Pojmy „Vesmír“ a „Metagalaxy“ jsou velmi blízké pojmy: charakterizují stejný objekt, ale v různých aspektech. Pojem „vesmír“ označuje celý existující materiální svět; koncept „Metagalaxy“ je stejný svět, ale z hlediska jeho struktury - jako uspořádaného systému galaxií.

V klasické vědě existovala takzvaná teorie stacionárního stavu Vesmíru, podle které byl Vesmír vždy téměř stejný jako nyní. Astronomie byla statická: studovaly se pohyby planet a komet, popisovaly se hvězdy, vytvářely se jejich klasifikace, což bylo samozřejmě velmi důležité. Otázka evoluce vesmíru však nebyla vznesena.

V tomhle testovací práce hlavní kosmologické modely Vesmír.

1.1 Moderní kosmologické modely vesmíru: model A. Einsteina, A.A. Friedman

Moderní kosmologické modely Vesmíru vycházejí z obecné teorie relativity A. Einsteina, podle které je metrika prostoru a času určena rozložením gravitačních hmot ve Vesmíru. Jeho vlastnosti jako celek jsou určeny průměrnou hustotou hmoty a dalšími specifickými fyzikálními faktory.

Einsteinova gravitační rovnice nemá jedno, ale mnoho řešení, což vysvětluje přítomnost mnoha kosmologických modelů vesmíru. První model vyvinul sám A. Einstein v roce 1917. Odmítl postuláty newtonovské kosmologie o absolutnosti a nekonečnosti prostoru a času. V souladu s kosmologickým modelem vesmíru A. Einsteina je světový prostor homogenní a izotropní, hmota je v něm v průměru rovnoměrně rozložena, gravitační přitažlivost hmot je kompenzována univerzálním kosmologickým odpuzováním.

Doba existence Vesmíru je nekonečná, to znamená, že nemá ani začátek, ani konec a prostor je nekonečný, ale samozřejmě.

Vesmír v kosmologickém modelu A. Einsteina je nehybný, časově neomezený a ve vesmíru neomezený.

V roce 1922 ruský matematik a geofyzik A. A Fridman odmítl postulát klasické kosmologie o stacionaritě vesmíru a získal řešení Einsteinovy ​​rovnice popisující vesmír s „rozpínavým“ prostorem.

Udává se poměr průměrné hustoty vesmíru k kritickému

Podle jejich tvůrce jménem Friedman existují tři kosmologické modely. Tyto modely neberou v úvahu energii vakua (kosmologickou konstantu).

I model Friedman ,. Expanze vesmíru bude věčná a rychlosti galaxií nikdy nebudou mít sklon k nule. Prostor v takovém modelu je nekonečný, má negativní zakřivení a je popsán Lobachevského geometrií. Přes každý bod takového prostoru můžete nakreslit nekonečný počet přímek rovnoběžných s daným, součet úhlů trojúhelníku je menší než 180 °, poměr obvodu k poloměru je větší než 2π.

II Friedmanův model ,. Expanze vesmíru bude věčná, ale v nekonečnu bude mít její rychlost tendenci k nule. Prostor v takovém modelu je nekonečný, plochý, popsaný geometrií Euclida.

III Friedmanův model ,. Expanze vesmíru bude nahrazena kontrakcí, kolapsem a skončí tím, že se vesmír zmenší do singulárního bodu (Big Crunch). Prostor v takovém modelu je konečný, má kladné zakřivení, má tvar trojrozměrné hypersféry a je popsán sférickou geometrií Riemanna. V takovém prostoru nejsou rovnoběžné přímky, součet úhlů trojúhelníku je více než 180 °, poměr obvodu k poloměru je menší než 2π. Celková celková hmotnost takového vesmíru je nulová.

Podle moderních údajů .

