцарският физик R.hagedorn вярва, че може да има голям набор от нарастващи маси, които в изобилие могат да бъдат оформени при температура от около 10 12 k, когато гигантската плътност на радиацията доведе до раждането на адронски двойки, състоящи се от частици и антипартици. Този процес ще трябва да ограничи повишаването на температурата в миналото. Съгласно друга гледна точка, броят на видовете масивни елементарни частици е ограничен, така че температурата и плътността по време на административната ера трябва да са постигнали безкрайни стойности. По принцип това може да бъде проверено: ако компонентите на адроните - кварки са стабилни частици, тогава трябва да са запазени редица кварки и антикварки от горещата ера. Но търсенето на кварки беше напразно; Най-вероятно те са нестабилни.

След първата милисекунда на разширяването на вселената, силното (ядрено) взаимодействие престана да играе решаваща роля в него: температурата намалява толкова много, че атомните ядра престават да се срутват. Допълнителни физически процеси се определят чрез слабо взаимодействие, отговорно за раждането на леки частици - лептони (т.е. електрони, позитрони, мезони и неутрино) при действието на термично излъчване. Когато по време на разширяването, радиационната температура спадна до около 10 10 k, лептонските двойки спряха роден, почти всички позит и електрони унищожени; Само неутрино и антиненеутрино остават, фотони и малко запазени с предишната ера на протони и неутрони. Така че Епом Лептън приключи. Следващата фаза на разширяване е фотонна ера - характеризираща се с абсолютната преобладаване на термичното излъчване. На всеки запазен протон или електрон представлява един милиард фотони. Първоначално беше гама Quanta, но тъй като вселената се разширява, те загубиха енергия и станаха рентгенови, ултравиолетови, оптични, инфрачервени и най-накрая бяха радио-канали, които приемаме като черен фон (реликт) радио емисии .

1.4 Нерешени космологични проблеми на Големия взрив

Можете да маркирате 4 проблеми сега преди космологичния модел на големия взрив.

1. Проблемът на сингулярността: много съмнения приложимостта на общата теория на относителността, която дава сингулярност в миналото. Предлагат се алтернативни космологични теории от сингулярност.

2. Тясно свързана с проблема със знанието на изотрепията на Вселената. Изглежда странно, че разширяването, започнало от единственото състояние, се оказа толкова изотропно. Не е изключено, че анизотропната първоначална експанзия постепенно става изотропна под действието на дисипативни сили.

3. Униформа в най-голям мащаб, в по-малък мащаб, вселената е много нехомогенна (галактики, натрупване на галактики). Трудно е да се разбере как една гравитация може да доведе до появата на такава структура. Ето защо, космолозите изследват възможностите за нехомогенни модели на голяма експлозия.

4. И накрая, можете да попитате какво е бъдещето на Вселената? За отговор трябва да знаете средната плътност на материята във вселената. Ако надвишава някаква критична стойност, тогава геометрията на пространството-време е затворена, а в бъдеще вселената със сигурност ще бъде притисната. Затворената вселена няма граници, но обемът му е ограничен. Ако плътността е под критиката, вселената е отворена и ще се разширява завинаги. Отворената вселена е безкрайна и има само една сингулярност в началото. Докато наблюденията са най-подходящи в модела на отворения вселена. Произхода на мащабна структура. Космолозите имат две противоположни гледни точки по този проблем. Най-радикал е, че в началото имаше хаос. Разширяването на ранната вселена се случи изключително анизотропно и незаето, но след това разсейващите процеси изглаждат анизотропия и донесоха разширяването на модела Friedman - Lemeter. Съдбата на нейните нехомогенност е много любопитна: ако амплитудата им е голяма, те неизбежно бяха необходими, за да се срутят в черни дупки с маса, определена от текущия хоризонт. Тяхната формация може да започне директно от детското време, така че във вселената може да са били много малки черни дупки с масите до 10-5 гр. Въпреки това, S. ploking показа, че "мини-дупки" трябва, да излъчва, да се излъчва Маса и за нашите епохите може да продължи само черни дупки с маси над 10 16 g, което съответства на масата на малка планина.

Първичният хаос може да съдържа смущения на всякакво скала и амплитуда; Най-големият от тях под формата на звукови вълни може да се запази от ерата на ранната вселена до ерата на радиация, когато веществото все още е достатъчно горещо, за да се излъчва, абсорбира и разсея радиация. Но с края на тази епоха, охладената плазма рекомбинира и престава да взаимодейства с радиация. Налягането и скоростта на звука в газа паднаха, в резултат на което звуковите вълни се превърнаха в шокови вълни, компресиращ газ и го принуждават да се срутят в галактиките и техните клъстери. В зависимост от вида на изходните вълни, изчисленията предсказват много различна картина, далеч от винаги подходящите. За да изберете между възможни варианти за космологични модели, една философска идея, известна като антропичен принцип, е важна: от самото начало, вселената трябваше да има такива свойства, които позволяват на галактиките, звездите, планетите и разумен живот върху тях. В противен случай нямаше кой да се занимава с космология. Алтернативна гледна точка е, че първоначалната структура на Вселената не може да се намери повече, че те дават наблюдения. Според този консервативен подход, младата вселена хаотичност не може да се обмисли, тъй като сега е много изотропна и хомогенна. Отклоненията от хомогенност, които наблюдаваме под формата на галактики, могат да растат под действието на тежестта от малките хетерогенни болести. Въпреки това, проучванията на широкомащабното разпределение на галактиките (най-вече се извършват от J. Plis в Princeton), изглежда, че не потвърждават тази идея. Друга интересна възможност е, че натрупването на черни дупки, родени в ерата на Adronle, могат да се превърнат в първоначалните колебания за формирането на галактики. Отворена или затворена вселена? Най-близките галактики се отстраняват от нас при скорост, пропорционална на разстоянието; Но по-далечното не се подчинява на тази зависимост: тяхното движение показва, че разширяването на Вселената се забавя с времето. В затворен модел на вселената под действието на тежестта, разширяването в определена точка спира и се заменя с компресия (фиг. 2), но наблюденията показват, че забавянето на галактиките все още не е толкова бързо, така че пълната спирка има някога са се случили.

Хоризонталните линии маркират характерните моменти на еволюцията и триъгълниците, показани от тях, показват района на вселената, достъпна за наблюдателя в този момент. Колкото по-дълго минава времето от началото на разширяването, толкова повече районът става наличен за наблюдение. В момента светлината идва при нас от звезди, квазари и клъстери на галактики, отдалечени от милиарди светлинни години, но в началото на епохите наблюдателят може да види много по-ниска област на Вселената. В различни епохи са доминирани различни форми на материя: въпреки че веществото на атомните ядра (нуклеоните) доминира, преди вселената да е гореща, радиацията (фотоните) доминира и дори по-рано - леки елементарни частици (лепта) и тежки (адрон) .

Фигура 2 - Стандартен модел на голяма експлозия: времето е отложено вертикално и разстоянието е хоризонтално.

За да бъде затворена Вселената, средната плътност на материята в нея трябва да надвишава определена критична стойност. Оценката на плътността на видимата и невидима субстанция е много близка до тази стойност. Разпределението на галактиките в пространството е много нехомогенно. Нашата местна група галактики, включително млечния път, Андромеда мъглявина и няколко по-малки галактики, се крие по периферията на огромна система на галактики, известна като SuperCount в Дева (Дева), чийто център съвпада с групата на Дева галактики. Ако средната плътност на света е голяма и вселената е затворена, трябваше да се наблюдава силно отклонение от изотропна експанзия, причинена от привличането на нашите и съседни галактики към центъра за супер потребление. В отворената вселена това отклонение е незначително. Наблюденията са по-последователни с отворения модел. Голямата интерес на космолозите причинява съдържанието в сателита на тежкия изотоп на водород - деутерий, който се формира по време на ядрените реакции в първите моменти след голяма експлозия. Съдържанието на деутерий се оказа изключително чувствително към плътността на веществото в епохата и следователно в нашата. Въпреки това, "Deuterium тест" не е лесно, защото е необходимо да се изследва основното вещество, което не е посещавало дълбините на звездите от момента на космологичния синтез, където деутерийът лесно се изгаря. Изследването на изключително далечни галактики показва, че съдържанието на деутерий съответства на ниската плътност на материята и следователно отвореният модел на Вселената.

Заключение

Космологичните модели водят до заключението, че съдбата на разширяващата се вселена зависи само от средната плътност на нейното пълнене и стойността на постоянния Hubble. Ако средната плътност е равна на или под някаква критична плътност, разширяването на Вселената ще продължи завинаги. Ако плътността е по-висока критична, експанзията ще спре рано или късно и ще бъде намалена чрез компресия.

В този случай вселената се стеснява до размерите, които са били вероятно в случай на възникване, дават начин на явлението, наречено голямо компресиране.

Ние изброяваме основните модели на Вселената: Модел de Sitter: Моделът на разширяващата се вселена, предложен през 1917 г., в който няма вещество или радиация. Тази нереалистична хипотеза обаче е исторически важна, тъй като първо напредваше идеята за разширяване, а не статична вселена; Модел на лиметъра: модел на вселената, който започва с голяма експлозия, заменяща статичната фаза и последваща безкрайна експанзия. Моделът е наречен по име J. Lemeter (1894-1966),

Моделът на разширяващата се вселена без използването на общата теория на относителността, предложена през 1948 г. от Едуард Милн (Едуард Милн). Тази експандираща, изотропна и хомогенна вселена. Несъдържащи вещество. Той има отрицателна кривина и се изключва.