1.2 Alternativní kosmologické modely vesmíru

až na standardní model Velký třesk, v zásadě existují alternativní kosmologické modely:

1. Model, symetrický vůči hmotě a antihmotě, předpokládá stejnou přítomnost těchto dvou typů hmoty ve vesmíru. Ačkoli je zřejmé, že naše Galaxie neobsahuje prakticky žádnou antihmotu, sousední hvězdné soustavy by z ní mohly zcela sestávat; v tomto případě by jejich záření bylo přesně stejné jako u normálních galaxií. V dřívějších epochách expanze, kdy byla hmota a antihmota v těsnějším kontaktu, by jejich zničení mělo vytvářet silné paprsky gama. Pozorování to nezjistí, což činí symetrický model nepravděpodobným.

2. Model Cold Big Bang předpokládá, že expanze začala na absolutní nule. Pravda, v tomto případě musí také dojít k jaderné fúzi a zahřátí látky, ale mikrovlnné záření na pozadí již nemůže být přímo spojeno s Velkým třeskem, ale musí být vysvětleno jiným způsobem. Tato teorie je atraktivní, protože hmota v ní podléhá fragmentaci, která je nezbytná k vysvětlení rozsáhlé nehomogenity Vesmíru.

3. Stacionární kosmologický model předpokládá nepřetržité vytváření hmoty. Základní premisa této teorie, známá jako Ideální kosmologický princip, uvádí, že vesmír vždy byl a zůstane takový, jaký je dnes. Pozorování to vyvracejí.

4. Uvažovány jsou upravené verze Einsteinovy ​​gravitační teorie. Například teorie K. Brunse a R. Dickeho z Princetonu obecně souhlasí s pozorováními uvnitř Sluneční Soustava... Brans -Dickeho model, stejně jako radikálnější Hoyleův model, ve kterém se některé základní konstanty v průběhu času mění, mají v naší éře téměř stejné kosmologické parametry jako model Velkého třesku.

5. V roce 1927 spojil belgický opat a vědec J. Lemaitre „expanzi“ vesmíru s daty astronomických pozorování. Lemaitre představil koncept počátku vesmíru jako singularity (tj. Superhustý stav) a zrození vesmíru jako velký třesk. Na základě upravené Einsteinovy ​​teorie postavil J. Lemaitre v roce 1925 kosmologický model, který kombinuje Velký třesk s prodlouženou klidovou fází, během níž mohly vznikat galaxie. Einstein se o tuto příležitost začal zajímat, aby zdůvodnil svůj oblíbený kosmologický model statického vesmíru, ale když byla objevena expanze vesmíru, veřejně ji opustil.

ΛCDM (čti „Lambda-CDiM“)-zkratka pro Lambda-Cold Dark Matter, moderní standardní kosmologický model, ve kterém je prostorově plochý vesmír kromě běžné baryonické hmoty naplněn i temnou energií (popsanou kosmologickou konstantou Λ v Einsteinovy ​​rovnice) a studená temná hmota (anglicky Cold Dark Matter). Podle tohoto modelu je věk vesmíru miliardy let.

Protože průměrná hustota hmoty ve vesmíru není známa, dnes nevíme, ve kterém z těchto prostorů vesmíru žijeme.

V roce 1929 objevil americký astronom E.P.

Expanze vesmíru je považována za vědecky prokázanou skutečnost. Podle teoretických výpočtů J. Lemaitra byl poloměr vesmíru v původním stavu 10-12 cm, což je velikost blízká poloměru elektronu, a jeho hustota byla 1096 g / cm3. V singulárním stavu byl vesmír mikroobjektem zanedbatelné velikosti. Z původního singulárního stavu se vesmír v důsledku Velkého třesku dále rozpínal.