Модел на Фредман: Модел на Вселената, който може да се срине вътре. През 1922 г. съветският математик А. А. Фридман (Александър Фридман, 1888-1925), анализира уравнението на общата теория на относителността

Вселената на Фридман може да бъде затворена, ако плътността на веществото в нея е достатъчно голяма, за да спре разширението. Този факт доведе до търсенето на така наречената липсваща маса. В бъдеще заключенията на Фридман бяха потвърдени в астрономическите наблюдения, така нареченото червено смяна на спектралните линии в спектрите на галактиките, което съответства на взаимното отстраняване на тези звездни системи.

Моделът на Einstein de Sitter: най-простите съвременни космологични модели, в които вселената има нулево налягане, нулева кривина (т.е., плоска геометрия) и безкрайна дължина и нейното разширение не се ограничава в пространството и във времето. Моделът, предложен през 1932 г., този модел е специален случай (при нулева кривина) на по-обща вселена Фридман.

2. Каква е същността на процесите на самоорганизация в жив и неодушевен характер?

Всички обекти на живот и нежизнен характер могат да бъдат представени като определени системи, които имат специфични характеристики и свойства, характеризиращи нивото на организация. Като се има предвид нивото на организацията, е възможно да се разгледа йерархията на структурите на организацията на материални обекти от жив и неодушевен характер. Такава йерархия на структурите започва с елементарни частици, които са първоначално ниво на организацията на материята и завършва с живи организации и общности - най-високите нива на организацията.

В момента, в областта на основната теоретична физика, се разработват концепции, според които един обективно съществуващ свят не е изчерпан от материалния свят, възприеман от нашите сетива или физически уреди. Авторите на тези понятия стигат до следното заключение: заедно с материалния свят има реалност преди поръчка, която има фундаментално различна природа в сравнение с реалността на материалния свят.

Изследването на материята и неговите структурни нива е предпоставка за формирането на световно изображението, независимо дали в крайна сметка ще бъде материалистичен или идеалистичен.

Очевидно е, че ролята на определянето на концепцията за материята, разбирането на последния като неизчерпаем за изграждане научна снимка Мир, решаване на проблема с реалността и осъзнатата на обекти и явления на микро, макро и мега светове.

Под организацията на системата ще разберем промяната в структурата на системата, която осигурява координирано поведение или функционирането на системата, която се определя от външни условия.

Ако при промяната в организацията разбират промяната в метода на подсистемите за смесване (или комуникация), образуващи системата, явлението на самоорганизацията може да бъде определено като такава неизбежна промяна в системата и нейните функции, която се случва извън нея. всички допълнителни ефекти, поради взаимодействието на системата с условията на съществуване и се приближава към някои относително устойчиво състояние.

Под самоорганизация ще разберем промяната в структурата, като гарантираме съгласуваността на поведението поради наличието на вътрешни отношения и връзки с външна среда.

Самоорганизацията е естествена научна израз на процеса на самоувереност. Способността за самоорганизация има жива и нежична природна система, както и изкуствени системи. Специфичната конфигурация на структурата съществува само при строго определени условия и в определени часове на "движение" на сложната система. Динамиката на развитието на системите води до последователна промяна в техните структури.

Естествена промяна в структурата на системата, съответно исторически промени в съотношението с външната среда и се нарича еволюция.
Промяната в структурата на сложна система в процеса на взаимодействие с околната среда е проявление на свойствата на откритостта като увеличение на възможността за достъп до нови. От друга страна, промяната в структурата на сложна система осигурява разширяване на условията на живот, свързани с усложняването на организацията и увеличаването на жизнената дейност, т.е. Придобиване на по-общи ценности за установяване на връзки с нови страни по външната среда.

Самоорганизацията се характеризира с появата на вътрешно координирано функциониране поради вътрешни връзки и връзки с външната среда. Освен това концепцията и структурата на системата са тясно свързани; Системата е организирана, т.е. Променя структурата за изпълнение на функцията.

Структурността и системната организация на материята са сред най-важните му атрибути, изразяват потока на съществуването на материя и тези конкретни форми, в които тя се проявява.

Под структурата на материята обикновено разбират своята структура в макромир, т.е. съществуване под формата на молекули, атоми, елементарни частици и др. Това се дължи на факта, че човек е макроскопично създание и макроскопичният мащаб е познат, така че концепцията за структура обикновено се свързва с различни микропредприятия.

Но ако разгледаме въпроса като цяло, концепцията за структурата на материята също ще обхваща макроскопски тела, всички космически мегамир системи и във всяка произволна голяма пространствена скала. От тази гледна точка концепцията за "структура" се проявява във факта, че тя съществува под формата на безкрайно разнообразие от холистични системи, тясно взаимосвързани помежду си, както и при поръчването на структурата на всяка система. Такава структура е безкрайна в количествени и качествени взаимоотношения.

Проявите на структурна безкрайност на материята са:

- неизчерпаемостта на обектите и процесите на микровъла;

- безкрайност на пространството и времето;

- Безкрайност на промените и развитието на процесите.

От разнообразието от форми на обективна реалност, емпирично достъпният винаги остава само крайният регион на материалния свят, който сега се простира през 10-15 до 10 28 cm, а навреме - до 2 × 10 9 години.

Структурността и системната организация на материята са сред най-важните атрибути. Те изразяват потока на съществуването на материя и нейните специфични форми, в които тя се проявява.

Материалният свят е един: имаме предвид всички свои части - от неодушевени предмети за живи същества, от небесния Тел Пред човек като член на обществото - по един или друг начин са свързани.

Системата е, че по определен начин един с друг и подчинен на съответните закони.

Системите са обективно съществуващи и теоретични, или концептуални, т.е. Съществуващи само в човешкото съзнание.

Системата е вътрешен или външен набор от взаимосвързани и взаимодействащи елементи.

Поръчката на комплекта предполага наличието на естествени отношения между елементите на системата, което се проявява под формата на закони на структурната организация. Във всички природни системи, произтичащи вътрешна подрежа, произтичаща от взаимодействието на органи и естествено саморазвитие на материята. Външното е характерно за изкуствените системи, произведени от човека: технически, промишлени, концептуални и др.

Структурните нива на материята се образуват от определен набор от обекти от всеки клас и се характеризират със специален вид взаимодействие между компонентите на тях с елементи.

Критерият за разпределяне на различни структурни нива е следните признаци:

- Спасио-временни скали;

- набор от решаващи свойства;

- специфични закони за движение;

- степента на относителна сложност, възникнала в процеса на историческо развитие на материята в областта;

- Някои други знаци.

Понастоящем известните структурни нива на материята могат да бъдат разпределени в съответствие с горните характеристики в следните области.

1. MICROWN. Те включват:

- частици елементарни и ядра от атоми - областта от около 10 - 15 cm;

- атоми и молекули 10 -8 -10 -7 cm.

Микрометърът е молекули, атоми, елементарни частици - светът на изключително малки, директно наблюдавани микрополеци, чиято пространствена разлика се изчислява от 10 -8 до 10-16 cm и животът е от безкрайност до 10-24 p .

2. Макромир: макроскопски тела 10 -6 -10 7 cm.

Macromir - светът на стабилни форми и съизмерими човешки ценности, както и кристални комплекси на молекули, организми, общности на организми; Светът на макро обектите, чието измерение е свързано с мащаба на човешкия опит: пространствените стойности се изразяват в милиметри, сантиметри и километри и време - за секунди, минути, часове, от години.

Мегамир е планети, звездни комплекси, галактики, метагалаксия - светът на огромните космически скали и скорости, разстоянието, което се измерва със светлинни години, и времето на съществуването на космически обекти - милиони и милиони години.

И въпреки че тези нива оперират своите специфични модели, микро, макро- и мегамирс са взаимно свързани.

3. Мегамир: космически системи и неограничени скали до 1028 cm.

Характеризират се различни нива на материята различни видове връзки.

По мащаб от 10-13 см - силни взаимодействия, целостта на ядрото се осигурява от ядрените сили.


Целостта на атомите, молекулите, макротел осигуряват електромагнитни сили.


1. В пространствена скала - гравитационни сили.
   

   С увеличаване на размера на обектите, енергията на взаимодействието намалява. Ако вземем енергията на гравитационното взаимодействие на единица, тогава електромагнитното взаимодействие в атома ще бъде 1039 повече, а взаимодействието между нуклените - компонентите на частиците на ядрото е 1041 пъти повече. Колкото по-малък е размерът на материалните системи, толкова по-твърдо свързани с техните елементи.
   

   Разделението на материята на структурните нива е относително. В достъпна пространствена времева скала, структурата на материята се проявява в своята системна организация, съществуването под формата на набор от йерархично взаимодействащи системи, вариращи от елементарни частици и завършващи с метагалаксия.
   

   Говорейки за структурата - вътрешната дисекция на материала, може да се отбележи, че трябва да има широк спектър от световна световна наука, тя е тясно свързана с откриването на всички нови и нови структурни образувания. Например, ако по-рано поглед към вселената е затворен от галактиката, след това се разширява до системата на галактиките, тогава метагалаксията сега се учи като специална система със специфични закони, вътрешни и външни взаимодействия.
   

   В съвременната наука, методът на структурния анализ се използва широко, което отчита системността на изучаването на обектите. В крайна сметка, структурата е вътрешното дисекция на материалното същество, методът на съществуване на материята. Структурните нива на материята се формират от определен набор от обекти от всякакъв вид и се характеризират със специален метод на взаимодействие между компонентите на тях с елементи, по отношение на трите основни области на обективна реалност, тези нива изглеждат така (маса ).
   

   Таблица - структурни нива на материята
   

   Неорганичен характер	Природа	Общество
   Подводник-ментор	Биологичен макромолекуляр	Индивидуален
   Микровъдство	Клетъчна	Семейство
   Ядрен	Микроорганична	Колективен
   Атомник	Органи и тъкани	Големи социални групи (класове, нация)
   Молекулярна	Тялото като цяло	Държавно (гражданско общество)
   Макро ниво	Население	Системи за състояния
   Мегаурант (планети, звездни планетарни системи, галактики)	Биоценоза	Човечеството като цяло
   Megaurant (Metagalaxy)	Биосфера	Noosphere.

   Всяка от обективните области включва редица взаимосвързани структурни нива. Вътре в тези нива, координационните отношения са доминиращи и между нива - подчинение.
   

   Системно изследване на материални обекти предполага не само установяването на методи за описване на отношенията, връзките и структурата на набор от елементи, но също така и разпределението на тези, които са системнообразуващи, т.е. Осигуряват отделно функциониране и развитие на системата. Систематичният подход към материалните образувания предполага възможността за разбиране на разглежданата система високо ниво. За системата обикновено се характеризира с йерархията на структурата, т.е. Последователно включване на система на по-ниско ниво в система за по-високо ниво.
   

   Така структурата на материята на нивото на неодушеваната природа (неорганична) включва елементарни частици, атоми, молекули (микромир обекти, макари и мегамирани обекти: планети, галактики, системи на металактика и др.). Метагалаксията често се идентифицира от цялата вселена, но вселената се разбира в максималното широко разпространено усещане за думата, тя е идентична с целия материал свят и движещ се вещества, който може да включва много методи и други космически системи.
   

   Живата природа също е структурирана. Тя подчертава биологичното и социалното ниво. Биологичното ниво включва Suplevels:
   

   - Макромолекули ( нуклеинова киселина, ДНК, РНК, протеини);
   

   - клетъчно ниво;
   

   - микроорганични (единични организми);
   

   - органи и тъкани на тялото като цяло;
   

   - население;
   

   - биочници;
   

   - Биосфера.
   

   Основните понятия за това ниво на последните три подзола са концепциите за биотоп, биоценоза, биосфера, изискващи обяснения.
   

   Biotop е набор (общност) на индивиди от един и същи вид (например стадо вълци), което може да пресича и да възпроизвежда такива (популации).
   

   Биоценозата е комбинация от популации на организми, при които сами са продуктите на жизнената дейност, са условията за съществуването на други организми, обитаващи суши или водния обект.
   

   Биосферата е глобална система от живот, частта от географската среда (долната част на атмосферата, горната част на литосферата и хидросферата), която е местообитание на живите организми, осигуряващи условията, необходими за тяхното оцеляване ( температура, почва и др.), оформена в резултат на биоценози на взаимодействие.
   

   Общата основа на живота на биологичното ниво - органичният метаболизъм (метаболизъм, енергия и информация за околната среда) - се проявява върху някое от избраните подсладени:
   

   - на нивото на организмите, метаболизмът означава асимилация и дисимулиране чрез вътреклетъчни трансформации;
   

   - на нивото на екосистемите (биоценоза) се състои от верига за преобразуване на вещества, първоначално асимилирана от организми - производители с потребителски организми и лишени от организми, свързани с различни видове;
   

   - На равнището на биосферата има глобален цикъл на веществото и енергията с пряката съдба на космическите фактори.
   

   На определен етап от развитието на биосферата има специални популации на живи същества, които поради способността им да работят, формират особено ниво - социално. Социалната реалност в структурен аспект е разделена на подслаждащи: индивиди, семейства, различни колективи (производство), социални групи и др.
   

   Структурното ниво на социална дейност е в двусмислени линейни връзки помежду си (например нивото на нациите и нивото на състоянията). Тъкането на различни нива в рамките на обществото поражда представа за господството на шанса и хаотичните дейности в социалните дейности. Но внимателен анализ разкрива наличието на фундаментални структури в нея - основните сфери на обществения живот, които са материални и социални, политически, духовни сфери, които имат свои собствени закони и структури. Всички в известен смисъл са подчинени в състава на социално-икономическата формация, дълбоко структурирани и причиняват генетичното единство на социалното развитие като цяло.
   

   Така, всеки от трите региона на материална реалност се формира от редица специфични структурни нива, които са в строга подреденост в състава на определена област на реалност.
   

   Преходът от един регион към другата е свързан с усложнението и увеличаването на множеството формирани фактори, които осигуряват целостта на системите. Вътре във всяко от структурните нива има подчинени отношения (молекулярно ниво включва атомно, а не обратно). Моделите на нови нива не са отделени на моделите на нива, въз основа на които те възникват и водят за това ниво на организацията на материята. Структурна организация, т.е. Системността е начин да съществува въпрос.
   

   Хипотеза Многоразременен модел на вселената

   Предговор на сайта: Читателите на сайта "Сила на знанието" се предлагат фрагменти от 29-та глава на Книгата на Андрей Дмитриевич Сахаров "Спомени". Академик на Сахаров говори за творби в областта на космологията, която той води, след като започнал активно да се занимава с дейности по правата на човека - по-специално в връзката на Горки. Този материал е безспорен интерес към темата "вселена", обсъждана в тази глава на нашия сайт. Ще се запознаем с хипотезата на многоцелевия модел на вселената и други проблеми на космологията и физиката. ... И, разбира се, нека си спомним нашето последно трагично минало.

   Академик Андрей Дмитриевич Сахаров (1921-1989).

   В Москва през 70-те години и в Горки продължих да се опитвам да се занимавам с физика и космология. През тези години не можех да номинирам значително нови идеи и продължих да развивам тези насоки, които вече бяха представени в моите творби на 60-те години (и описани в първата част на тази книга). Вероятно е много учени при постигането на някаква гранична възраст за тях. Но аз не губя надежда, че мога, може би нещо друго "мига". В същото време трябва да кажа, че просто наблюдавате научния процес, в който вие сами не участвате, но знаете какво да се случи с това, което дава дълбока вътрешна радост. В този смисъл не съм алчен. "

   През 1974 г., и през 1975 г. публикувах работа, в която разработих идеята за нулевия лагрангизъм на гравитационното поле, както и тези методи на изчисление, които прилагах в предишни работи. В същото време се оказа, че дойдох в метода, преди много години от Владимир Александрович Fock, а след това - Julian Sheinger. Въпреки това, самото ми заключение е начинът за изграждане, методите бяха напълно различни. За съжаление, не можех да изпратя работата си към Фоку - той просто умря.

   Впоследствие открих някои грешки в моята статия. В него тя не е изяснена докрай, независимо дали "индуцираната гравитация" дава (съвременен термин, приложен вместо с термина "нула lagrangian") правилен знак за гравитационна константа във всички опции, които имам предвид.<...>

   Три творби - един публикуван преди моето изключване и две след експулсиране - са посветени на космологични проблеми. В първата работа обсъждам механизмите на появата на барион асиметрия. Може би някакъв интерес представляват общи съображения на кинетиката на реакциите, водещи до барионната асиметрия на Вселената. Въпреки това, по-специално в тази работа, аз провеждам разсъждения като част от старото си предположение за наличието на "комбиниран" закон за опазване (консервират се количеството на кварките и лептоните). Вече писнах в първата част на спомените, както дойдох в тази идея и защо считам сега погрешно. Като цяло тази част от работата ми се струва неуспешна. Много повече ми харесва тази част от работата, където пиша Мулдърен модел на вселената . Говорим за предположението Космологичната експанзия на Вселената се заменя с компресия, след това с ново разширение по такъв начин, че циклите на компресия - удължението се повтаря безкрайното число. Такива космологични модели отдавна са привлечени внимателно. Различни автори ги наричаха "Пулсиращ" или "Осцилиране" Модели на вселената. Харесвам термина повече "Много страничен модел" . Изглежда по-изразително, по-подходящо емоционално и философско чувство за грандиозна картина на множество повторения на циклите на съществуване.

   Докато се предполага запазването, многобройният модел е с непреодолима трудност, следното от един от основните закони на природата - вторият старт на термодинамиката.

   Отстъпление. В термодинамиката е въведена определена характеристика на тялото на тялото. Баща ми веднъж си спомни старата научна и популярна книга, която се нарича "кралица на света и нейната сянка". (За съжаление забравих кой е забравен автор на тази книга.) Кралицата е, разбира се, енергия и сянката - ентропия. За разлика от енергията, за която има закон за запазване, за ентропия, второто начало на термодинамиката създава закона за увеличаване (точна - нестопанска цел). Процесите, в които общите сантропийни тела не се променят, се наричат \u200b\u200b(разгледани) обратими. Пример за обратим процес - механично движение без триене. Реверсивни процеси - абстракция, случай на необратими процеси, придружени от увеличаване на общия ентропия на органите (с триене, топлообмен и др.). Математически ентропията се определя като величина, увеличението, което е равно на притока на топлина, разделено на абсолютна температура (допълнително се приема - точна, следва от общите принципи - че ентропията с абсолютна нула на температура и вакуум ентропия са нула ).