Retrospektivní výpočty určují stáří vesmíru na 13–20 miliard let. GA Gamov navrhl, že teplota hmoty je vysoká a klesá s expanzí vesmíru. Jeho výpočty ukázaly, že vesmír ve svém vývoji prochází určitými fázemi, během nichž dochází ke vzniku chemických prvků a struktur. V moderní kosmologii je pro přehlednost počáteční fáze vývoje vesmíru rozdělena na „éry“

Při posuzování nesmírnosti měřítka vesmíru vždy vyvstává klasická filozofická otázka: je vesmír konečný nebo nekonečný? Pojem nekonečna používají hlavně matematici a filozofové. Experimentální fyzici, kteří jsou zběhlí v experimentálních metodách a technikách měření, vždy získají konečné hodnoty měřených veličin. Obrovský význam vědy a zvláště moderní fyzika spočívá v tom, že v současné době již bylo získáno mnoho kvantitativních charakteristik objektů nejen makrokosmu a mikrokosmu, ale také megasvěta.

Prostorová měřítka našeho vesmíru a rozměry hlavních hmotných útvarů, včetně mikroobjektů, lze znázornit z následující tabulky, kde jsou rozměry uvedeny v metrech (pro jednoduchost jsou uvedeny pouze řády čísel, tj. Přibližné čísla v rámci jednoho řádu):

Poloměr kosmologického horizontu

nebo Vesmír vidíme 10 26

Průměr naší Galaxie je 10 21

Vzdálenost Země od Slunce 10 11

Průměr Slunce 10 9

Velikost osoby 10 0

Vlnová délka viditelného světla 10 -6 -10 -8

Velikost viru 10-6-10-8

Průměr atomu vodíku 10-10

Průměr atomového jádra 10 -15

Minimální vzdálenost,

dnes k dispozici pro naše měření 10 -18

Z těchto dat je vidět, že poměr největší a nejmenší velikosti, který je k dnešnímu experimentu k dispozici, je 44 řádů. S rozvojem vědy se tento přístup neustále zvyšoval a bude dále růst, jak se hromadí nové znalosti o světě kolem nás. Koneckonců „náš svět je jen škola, kde se učíme učit,“ řekl francouzský humanistický filozof Michel Montaigne (1533-1592).

Strukturalita je vlastní vesmíru na různých úrovních, od konvenčně elementárních částic po obří superkupy galaxií. Moderní struktura vesmíru je výsledkem kosmické evoluce, během níž vznikaly galaxie z protogalaxií, hvězdy z protostarů a planety z protoplanetárních mraků.

1.3 Model výbuchu za tepla

Podle kosmologického modelu Friedmann -Lemaitre vesmír vznikl v době Velkého třesku - asi před 20 miliardami let a jeho expanze pokračuje dodnes, postupně se zpomaluje. V prvním okamžiku exploze měla hmota vesmíru nekonečnou hustotu a teplotu; takový stav se nazývá singularita. Podle obecné relativity gravitace není skutečná síla, ale zakřivení časoprostoru: čím větší je hustota hmoty, tím silnější je zakřivení. V okamžiku počáteční singularity bylo zakřivení také nekonečné. Nekonečné zakřivení časoprostoru můžete vyjádřit jinými slovy tím, že v počátečním okamžiku hmota a prostor explodovaly současně všude ve vesmíru. Jak se zvyšuje objem prostoru rozpínajícího se vesmíru, hustota hmoty v něm klesá.

S. Hawking a R. Penrose dokázali, že v minulosti určitě existoval singulární stav, pokud je obecná teorie relativity použitelná pro popis fyzikálních procesů ve velmi raném vesmíru. Abychom se vyhnuli katastrofické singularitě v minulosti, je třeba výrazně změnit fyziku, například tím, že se předpokládá možnost spontánního souvislého tvoření hmoty, jako v teorii stacionárního vesmíru. Astronomická pozorování k tomu ale neposkytují žádný základ. Čím dřívější události uvažujeme, tím menší byl jejich prostorový rozsah; jak se blíží začátek expanze, horizont pozorovatele se stahuje (obr. 1).