   Цифров пример за яснота. Един вид тяло с температура от 200 градуса дава второ тяло с второ тяло с температура от 100 градуса. Ентропията на първото тяло намалява с 400/200, т.е. с 2 единици, а ентропията на втория орган се увеличава с 4 единици; Общата ентропия се е увеличила с 2 единици, в съответствие с изискването за второто начало. Обърнете внимание, че този резултат е следствие от факта, че топлината се прехвърля от по-горещо тяло до по-студено.

   Увеличаването на общата ентропия в нееквалибровни процеси в крайна сметка води до нагряване на веществото. Обърнете се към космологията, за многоразделни модели. Ако в същото време приемаме броя на Барионе, след това ентропия, която идва в Barion, ще се увеличи за неопределено време. Веществото с всеки цикъл няма да се нагрява безкрайно, т.е. Условията във Вселената няма да бъдат повторени!

   Трудността се елиминира, ако откажат да поемат запазването на таксата Baryon и да помислят, в съответствие с моята идея от 1966 г. и последващото му развитие от много други автори, че барионната такса възниква от ентропия (т.е. неутрална гореща субстанция) ранните етапи на космологичната експанзия на Вселената. В този случай броят на произведените бариони е пропорционален на ентропията на всеки цикъл на разширяване - компресия, т.е. Условията на еволюцията на веществото, образуването на структурни форми може да бъде приблизително една и съща във всеки цикъл.

   За първи път въведох термина "многоцелд модел" през 1969 година. В последните ни статии използвам същия термин в малко различен смисъл; Споменавам тук за това, за да избегна недоразумения.

   През първите три от последните членове (1979) се има предвид модел, при който средното пространство се очаква да бъде плоско. Предполага се също, че космологичният конс Айнщайн не е равен на нула и отрицателен (макар и много малък в абсолютната стойност). В този случай, като уравненията на теорията на Айнщайн, космологичната експанзия неизбежно се заменя с компресия. В този случай всеки цикъл напълно повтаря предишния в средните си характеристики. От съществено значение е моделът да е плосък. Обсъждането, заедно с плоска геометрия (евклидовата геометрия) е и геометрията на Лобачевски и геометрията на хиперферата (триизмерен аналог на двуизмерната сфера), две от следните произведения са посветени. В тези случаи възниква друг проблем. Увеличаването на ентропията води до увеличаване на радиуса на Вселената в подходящите моменти на всеки цикъл. Екстрапел в миналото, ние получаваме, че само крайният брой цикли може да бъде предшестван от всеки даден цикъл.

   В "Стандартната" (единична маслинова) космология, има проблем: какво е до максималната плътност? В многоцелевите космологии (с изключение на случая на пространствено плосък модел), не е възможно да се остави този проблем - въпросът е отложен до момента на разширяване на първия цикъл. Можете да станете на тази гледна точка, че началото на разширяването на първия цикъл или, в случай на стандартен модел, единственият цикъл е моментът на създаване на света и следователно въпросът за това, което е било преди, е отвъд научно изследване. Въпреки това, може би, както добре, или, по мое мнение, подход, който признава неограничено научно изследване на материалния свят и пространството - времето е легитимно и плодотворно. В същото време очевидно няма място за акт на сътворение, но основната религиозна концепция за божественото значение на това не е засегната от науката, лежи извън нейните граници.

   Знам, че две алтернативни хипотези, принадлежащи на дискусията. Един от тях ми се струва, за първи път бях изразен от мен през 1966 г. и беше подложен на редица разяснения в последваща работа. Това е хипотезата за времето за завъртане на времето. Тя е тясно свързана с така наречения проблем на обратимостта.

   Както написах, няма напълно обратими процеси в природата. Триене, пренос на топлина, радиация на светли, химични реакции, жизнени процеси се характеризират с необратимост, разделяне на миналото от миналото от бъдещето. Ако се качите на някакъв вид филм необратим процес И след това нека филмите в обратна посока, тогава ще видим какво не може да се случи в действителност на екрана (например, въртяща се инерция на маховик в инерция увеличава скоростта на въртенето му, а лагерите се охлаждат). Количествено необратимост се изразява в монотонното увеличение на ентропията. В същото време, атомите, електроните, атомните ядра и други подобни са част от всички тела. Преместване през законите на механиката (квантово, но не е значително), което има пълна обратимост във времето (в квантовата теория на полето - с едновременно отражение на CP, виж в първата част). Асиметрията на двете посоки на времето (наличието на "стрелките на времето", както казват) със симетрията на уравненията на движението отдавна са променили вниманието на създателите на статистическата механика. Обсъждането на този въпрос започна през последните десетилетия от миналия век и понякога беше доста насилствено. Решението, което е повече или по-малко подредено на всички, е хипотеза, че асиметрията се дължи на първоначалните условия на движение и позицията на всички атоми и полета "в безкрайно отдалечено минало." Тези първоначални условия трябва да бъдат в някои точно определени смисъл на "случайни".

   Както предложих (през 1966 г. и в по-ясна форма - през 1980 г.), в космологични теории със специална точка във времето, тези случайни начални условия трябва да се припишат на безкрайно дистанционното преминаване (t -\u003e - ∞), и към това избрана точка (t \u003d 0).

   След това автоматично в този момент ентропията има минимална стойност и когато се извади от нея във времето напред или назад ентропията се увеличава. Това е, което наричах "обръщане на стрелките на времето". Тъй като при циркулацията на стрелите се разглеждат всички процеси, включително информация (включително процесите на живот), тогава не се появява парадокс. Горните идеи за привлекателността на стрелките на времето, доколкото знам, не са получили признание в научния свят. Но те ми изглеждат интересни.

   Ротацията на времето възстановява симетрията на две насоки на времето, присъщи на уравненията на движението в космологичната картина на света.

   През 1966-1967 г. Предложих, че в точката на въртене на стрела на времето има отражение на КПИ. Това предположение беше една от началните точки на работата ми върху барионната асиметрия. Тук ще заявя друга хипотеза (Kirzhnitz, Linde, червата, Търнър и други сложи ръка; тук имам само забележка, че има самота на стрелката на времето).

   В съвременните теории се приема, че вакуумът може да съществува в различни държави: стабилен, с висока точност, равна на нулева енергийна плътност; и нестабилна, притежаваща огромна положителна енергийна плътност (ефективна космологична константа). Последното състояние понякога се нарича "фалшив вакуум".

   Едно от решенията на уравненията на общата теория на относителността за такива теории е такова. Вселената е затворена, т.е. Във всеки момент тя е "хиперфер" на крайния обем (хиперферата е триизмерен аналог на двуизмерната повърхност на сферата, хиперферът може да бъде "вложен" в четириизмерно евклидово пространство, както и двуизмерна сфера "инвестира" триизмерно пространство). Радиусът на хиперферата има минимална крайна стойност в някакъв момент във времето (го обозначаваме t \u003d 0) и се увеличава, когато се премахне от тази точка, както и назад. Ентропията е нула за фалшив вакуум (както и за всеки вакуум като цяло) и при отстраняване от точка t \u003d 0 напред или назад във времето, той се увеличава поради разпадането на фалшив вакуум, който се движи в стабилно състояние на истински вакуум . Така, в точката t \u003d 0, времето се върти (но няма космологична CPT-симетрия, която изисква безкрайна компресия в точката на размисъл). Също така в случай на CPT-симетрия, всички постоянни заряди също са равни на нула (според тривиална причина - при температура t \u003d 0). Ето защо, в този случай е необходимо да се приеме динамичният вид на наблюдаван барион асиметрия, поради нарушаване на CP инвариантност.

   Алтернативна хипотеза за праисторията на Вселената е, че всъщност няма нито една вселена, а не две (като - в известен смисъл на думата - в хипотезата за посоката на стрелата на времето), и набор от фундаментално време), и набор от фундаментално време различни един от друг и произтичащи от някакво "първично" пространство (или компоненти на частиците; това вероятно е различен начин на изразяване). Други вселени и първично пространство, ако има смисъл да се говори за това, може по-специално да се сравни с нашата вселена, различна от "макроскопични" пространствени и времеви измервания - координати (в нашата вселена - три пространствени и едно временно измерване; във всички Все повече, които ви моля да обърнете специално внимание на прилагателния "макроскопичен" затворник в офертата. Тя е свързана с хипотезата "Компактиране", според която повечето измервания са съвместими, т.е. Оспорват се в много малък мащаб.

   
   Структура "мега-вселена"

   Предполага се, че няма причинно-следствена връзка между различната вселена. Това оправдава тяхното тълкуване като отделни вселени. Аз наричам тази велика структура на мега-вселената. Някои автори обсъдиха възможностите за такива хипотези. По-специално, хипотезата за многобройното раждане на затворени (приблизително хиперсемични) вселените предпазват в едно от произведенията на YA.B. Зелдович.

   Идеите на мега-вселената са изключително интересни. Може би истината се крие в тази посока. За мен някои от тези конструкции обаче са донякъде технически. Много е възможно да се предположи, че условията в различни области на пространството са напълно различни. Но задължително законите на природата трябва да бъдат навсякъде и винаги сами и еднакви. Природата не може да бъде подобна на кралицата в приказката за Карол "Алис в страната на чудесата", която в неговата арбитраж промени правилата на играта в Крък. Да бъдеш не е игра. Моите съмнения се отнасят до хипотезите, които позволяват прекъсването на непрекъснатостта на пространството - времето. Такива процеси са дадени? Има ли нарушение в точките на разликата на законите на природата, а не "условията на съществуване"? Повтарям, не съм сигурен, че това са разумни страхове; Може би отново съм, както по въпроса за запазването на броя на фермите, той идва от твърде тясна гледна точка. В допълнение, хипотезите са напълно безразсъдни, където раждането на вселените се случва без прекъсване на приемствеността.

   Предположението, че раждането на много хора спонтанно се случва, и може би безкрайният брой на вселените, които се различават по техните параметри и че вселената около нас е подчертана сред многото светове, че състоянието на живота и ума са станали име на " Антропичен принцип "(AP). Зелдович пише, че първото разглеждане на АР в контекста на разширяващата се вселена принадлежи към IDLIS (1958). Концепцията за многоцелевата вселена, антропичният принцип също може да играе роля, а да избират между последователни цикли или техните региони. Тази функция се разглежда в работата ми "многослойни модели на вселената". Една от трудностите на многоцелевите модели е, че образуването на "черни дупки" и тяхното сливане нарушават симетрията на етапа на компресия, която е напълно неразбираема, независимо дали условията на следващия цикъл са подходящи за образуване на високо организирани структури. От друга страна, процесите на разграждане на барион и изпаряване на черни дупки се появяват в достатъчно дълги цикли, което води до изглаждане на всички нехомогенност на плътността. Предполагам, че кумулативният ефект на тези два механизма - образуването на черни дупки и изравняващи нехомогенности - води до последователна промяна на по-гладките и по-"смущения" цикли. Нашият цикъл, чрез предположение, е предшестван от "гладък" цикъл, по време на който не са оформени черни дупки. За сигурността можете да помислите за затворената вселена с "фалшивия" вакуум в точката на въртене на стрелката на времето. Космологичната константа в този модел може да се счита за равна на нула, промяната на разширяването с компресия се случва просто поради взаимното привличане на конвенционално вещество. Продължителността на циклите се увеличава поради растежа на ентропията във всеки цикъл и надвишава всеки даден номер (има склонност към безкрайност), така че се изпълняват условията за срутване на протони и изпаряване на "черни дупки".

   Многоливите модели дават отговор на така наречения парадокс на големи числа (друго възможно обяснение - в хипотезата на го гале и други, като налагането на дълготраен етап на "надуване", виж глава 18).

   
   Планета в покрайнините на далечна звезда на топката. Художник © Дон Диксън

   Защо общият брой на протоните и фотоните във вселената на крайния обем е толкова неподходящ, макар и разбира се? И другата форма на този въпрос, свързан с "отворената" опция - защо е броят на частиците в областта на безкрайния свят на Лобахевски, обемът на който е около 3 (и е радиус на кривината)?

   Отговорът, който се дава от многоразделения модел, е много прост. Предполага се, че много цикли вече са преминали от t \u003d 0, по време на всеки цикъл, ентропията нараства (т.е. броя на фотоните) и съответно във всеки цикъл се генерира увеличаващ се бариан излишък. Съотношението на броя на барите до броя на фотоните във всеки цикъл е постоянно, тъй като се определя от динамиката на началните етапи на разширяването на вселената в този цикъл. Общият брой на циклите от момента t \u003d 0 е просто, че той се оказа наблюдаван брой фотони и бариони. Като ръст на броя им се среща геометрична прогресияЗа необходимия брой цикли няма да станем толкова важни.

   Страничният резултат от моята работа от 1982 г. е формулата за вероятност за гравитационно залепване на черни дупки (се използва оценка в книгата на Zeldovich и Novikov).

   Друго интригуващо въображение е свързано с многомерни модели. Може би високо организиран ум, развиващ милиарди милиарди години за цикъл, намира начин да се предаде в кодираната форма. Някои много ценна част от информацията му има своите наследници в следните цикли, отделени от този период от време в период на Супер-държавно състояние .. Аналогията - предаване на живи същества от поколение на генериране на генетична информация, "компресиран" и кодирани в хромозоми на ядрото на оплодената клетка. Тази функция, разбира се, е напълно фантастична и аз не реших да пиша за това научни статии, но страниците на тази книга дадоха ще ви даде. Но независимо от тази хипотеза на мечтата на многоразделения модел на Вселената ми се струва важно в светооводовката на философския план.

   Уважаеми посетители!

   Имате работа с увреждания JavaScript.. Моля, включете скриптовете на браузъра и ще отворите пълната функционалност на сайта!

   8.2. Развитие на идеи за вселената. Модели на Вселената

   Исторически, идеите за Вселената винаги се развиват в рамките на умствените модели на Вселената, като се започне с древните митове. В митологията на почти всички хора, митовете за вселената - негов произход, образувание, структура, взаимоотношения и възможни причини край.

   В повечето от древните митове, светът (вселената) не е вечен, той се създава от най-високите сили на определено първично (вещество), обикновено от вода или от хаос. Времето в древните космоганични идеи най-често е циклично, т.е. Събитията на раждане, съществуването и смъртта на Вселената следват взаимно в кръг, като всички обекти в природата. Вселената е едно цяло, всичките му елементи са взаимосвързани, дълбочината на тези връзки е различна, докато възможните взаимни и събития се следват помежду си, като се заменят (зима и лято, ден и нощ). Този световен ред се противопоставя на хаоса. Световното пространство е ограничено. Висшите сили (понякога богове) са или създателите на Вселената, нито пазителите на световната процедура. Структурата на вселената в митове включва многопластови: заедно с проявен (среден) свят, има горни и долни светове, оста на Вселената (често под формата на свят или планина), център на Светът е място, надарено със специални сакрални свойства, има връзка между отделните слоеве на света. Наличието на света смятат за регресно - от "Златната епоха" за разпадане и смърт. Човек в древни митове може да бъде аналог на цялото пространство (целият свят е създаден от гигант, подобен на човек-гигант), който засилва връзката на човека и вселената. В древните модели човек никога не се занимава с централно място.

   В VI-V век. Пр. Хр. Първите натурофилософски модели на вселената са създадени, най-развити в древна Гърция. Крайната концепция в тези модела е пространството като цяло, красива и без закона. Въпросът за това как е създаден светът, се допълва от въпроса кой е уреден светът, както се променя. Отговорите са формулирани не образно, а абстрактен, философски език. Времето в моделите най-често е циклично, но пространството е, разбира се. Като вещество те действат като отделни елементи (вода, въздух, пожар - в училище "Милцки" и в Heraclita), смес от елементи и едно, неделимо фиксирано пространство (в Eleans), онтологичен номер (в питагорейс), неделими структурни единици - атоми, които гарантират единството на света - в демократите. Това е моделът на Вселената на демократуса безкрайно в космоса. Naturophilosophes определят състоянието на космическите обекти - звезди и планети, различия между тях, тяхната роля и взаимосвързаност във Вселената. В повечето модели движението играе важна роля. Космос, построен според един закон - лога, същият закон е подчинен на човека - микрокосмос, намалено копие на пространството.

   Развитието на питагорейски изгледи, геометризиращо пространство и за първи път, ясно го представя под формата на сфера, въртяща се около централния пожар и същата заобиколена е въплътена в късните диалози на Платон. Логичният връх на изгледите на древността в пространството за дълъг век се счита за модел на Aristotle, математически лекуван с Ptolem. В няколко опростена форма този модел, подкрепен от властта на църквата, е съществувал около 2 хиляди години. Според Аристотел, вселената: О, има всеобхватно цяло, състоящо се от набор от всички възприемани тела; O е единственият по рода си;

   за пространствено ограничено, ограничено до крайната небесна сфера,

   по този начин "няма празнота, без място"; О, вечно, това е наложително и безкрайно навреме. В същото време земята е все още и се намира в центъра на Вселената, земните и небесните (постоянни) са абсолютно противопоставят на физико-химичния състав и естеството на движението.

   В X1U-X\u003e / 1 век, в ренесанса, естествените философски модели на вселената отново се появяват. Те се характеризират, от една страна, се връщат към географската ширина и философия на гледките към древността, а от друга - строга логика и математика, наследени от Средновековието. В резултат на теоретичните проучвания, Николай Кузански, Н. Коперник, Й. Бруно предлагат модели на вселената с безкрайно пространство, необратимо линейно време, хелиоцентрична слънчева система и много светове като него. Галилея, продължаваща тази традиция, разследва законите на движение - собствеността на инерцията и първите съзнателно използвани умствени модели (конструкции, по-късно стана основа на теоретичната физика), математическия език, който той счита за универсалния език на Вселената, Комбинацията от емпирични методи и теоретична хипотеза, която опитът трябва да потвърди или опровергае и накрая астрономически наблюдения с телескоп, значително разширяване на научните възможности.