Rýže. 1. Ilustrace modelů velkého třesku

Hned v prvních okamžicích je měřítko tak malé, že už nemáme právo aplikovat obecnou relativitu: k popisu jevů v tak malém měřítku je zapotřebí kvantová mechanika. Ale kvantová teorie gravitace ještě neexistuje, takže nikdo neví, jak se události vyvíjely do 10–43 s, nazývané Planckův čas (na počest otce kvantové teorie). V tu chvíli hustota hmoty dosáhla neuvěřitelné hodnoty 1090 kg / cm 3, což nelze srovnávat nejen s hustotou těles kolem nás (necelých 10 g / cm 3), ale dokonce ani s hustotou atomové jádro (asi 1012 kg / cm 3) - nejvyšší hustota dostupná v laboratoři. Proto je pro moderní fyziku počátkem expanze vesmíru Planckův čas.

Existují tři hlavní typy modelů velkého třesku: standardní otevřený model, standardní uzavřený model a model Lemaitre. Čas je vykreslen horizontálně, zatímco vertikála je vzdálenost mezi jakýmikoli dvěma galaxiemi, které jsou od sebe dostatečně vzdálené (aby se vyloučila jejich interakce). Kruh označuje naši éru. Pokud by se vesmír vždy rozpínal aktuálním tempem, vyjádřeným Hubbleovou konstantou H, pak by to začalo asi před 20 miliardami let a pokračovalo by, jak ukazuje diagonální tečkovaná čára. Pokud se expanze zpomalí, jako v otevřeném modelu prostorově neomezeného světa nebo v uzavřeném modelu omezeného světa, pak je věk Vesmíru menší než 1 / H. Nejmenší věk má uzavřený model, jehož expanze rychle zpomaluje a ustupuje kompresi. Lemaitreův model popisuje vesmír, který je výrazně starší než 1 / H, protože v jeho historii existuje dlouhé období, kdy nedošlo téměř k žádné expanzi. Lemaitreův model a otevřený model popisují vesmír, který se bude vždy rozpínat.

Právě za takových podmínek nepředstavitelně vysoké teploty a hustoty došlo ke zrodu Vesmíru. Navíc by to mohl být porod v doslovném smyslu: někteří kosmologové (řekněme Ya.B. Zeldovich v SSSR a L. Parker v USA) věřili, že částice a gama fotony se v té době narodily gravitačním polem. Z hlediska fyziky by tento proces mohl probíhat, pokud by singularita byla anizotropní, tj. gravitační pole bylo nehomogenní. V tomto případě by přílivové gravitační síly mohly „vytáhnout“ skutečné částice z vakua, a vytvořit tak látku Vesmíru. Při studiu procesů, které proběhly bezprostředně po Velkém třesku, chápeme, že naše fyzické teorie jsou stále velmi nedokonalé. Tepelný vývoj raného Vesmíru závisí na produkci hmotných elementárních částic - hadronů, o kterých jaderná fyzika stále málo ví. Mnoho z těchto částic je nestabilní a má krátkou životnost.

Švýcarský fyzik R. Hagedorn se domnívá, že může existovat velké množství hadronů s rostoucí hmotností, které by se mohly hojně tvořit při teplotě řádově 10 12 K, kdy gigantická hustota záření vedla k produkci hadronových párů sestávajících z částice a antičástice. Tento proces by musel omezit nárůst teploty v minulosti. Podle jiného úhlu pohledu je počet typů hmotných elementárních částic omezený, takže teplota a hustota během hadronové éry musely dosáhnout nekonečných hodnot. V zásadě by se to dalo ověřit: pokud byly hadrony tvořící kvarky - stabilní částice, pak z té horké éry měl přežít určitý počet kvarků a antikvarků. Hledání kvarků ale bylo marné; jsou s největší pravděpodobností nestabilní.

Po první milisekundě expanze Vesmíru v něm přestala hrát rozhodující roli silná (jaderná) interakce: teplota klesla natolik, že atomová jádra přestala být ničena. Další fyzikální procesy byly určeny slabou interakcí odpovědnou za produkci lehkých částic - leptonů (tj. Elektronů, pozitronů, mezonů a neutrin) při působení tepelné záření... Když v průběhu expanze teplota záření klesla na asi 10 10 K, leptonové páry se přestaly vyrábět, téměř všechny pozitrony a elektrony byly zničeny; z předchozí epochy se zachovala pouze neutrina a antineutrina, fotony a několik protonů a neutronů. Tím leptónská éra skončila. Další fáze expanze - fotonová éra - se vyznačuje naprostou převahou tepelného záření. Na každý zbývající proton nebo elektron připadá miliarda fotonů. Zpočátku to byla kvanta gama, ale jak se vesmír rozšiřoval, ztráceli energii a stávali se rentgenovými, ultrafialovými, optickými, infračervenými a nakonec se z nich stala rádiová kvanta, která bereme jako rádiové pozadí (relikvie) emise.

1.4 Nevyřešené problémy kosmologie velkého třesku

Kosmologickému modelu Velkého třesku nyní čelí 4 problémy.

1. Problém singularity: mnozí zpochybňují použitelnost obecné relativity, která dává singularitu v minulosti. Jsou navrženy alternativní kosmologické teorie bez singularity.

2. Se singularitou úzce souvisí problém izotropie Vesmíru. Zdá se zvláštní, že expanze, která začala singulárním stavem, se ukázala být tak izotropní. Není však vyloučeno, že se původně anizotropní expanze působením disipativních sil postupně stala izotropní.

3. Homogenní v největších měřítcích, v menších měřítcích je Vesmír velmi heterogenní (galaxie, kupy galaxií). Je těžké pochopit, jak mohla gravitace sama vytvořit takovou strukturu. Kosmologové proto studují možnosti nehomogenních modelů Velkého třesku.

4. Nakonec se můžeme zeptat, jaká je budoucnost vesmíru? Chcete -li odpovědět, potřebujete znát průměrnou hustotu hmoty ve vesmíru. Pokud překročí určitou kritickou hodnotu, geometrie časoprostoru se uzavře a v budoucnu se vesmír určitě zmenší. Uzavřený vesmír nemá žádné hranice, ale jeho objem je konečný. Pokud je hustota pod kritickou hodnotou, pak je vesmír otevřený a bude se navždy rozšiřovat. Otevřený vesmír je nekonečný a na začátku má pouze jednu jedinečnost. Zatím jsou pozorování v lepší shodě s modelem otevřeného vesmíru. Původ rozsáhlé struktury. Kosmologové mají na tento problém dva opačné úhly pohledu. Nejradikálnější je, že na začátku byl chaos. Expanze raného vesmíru byla extrémně anizotropní a nehomogenní, ale pak disipativní procesy vyhladily anizotropii a přiblížily expanzi k modelu Friedmann-Lemaitre. Osud nehomogenit je velmi kuriózní: pokud byla jejich amplituda velká, pak se nevyhnutelně měly zhroutit do černých děr s hmotností určenou aktuálním horizontem. Jejich formování mohlo začít hned od Planckova času, takže vesmír mohl mít mnoho malých černých děr s hmotností až 10–5 g. S. Hawking však ukázal, že „mini díry“ by měly, vyzařující, ztratit svoji hmotnost, a před naší epochou mohly přežít pouze černé díry s hmotností více než 10 16 g, což odpovídá hmotnosti malé hory.