   Галилея, Р. Декарт, И. Кеплер постави основите на съвременните физически и космоготни идеи за света и на базата им и на базата на Нютон отворени закони в края на XVII век. Първият научен космологичен модел е името на вселената на класическия нютон. Според този модел, вселената: за статично (неподвижно), т.е. средно непроменени във времето; О, хомогенен - \u200b\u200bвсички точки на еднакво заплащане; O изотропни - равни и всички посоки; O Вечно и пространствено безкрайно, с абсолютно пространство и време - не зависят един от друг и от движещи се маси; O има отлична плътност на материята; O има структура, която е напълно разбрана на езика на паричната система на физическите знания, което означава безкрайното екстраполарификация на законите на механиката, закона на света, които са основни закони за движението на всички космически органи.

   В допълнение, вселената е приложима за принципа на ефекта на дълги разстояния, т.е. Разпределение на мигновения сигнал; Единството на Вселената се осигурява от една структура - атомна структура на веществото.

   Емпиричната база данни на този модел е всички данни, получени в астрономически наблюдения, е използвана съвременен математически апарат за обработка. Този дизайн разчиташе на детерминизъм и материализъм на рационалистическата философия на новото време. Въпреки откритите противоречия (фотометрични и гравитационни парадокси - последствията от екстраполацията на модела в безкрайност), идеологическата привлекателност и логическата последователност, както и евристичният потенциал, направил нютонов модел с единственият приемлив за космолозите до XX век.

   Към необходимостта да се преразгледат възгледите за вселената, многобройни открития, направени в XIX и XX век, са били изтласкани: наличието на налягане на светлината, деликатността на атома, масовия дефект, моделът на сградата на атома, не Геометрията на Riemann и Lobachevsky, но само с появата на теорията на относителността беше възможният нов квантов релативистичен модел вселената.

   От уравненията на специалния (STO, 1905) и общия (от 1916 г.) теорията на относителността А. Айнщайн следва, че пространството и времето са свързани помежду си в един метрика, зависят от движещата се материя: при скорости близо до Стрелба, пространството е компресирано, времето е опъната и близо до компактни мощни маси пространство-време е усукано, като цяло вселената е геометризирана. Имаше дори опити да си представим цялата вселена като извити пространствено време, възли и дефекти, които се тълкуват като маси.

   Айнщайн, решаване на уравнения за вселената, получи модел, ограничен в пространството и стационарно. Но за да се запази стационарността, е длъжно да въведе допълнителен член на ламбда в решения, който емпирично не подкрепя равностойното поле, противоположно на тежестта на космологичните разстояния. Въпреки това, през 1922-1924. A.A. Фридман предложи различно решение на тези уравнения, от които е възможността за получаване на три различни модела на вселената в зависимост от плътността на материята, но и трите модела са нестационарни (развиващи се) - модел с удължаване, компресия, осцилиращ модел и модел с безкрайна експанзия. По това време отхвърлянето на стационарността на Вселената беше наистина революционна стъпка и се възприемаше от учени с голяма трудност, тъй като изглеждаше в противоречие с всички установени научни и философски възгледи за природата, неизбежно водещи до креации.

   Първото експериментално потвърждение на нестационарността на Вселената е получено през 1929 г. - Хъбъл отвори червена промяна в спектрите на отдалечени галактики, които според ефекта на доплер, свидетелства за разширяването на Вселената (това тълкуване е разделено на всички космолози). През 1932-1933 г. Белгийски теоретик J. Liemegro предложи модел на вселената с "горещия принцип", така наречената "голяма експлозия". Но през 1940-те и през 50-те години. Предлага се алтернативни модели (с раждането на частици от C-полето, от вакуум), запазване на стационарността на Вселената.

   През 1964 г. американски учени - астрофизик А. Пензии и Радиастрон К. Уилсън откриха хомогенно изотропно релително радиация, което ясно свидетелства за "горещия старт" на Вселената. Този модел е станал доминиращ, е признат от повечето космолози. Въпреки това, тази точка "начало", точката на сингулярност е родила много проблеми и спорове както за механизма на "голямата експлозия", и тъй като поведението на системата (вселена) близо не може да бъде описано в рамките на Добре известни научни теории (безкрайно голяма температура и плътност трябва да са комбинирани с безкрайно малки размери). През XX век Бяха изтъкнати различни модели на Вселената - от онези, които отхвърлиха теорията на относителността, на онези, които се променят в основния модел, например "вселена" клетъчна структура или теорията на струните. Така че, за да се премахнат противоречията, свързани с сингулярност, през 1980-1982 година. Американски астроном П. Щайнхарт и съветски астрофисиник А. Линде предложи промяна на модела на разширяващата се вселена - модел с инфлационна фаза (модел на "надуващата вселена"), в която първите моменти след получаване на "голямата експлозия" нова интерпретация. Този модел продължи да прецизира и по-късно тя премахна редица значими проблеми и противоречия на космологията. Проучванията не спират днес: група от японски учени хипотеза за произхода на първичните магнитни полета е добре в съответствие с описания по-горе модел и ви позволява да очаквате нови познания за ранните етапи на съществуването на вселената.

   Като обект на изследване, вселената е твърде сложна, за да я изучи дедуктивна, способността да се движат напред в знанията си е методи за екстраполация и моделиране. Тези методи обаче изискват точно спазване на всички процедури (от формулирането на проблема, подбора на параметри, степента на сходство на модела и оригинала до тълкуването на получените резултати) и дори с идеалното изпълнение на всички изисквания, \\ t Резултатите от изследванията ще бъдат фундаментално вероятностни.

   Математикацията на знанието, която значително подобряването на евристичните възможности на много методи е обща тенденция на науката XX век. Космологията не е изключение: разнообразие от умствена симулация - математическо моделиране, метод на математическа хипотеза. Неговата същност е, че уравненията първо се решават, а след това физическото интерпретация на получените разтвори е разделено. Тази процедура, която не е характерна за науката за миналото, има колосален или дефектен потенциал. Това беше този метод, който донесе Фридман на създаването на модел на разширяващата се вселена, така беше открит позитрон и много по-важни открития бяха направени в науката за края на ХХ век.

   Компютърните модели, включително в моделирането на Вселената, се раждат от разработването на компютърно оборудване. На основата им, моделът на вселената с инфлационната фаза е финализиран; В началото на XXI век. Големи масиви от информация, получени от космическата сонда, се обработват и модел за развитие на Вселената, като се вземат предвид "тъмната материя" и "тъмната енергия".

   С течение на времето тълкуването на много фундаментални концепции се промени.

   Физическият вакуум вече не се разбира не като пустота, а не като предаване, а като сложно състояние с потенциално (виртуално) съдържание на материя и енергия. В същото време космическите тела и областите, известни на съвременната наука, са малък процент от масата на Вселената и по-голямата част от масата е затворена в индиректно откриване на "тъмна материя" и "тъмна енергия". Проучванията от последните години показват, че значителна част от тази енергия действа върху разширяването, разтягането, разбиването на вселената, което може да доведе до определено ускорение на разширяването. В това отношение тя изисква преразглеждане на сценария на евентуална бъдеща вселена. Категориите на времето са една от най-обсъжданите в космологията. Повечето изследователи дават времева природа, но според традицията идват от Августин и И. Кант, времето и пространството са формите на нашето съзерцание, т.е. Те се интерпретират субективно. Времето се счита или като параметър, който не зависи от факторите (съществената концепция, идваща от демократус и в основата на класическия нютонов модел на вселената), или като параметър, свързан с потока на материята (релационна концепция, идваща от Aristotle и се превърна в основата на квантовия - реалистичен модел на вселената). Най-често срещаната динамична концепция, която представлява времето за преместване (говорене за времето на времето), но обратната концепция е поставена напред - статична. Време в различни модели действа или циклични или крайни, или безкрайни и линейни. Същността на времето най-често се свързва с причинността. Проблемите се обсъждат като обосновка за изхвърлянето на настоящето, неговата ориентация, анизотропия, необратимост, гъвкавостта на времето, т.е. С всички държави от Вселената, има време и независимо дали е винаги едномерно или може да има различно измерение и дори не съществува при определени условия (например в точката на сингулярност). Най-слабо развиват въпроса за особеностите на времето в сложни системи: биологични, умствени, социални.

   При създаване на модели на вселената, някои константи играят значителна роля - гравитационна константа, постоянен бар, скорост на светлината, средната плътност на материята, броя на измерванията на пространството-време. Проучване на тези константи, някои космолози стигнаха до заключението, че при други ценности на тези константи във Вселената няма да съществуват сложни форми Въпроси, да не говорим за живота и по-голяма причина.

   Библиографски списък

   ЕВСЮКОВ В.В. Митове за вселената. Новосибирск, 1988.

   Латифов H.H., Балин В.А., Вешков ст.м. Вакуум, елементарни частици и вселената. М., 2001.

   Линде А.д. Физика на елементарни частици и инфлационна космология. М., 1990.

   Nacadeev A.C. Философия и наука в ерата на древността. М., 1990.

   Novikov i.d. Еволюция на вселената. М., 1990.

   Павленко А.н. Европейска космология: основата на епистемологичния завой. М., 1997.

   Хокинг С. от голяма експлозия до черни дупки. М., 1990.