Primární chaos by mohl obsahovat poruchy jakéhokoli rozsahu a amplitudy; největší z nich ve formě zvukových vln mohl přežít od éry raného Vesmíru do éry záření, kdy byla hmota ještě dostatečně horká na to, aby vyzařovala, absorbovala a rozptylovala záření. Ale s koncem této éry se ochlazená plazma rekombinovala a přestala interagovat se zářením. Tlak a rychlost zvuku v plynu klesly, což způsobilo, že se zvukové vlny změnily na rázové vlny, stlačily plyn a způsobily jeho kolaps do galaxií a kup. V závislosti na typu počátečních vln výpočty předpovídají velmi odlišný obrázek, který ne vždy odpovídá pozorovanému. Na výběr mezi možné možnosti kosmologické modely, důležitá je jedna filozofická myšlenka, známá jako antropický princip: vesmír měl mít od samého počátku takové vlastnosti, které umožňovaly formování galaxií, hvězd, planet a inteligentního života. Jinak by kosmologii neměl kdo řešit. Alternativní úhel pohledu je, že o původní struktuře vesmíru nelze zjistit nic jiného, ​​než co dávají pozorování. Podle tohoto konzervativního přístupu nelze mladý vesmír považovat za chaotický, protože je nyní velmi izotropní a homogenní. Tyto odchylky od uniformity, které pozorujeme ve formě galaxií, by mohly růst pod vlivem gravitace z malých nepravidelností počáteční hustoty. Studie rozsáhlé distribuce galaxií (hlavně od J. Peeblese z Princetonu) však tuto myšlenku zřejmě nepodporují. Další zajímavou možností je, že kupy černých děr zrozené v hadronické éře mohly být počátečními výkyvy pro vznik galaxií. Je vesmír otevřený nebo uzavřený? Nejbližší galaxie se od nás vzdalují rychlostí, úměrně vzdálenosti; ale vzdálenější tuto závislost neposlouchají: jejich pohyb naznačuje, že rozpínání Vesmíru se časem zpomaluje. V uzavřeném modelu vesmíru působením gravitace se expanze v určitém okamžiku zastaví a je nahrazena kontrakcí (obr. 2), ale pozorování ukazují, že zpomalení galaxií stále není tak rychlé, aby vůbec někdy došlo k úplnému zastavení.

Vodorovné čáry označují charakteristické momenty evoluce a jimi odříznuté trojúhelníky ukazují oblast vesmíru přístupnou v tu chvíli pozorovateli. Čím více času uplyne od začátku expanze, tím větší bude plocha k dispozici pro pozorování. V současné době k nám světlo přichází z hvězd, kvasarů a kup galaxií vzdálených miliardy světelných let, ale v raných dobách mohl pozorovatel vidět mnohem menší oblast vesmíru. V různých epochách dominovaly různé formy hmoty: ačkoli dominuje hmota atomových jader (nukleonů), předtím, když byl vesmír horký, dominovalo záření (fotony) a ještě dříve - lehké elementární částice (leptony) a těžké (hadrony) ).

Obrázek 2 - Standardní model velkého třesku: čas je vykreslen svisle a vzdálenosti jsou vykresleny vodorovně.

Aby byl vesmír uzavřen, musí průměrná hustota hmoty v něm překročit určitou kritickou hodnotu. Odhady hustoty pro viditelnou a neviditelnou hmotu jsou velmi blízké této hodnotě. Rozložení galaxií ve vesmíru je velmi heterogenní. Naše místní skupina galaxií, která zahrnuje Mléčnou dráhu, mlhovinu Andromeda a několik menších galaxií, leží na okraji rozsáhlého systému galaxií známého jako Supercluster Panny, jehož střed se shoduje s kupou galaxií v Panně. Pokud je průměrná hustota světa vysoká a vesmír je uzavřen, pak by měla být pozorována silná odchylka od izotropní expanze, způsobená přitažlivostí našich a sousedních galaxií do středu Nadkupy. V otevřeném vesmíru je tato odchylka bezvýznamná. Pozorování jsou spíše v souladu s otevřeným modelem. Velkým zájmem kosmologů je obsah v kosmické hmotě těžkého izotopu vodíku - deuteria, který vznikl během jaderné reakce v prvních chvílích po Velkém třesku. Ukázalo se, že obsah deuteria je v té době, a tedy i v naší době, extrémně citlivý na hustotu hmoty. „Test deuteria“ se však neprovádí snadno, protože je nutné prozkoumat primární hmotu, která se ve vnitřcích hvězd nenachází od okamžiku kosmologické syntézy, kde deuterium snadno shoří. Studie extrémně vzdálených galaxií ukázala, že obsah deuteria odpovídá nízké hustotě hmoty, a tedy otevřenému modelu vesmíru.

Závěr

Kosmologické modely vedou k závěru, že osud expandujícího vesmíru závisí pouze na průměrné hustotě látky, která jej naplňuje, a na hodnotě Hubbleovy konstanty. Pokud je průměrná hustota stejná nebo nižší než kritická hustota, expanze vesmíru bude pokračovat navždy. Pokud je hustota vyšší než kritická, expanze se dříve nebo později zastaví a bude nahrazena kompresí.

V tomto případě se vesmír zmenší na velikost, kterou měl mít na začátku, čímž ustoupí fenoménu zvanému Velká komprese.

Uveďme si seznam základních modelů vesmíru: De Sitterův model: model rozpínajícího se vesmíru, navržený v roce 1917, ve kterém není žádná hmota ani záření. Tato nerealistická hypotéza byla nicméně historicky významná, protože jako první předložila myšlenku spíše expandujícího než statického vesmíru; Lemaitre Model: Model vesmíru, který začíná Velkým třeskem, po kterém následuje statická fáze následovaná nekonečnou expanzí. Tento model je pojmenován po J. Lemaitrovi (1894-1966),

Model rozpínajícího se vesmíru bez obecné relativity, navržený v roce 1948 Edwardem Milnem. Je to expandující, izotropní a homogenní vesmír. neobsahující žádnou látku. Má negativní zakřivení a není uzavřený.

Friedmanův model: Model vesmíru, který se může zhroutit dovnitř. V roce 1922 sovětský matematik A.A. Friedman (Alexander Friedmann, 1888-1925) analyzoval rovnice obecné teorie relativity

Friedmannův vesmír může být uzavřen, pokud je hustota hmoty v něm dostatečně velká, aby zastavila expanzi. Tato skutečnost vedla k hledání takzvané chybějící hmoty. Následně byly Friedmanovy závěry potvrzeny v astronomických pozorováních, která objevila ve spektrech galaxií takzvaný červený posun spektrálních čar, což odpovídá vzájemné vzdálenosti těchto hvězdných soustav.

Einstein-de Sitterův model: Nejjednodušší z moderních kosmologických modelů, ve kterých má vesmír nulový tlak, nulové zakřivení (tj. Plochá geometrie) a nekonečný rozsah a jeho expanze není omezena v prostoru a čase. Tento model, navržený v roce 1932, je zvláštním případem (při nulovém zakřivení) obecnějšího Friedmanova vesmíru.

2. Jaká je podstata samoorganizačních procesů v živé a neživé přírodě?

Všechny objekty živé i neživé přírody mohou být zastoupeny ve formě určitých systémů se specifickými rysy a vlastnostmi, které charakterizují jejich úroveň organizace. S přihlédnutím k úrovni organizace lze uvažovat o hierarchii organizačních struktur hmotných objektů živé a neživé povahy. Taková hierarchie struktur začíná elementárními částicemi, které představují počáteční úroveň organizace hmoty, a končí živými organizacemi a komunitami - nejvyššími úrovněmi organizace.

V současné době se v oblasti základní teoretické fyziky vyvíjejí koncepty, podle kterých se objektivně existující svět neomezuje na materiální svět vnímaný našimi smysly nebo fyzickými zařízeními. Autoři těchto konceptů došli k následujícímu závěru: spolu s hmotným světem existuje realita vyššího řádu, která má ve srovnání s realitou zásadně odlišnou povahu hmotný svět.

Studium hmoty a jejích strukturálních úrovní je nezbytnou podmínkou pro utváření světonázoru bez ohledu na to, zda se nakonec ukáže jako materialistický nebo idealistický.

Je zcela zřejmé, že role definování pojmu hmoty, jeho chápání jako nevyčerpatelného pro konstrukci vědecký obraz světa, řešení problému reality a poznatelnosti objektů a jevů mikro, makro a mega světů.