   Космология- Раздел на астрономията и астрофизиката, изучавайки произхода, мащабната структура и еволюцията на Вселената. Данните за космологията се получават главно от астрономически наблюдения. За тяхното тълкуване се използва общата теория на относителността на А. Айнщайн (1915). Създаването на тази теория и провеждането на съответните наблюдения в началото на 20-те години на миналия век да поставят космологията в редица точни науки, докато преди това е по-скоро философия. Възникнаха две космологични училища: Empiricals се ограничават до тълкуването на данните за наблюдението, а не екстраполирането на техните модели в неизследвани области; Теоретиците се опитват да обяснят наблюдаваната вселена, използвайки някои хипотези, избрани в съответствие с принципа на простота и елегантност. Космологичният модел на голяма експлозия се използва, за да бъде широко слава, според която разширяването на Вселената започна преди време от много гъсто и горещо състояние; Обсъжда се стационаренмоделът на вселената, в който той съществува завинаги и няма начало, без край. Космологични данни

   При космологични данни разбират резултатите от експериментитеи наблюдения, свързани с вселената като цяло в широк кръг пространство и време. Всеки мисъл космологичен модел трябва да отговаря на тези данни. Могат да се разграничат 6 основни наблюдения факти, които трябва да обяснят космологията:

   1. В голям мащаб Вселената е хомогенна и изотропна, т.е. Галактиките и техните клъстери се разпределят в пространството равномерно (равномерно), а движението им е хаотично и няма ясно избрана посока (изотропна). Принципът на Коперник, "пренасочване на земята от центъра на света", е обобщен от астрономите на слънчевата система и нашата галактика, която също се оказа много обикновена. Ето защо, с изключение на малките хетерогенности в разпределението на галактиките и техните клъстери, астрономите разглеждат вселената като хомогенна навсякъде, както и близо до нас.

   2. Вселената се разширява. Галактиките се отстраняват един от друг.

   Той открил американски астроном Е.Хабъл през 1929 г. Правото на Хъбъл казва: по-нататък галактиката, толкова по-бързо е премахната от нас.Но това не означава, че сме в центъра на Вселената: във всяка друга галактика наблюдателите виждат същото. С помощта на нови телескопи астрономите се задълбочиха във вселената много по-далеч от Хъбъл, но законът му остана верен.

   3. Пространството около земята е запълнено с микровълнова фурна

   радио емисии. Открит през 1965 г., той стана, заедно с галактиките, основната цел на космологията. Важното му собственост е висока изотрепия (независимост от посоката), което показва връзката си с далечни области на Вселената и потвърждава тяхната висока хомогенност. Ако беше радиация на нашата галактика, тя ще отразява нейната структура. Но експериментите на цилиндрите и сателитите са доказали, че това е радиация висока степен Равномерно и има абсолютно черен спектър на емисии на тялото с температура от около 3 K. Очевидно е реликтна радиация на млада и гореща вселена, която е силно охладена в резултат на нейното разширяване.

   4. Възраст на земята, метеорити и най-старите звезди малко

   по-малко възрастта на вселената, изчислена със скоростта на нейното разширяване.В съответствие с закона на Хъбъл, Вселената се разширява навсякъде със същата скорост, която се нарича постоянен Хъбъл Н.. Тя може да бъде оценена от възрастта на Вселената като 1 / Н.. Съвременни измервания Н. води до възрастта на вселената прибл. 20 милиарда години. Проучванията на продуктите за радиоактивни разпад в метеоритите дават възрастовия подход. 10 милиарда години, а най-старите звезди имат възрастов подход. 15 милиарда години. До 1950 г. разстоянието до галактиките беше подценено, което доведе до надценяване Н. И малката възраст на Вселената, по-малка възраст на земята. За да се разреши това противоречие, G. Bondi, T. Agold и F.hyl през 1948 г. предложи стационарен космологичен модел, в който възрастта на Вселената е безкрайна, и като разширение ще се роди, се ражда ново вещество.

   5. В цялата наблюдавана вселена, от близки звезди до най-далечните галактики, за всеки 10 водородни атома представляват 1 хелий атом. Изглежда невероятно, че местните условия са толкова еднакви навсякъде. Силната страна на големия модел на експлозия е само, че той предсказва същото съотношение между хелий и водород навсякъде.

   6. В районите на Вселената се отстраняват от нас в космоса и във времето, по-активни галактики и квазари, отколкото до нас. Това показва еволюцията на Вселената и противоречи на теорията на стационарната вселена.

   Космологични модели

   Всеки космологичен модел на Вселената разчита на определена теория на тежестта. Има много такива теории, но само някои от тях отговарят на наблюдаваните явления. Теорията на Нютон не ги удовлетворява дори в рамките на слънчевата система. Общата теория на относителността на Айнщайн е най-подходяща за наблюденията, въз основа на които руският метеоролог a.fridman през 1922 г. и белгийския абат и математик У. Малеър през 1927 г. описват разширяването на Вселената. От космологичния принцип, който постулира пространствената хомогенност и изотрепия на света, те получиха голям модел експлозия. Тяхното заключение беше потвърдено, когато Хъбъл откри връзката между разстоянието и скоростта на галактиките. Втората важна прогноза на този модел, направена от Г. Гайлов, се отнася до реликтната радиация, наблюдавана сега като баланс на епохата на големия взрив. Други космологични модели също не могат естествено да обяснят това изотропно фоново лъчение.Гореща голяма експлозия. Според космологичния модел на Фридман - Lemeter, вселената възниква по времето на големия взрив - прибл. Преди 20 милиарда години и нейното разширение продължава досега, постепенно се забавя. В първия момент от експлозията на въпроса за вселената имаше безкрайна плътност и температура; Това състояние се нарича сингулярност.

   Според общата теория на относителността гравитацията не е истинска сила, но има кривина на пространството-време: колкото повече гъстотата на материята, по-силната кривина. По време на началната сингуларност, кривината също е безкрайна. Можете да изразявате безкрайна кривина на пространството с други думи, казвайки, че в първоначалния момент на материята и пространството в същото време избухна навсякъде във вселената. Като пространство на разширяващата се вселена, плътността на материята попада в нея. S. Khoking и R. Penrose доказаха, че в миналото със сигурност е единствено състояние, ако общата теория на относителността е приложима за описване на физическите процеси в много ранна вселена.

   За да се избегне катастрофалната особеност в миналото, е необходимо значително да се промени физиката, например, ако се приеме възможността за спонтанно непрекъснато раждане на материята, както в теорията на стационарната вселена. Но астрономическите наблюдения не дават причина за това.

   По-ранните събития, които считаме, толкова по-малко е тяхната пространствена скала; Тъй като се приближава към началото на разширяването, хоризонта на наблюдателя се компресира (фиг. 1). В първите моменти мащабът е толкова малък, че вече не можем да прилагаме общата теория на относителността: да опишем явленията в такава малка квантова механика (см. КВАНТОВА МЕХАНИКА). Но квантовата теория на тежестта не съществува, така че никой не знае как се развиват събития до 10

   -43. C, извика planck Time.(в чест на теорията на бащата). В този момент плътността на материята достигна невероятна стойност 1090 kg / cm 3 което не може да се сравни не само с плътността на телата около нас (по-малко от 10 g / cm3 ), но дори и с плътността на атомното ядро \u200b\u200b(прибл. 1012 kg / cm 3 ) - най-голямата плътност в лабораторията. Ето защо, за съвременната физика, началото на удължаването на Вселената е времето на дъното.

   При такива условия раждането на Вселената беше немислимо и плътността се случи. Освен това, това може да бъде раждането в буквалния смисъл: някои космолози (да кажем, ya.b. zeldovich в СССР и Л. Паркер в САЩ) вярваха, че частиците и гама фотоните са родени в тази епоха на гравитационното поле . От гледна точка на физиката този процес може да се осъществи, ако сингулярността е анизотропна, т.е. Гравитационното поле е нехомогенно. В този случай приливите гравитационни сили могат да "извадят истинските частици от вакуума, като по този начин създават веществото на Вселената.

   Проучване на процесите, които се проведоха веднага след големия взрив, ние разбираме, че нашите физически теории все още са много несъвършени. Топлинната еволюция на ранната вселена зависи от раждането на масивни елементарни частици - адроните, които ядрената физика знае още малко. Много от тези частици са нестабилни и краткотрайни. Швейцарският физик Р. Хандорн вярва, че може да има много адрони за увеличаване на масите, които в изобилие могат да бъдат оформени при температура от около 10

   12 За, когато гигантската плътност на радиацията доведе до раждането на адронски двойки, състоящи се от частици и антипартици. Този процес ще трябва да ограничи повишаването на температурата в миналото.

   Съгласно друга гледна точка, броят на видовете масивни елементарни частици е ограничен, така че температурата и плътността по време на административната ера трябва да са постигнали безкрайни стойности. По принцип това може да бъде проверено: ако компонентите на адроните - кварки са стабилни частици, тогава трябва да са запазени редица кварки и антикварки от горещата ера. Но търсенето на кварки беше напразно; Най-вероятно те са нестабилни. См . също така частиците са елементарни.

   След първата милисекунда на разширяването на вселената, силното (ядрено) взаимодействие престана да играе решаваща роля в него: температурата намалява толкова много, че атомните ядра престават да се срутват. Допълнителни физически процеси се определят чрез слабо взаимодействие, отговорно за раждането на леки частици - лептони (т.е. електрони, позитрони, мезони и неутрино) при действието на термично излъчване. Когато по време на разширяването, температурата на радиацията спадна до около 10

   10 К, лептонски двойки спряха роден, почти всички позитрони и електрони унищожиха; Само неутрино и антиненеутрино остават, фотони и малко запазени с предишната ера на протони и неутрони. Така че Епом Лептън приключи.

   Следващата фаза на разширяване е фотонна ера - характеризираща се с абсолютната преобладаване на термичното излъчване. На всеки запазен протон или електрон представлява един милиард фотони. Първоначално беше гама Quanta, но тъй като вселената се разширява, те загубиха енергия и станаха рентгенови, ултравиолетови, оптични, инфрачервени и най-накрая бяха радио-канали, които приемаме като черен фон (реликт) радио емисии .

   Нерешени проблеми на космологията на голяма експлозия. Можете да маркирате 4 проблеми сега преди космологичния модел на големия взрив.

   1. Проблемът на сингулярността: много съмнения приложимостта на общата теория на относителността, която дава сингулярност в миналото. Предлагат се алтернативни космологични теории от сингулярност.

   2. Тясно свързана с проблема със знанието на изотрепията на Вселената. Изглежда странно, че разширяването, започнало от единственото състояние, се оказа толкова изотропно. Не е изключено, че анизотропната първоначална експанзия постепенно става изотропна под действието на дисипативни сили.

   3. Униформа в най-голям мащаб, в по-малък мащаб, вселената е много нехомогенна (галактики, натрупване на галактики). Трудно е да се разбере как една гравитация може да доведе до появата на такава структура. Ето защо, космолозите изследват възможностите за нехомогенни модели на голяма експлозия.

   4. И накрая, можете да попитате какво е бъдещето на Вселената? За отговор трябва да знаете средната плътност на материята във вселената. Ако надвишава някаква критична стойност, тогава геометрията на пространството-време е затворена, а в бъдеще вселената със сигурност ще бъде притисната. Затворената вселена няма граници, но обемът му е ограничен. Ако плътността е под критиката, вселената е отворена и ще се разширява завинаги. Отворената вселена е безкрайна и има само една сингулярност в началото. Докато наблюденията са най-подходящи в модела на отворения вселена.

   Произхода на мащабна структура. Космолозите имат две противоположни гледни точки по този проблем.

   Най-радикал е, че в началото имаше хаос. Разширяването на ранната вселена се случи изключително анизотропно и незаето, но след това разсейващите процеси изглаждат анизотропия и донесоха разширяването на модела Friedman - Lemeter. Съдбата на нейните нехомогенност е много любопитна: ако амплитудата им е голяма, те неизбежно бяха необходими, за да се срутят в черни дупки с маса, определена от текущия хоризонт. Тяхната формация би могла да започне точно от дъската, така че вселената да може да има много малки черни дупки с масите до 10

   -5 Въпреки това, с.Зоквинг показа, че "мини-дупки" трябва, излъчващи, да загубят масата си и само черни дупки с масите на повече от 10 могат да продължат да губят своята епоха.16 G, което съответства на масата на малка планина. См . също черна дупка.

   Първичният хаос може да съдържа смущения на всякакво скала и амплитуда; Най-големият от тях под формата на звукови вълни може да се запази от ерата на ранната вселена до ерата на радиация, когато веществото все още е достатъчно горещо, за да се излъчва, абсорбира и разсея радиация. Но с края на тази епоха, охладената плазма рекомбинира и престава да взаимодейства с радиация. Налягането и скоростта на звука в газа паднаха, в резултат на което звуковите вълни се превърнаха в шокови вълни, компресиращ газ и го принуждават да се срутят в галактиките и техните клъстери. В зависимост от вида на изходните вълни, изчисленията предсказват много различна картина, далеч от винаги подходящите. За да изберете между възможни варианти за космологични модели, една философска идея, известна като антропичен принцип, е важна: от самото начало, вселената трябваше да има такива свойства, които позволяват на галактиките, звездите, планетите и разумен живот върху тях. В противен случай нямаше кой да се занимава с космология.

   Алтернативна гледна точка е, че първоначалната структура на Вселената не може да се намери повече, че те дават наблюдения. Според този консервативен подход, младата вселена хаотичност не може да се обмисли, тъй като сега е много изотропна и хомогенна. Отклоненията от хомогенност, които наблюдаваме под формата на галактики, могат да растат под действието на тежестта от малките хетерогенни болести. Въпреки това, проучванията на широкомащабното разпределение на галактиките (най-вече се извършват от J. Plis в Princeton), изглежда, че не потвърждават тази идея. Друга интересна възможност е, че натрупването на черни дупки, родени в ерата на Adronle, могат да се превърнат в първоначалните колебания за формирането на галактики.

   Отворена или затворена вселена? Най-близките галактики се отстраняват от нас при скорост, пропорционална на разстоянието; Но по-далечното не се подчинява на тази зависимост: тяхното движение показва, че разширяването на Вселената се забавя с времето. В затворен модел на вселената под действието на тежестта, разширяването в определена точка спира и се заменя с компресия (фиг. 2), но наблюденията показват, че забавянето на галактиките все още не е толкова бързо, така че пълната спирка има някога са се случили.

   За да бъде затворена Вселената, средната плътност на материята в нея трябва да надвишава определена критична стойност. Оценката на плътността на видимата и невидима субстанция е много близка до тази стойност.

   Разпределението на галактиките в пространството е много нехомогенно. Нашата местна група галактики, включително млечния път, Андромеда мъглявина и няколко по-малки галактики, се крие по периферията на огромна система на галактики, известна като SuperCount в Дева (Дева), чийто център съвпада с групата на Дева галактики. Ако средната плътност на света е голяма и вселената е затворена, трябваше да се наблюдава силно отклонение от изотропна експанзия, причинена от привличането на нашите и съседни галактики към центъра за супер потребление. В отворената вселена това отклонение е незначително. Наблюденията са по-последователни с отворения модел.

   Голямата интерес на космолозите причинява съдържанието в сателита на тежкия изотоп на водород - деутерий, който се формира по време на ядрените реакции в първите моменти след голяма експлозия. Съдържанието на деутерий се оказа изключително чувствително към плътността на веществото в епохата и следователно в нашата. Въпреки това, "Deuterium тест" не е лесно, защото е необходимо да се изследва основното вещество, което не е посещавало дълбините на звездите от момента на космологичния синтез, където деутерийът лесно се изгаря. Изследването на изключително далечни галактики показва, че съдържанието на деутерий съответства на ниската плътност на материята и следователно отвореният модел на Вселената.

   Алтернативни космологични модели. Като цяло, в самото начало на своето съществуване, вселената може да бъде доста хаотична и хетерогенна; Отпечатъци от това можем да видим днес в широкомащабното разпределение на веществото. Въпреки това, периодът на хаоса не може да продължи дълго. Високата хомогенност на космическата радиация показва, че вселената е много хомогенна на възраст от 1 милион години. Изчисленията на космологичния ядрен синтез показват, че ако след 1 секунда след началото на разширяването има големи отклонения от стандартния модел, съставът на Вселената ще бъде напълно различен, отколкото в действителност. Въпреки това, това, което беше през първата секунда, все още може да спори. В допълнение към стандартния модел с висок експлозия, по принцип има алтернативни космологични модели:

   1. Моделът, симетричният спрямо материята и антиматерията, включва равно на присъствие на тези два вида във Вселената. Въпреки че е очевидно, че нашата галактика практически не съдържа антиматерия, съседните звездни системи могат напълно да се състоят от него; В същото време тяхната радиация ще бъде същата като нормалните галактики. Въпреки това, в предишни удължителни епохи, когато веществото и антиматерията са били в по-близък контакт, тяхното унищожение трябва да е породило мощно гама радиация. Наблюденията не го откриват, което е малко вероятно симетричен модел.

   2. В студения голям модел на експлозия се приема, че разширяването започва с абсолютна нулева температура. Вярно е, че в този случай трябва да се появи ядрен синтез и остаряват веществото, но микровълновото фоново лъчение не може да бъде пряко свързано с голяма експлозия и е необходимо да се обясни по някакъв начин по-различно. Тази теория е привлекателна в това, че веществото в нея е обект на фрагментация и това е необходимо да се обясни мащабната хетерогенност на Вселената.

   3. Стационарният космологичен модел включва непрекъснато раждане на вещество. Основната позиция на тази теория, известна като идеалния космологичен принцип, твърди, че вселената винаги е била и остава като сега. Наблюденията го опровергават.

   4. разглежда модифицираните варианти на теорията на Айнщайн. Например, теорията на К. Бран и Р.Дикка от Принстън като цяло се съгласява с наблюдения в рамките на слънчевата система. Моделът на Бранз - Дикка, както и по-радикален модел F.Khuli, в който някои основни константи варират във времето, имат почти същите космологични параметри в нашата епоха, както и големия модел експлозия.

   5. Въз основа на модифицираната теория на Einstein на железопътния малар през 1925 г. е построен космологичен модел, който обединява голяма експлозия с дълга фаза на спокойно състояние, по време на което могат да бъдат оформени галактиките. Айнщайн се интересува от тази възможност да оправдае любимия си космологичен модел на статичната вселена, но когато вселената е отворена, той публично я отказа.