Organizací systému rozumíme změnu struktury systému, která zajišťuje konzistentní chování, nebo fungování systému, které je určováno vnějšími podmínkami.

Pokud pod změnou organizace rozumíme změnu způsobu připojení (nebo spojení) subsystémů, které tvoří systém, pak lze fenomén sebeorganizace definovat jako takovou nevyhnutelnou změnu systému a jeho funkcí, ke které dochází mimo jakékoli další vlivy, díky interakci systému s podmínkami existence a přibližuje se k nějakému relativně stabilnímu stavu.

Samoorganizací rozumíme změnu struktury, která zajišťuje konzistenci chování v důsledku přítomnosti vnitřních spojení a spojení s vnější prostředí.

Samoorganizace je přirozeně vědecké vyjádření procesu vlastního pohybu hmoty. Schopnost samoorganizovat se ovládají systémy živé i neživé přírody i umělé systémy. Specifická konfigurace struktury existuje pouze za přísně definovaných podmínek a v určitém okamžiku „pohybu“ složitého systému. Dynamika vývoje systémů vede k důsledné změně jejich struktur.

Přirozená změna struktury systému v souladu s historickými změnami ve vztahu k vnějšímu prostředí se nazývá evoluce.
Změna struktury komplexního systému v procesu jeho interakce s životní prostředí- toto je projev vlastnosti otevřenosti jako zvýšení možností zadávání nových věcí. Na druhé straně změna struktury komplexního systému poskytuje rozšíření životních podmínek spojených se složitější organizací a zvýšení vitální aktivity, tj. získávání zařízení obecnějšího významu, umožňující navazovat spojení s novými aspekty vnějšího prostředí.

Samoorganizace je charakterizována vznikem interně koordinovaného fungování díky vnitřním spojením a spojením s vnějším prostředím. Navíc koncepce funkce a struktury systému spolu úzce souvisí; systém je organizovaný, tj. mění strukturu kvůli výkonu funkce.

Strukturalita a systémová organizace hmoty patří mezi její nejdůležitější atributy, vyjadřují uspořádanost existence hmoty a ty konkrétní formy, v nichž se projevuje.

Strukturou hmoty se obvykle rozumí její struktura v makrokosmu, tj. existence ve formě molekul, atomů, elementárních částic atd. To je způsobeno skutečností, že člověk je makroskopická bytost a makroskopická měřítka jsou mu známá, proto je pojem struktura obvykle spojován s různými mikroobjekty.

Pokud ale budeme uvažovat hmotu jako celek, pak koncept struktury hmoty pokryje také makroskopická tělesa, všechny kosmické systémy megosvěta a v jakýchkoli libovolně velkých časoprostorových měřítcích. Z tohoto úhlu pohledu se koncept „struktury“ projevuje tím, že existuje ve formě nekonečné řady integrálních systémů, které jsou navzájem úzce propojeny, a také v uspořádanosti struktury každého systému. Taková struktura je nekonečná z kvantitativního i kvalitativního hlediska.

Projevy strukturální nekonečnosti hmoty jsou:

- nevyčerpatelnost předmětů a procesů mikrosvěta;

- nekonečno prostoru a času;

- nekonečno změn a vývoj procesů.

Ze vší rozmanitosti forem objektivní reality zůstává empiricky přístupná pouze konečná oblast hmotného světa, která se nyní rozprostírá na stupnici od 10-15 do 10 28 cm a časem - až 2 × 10 9 let .

Strukturalita a systémová organizace hmoty patří mezi její nejdůležitější atributy. Vyjadřují řádnost existence hmoty a jejích specifických forem, v nichž se projevuje.

Hmotný svět je jeden: máme na mysli všechny jeho části - od neživých předmětů po živé bytosti, od nebeská těla k člověku jako členovi společnosti - jsou nějakým způsobem propojeni.

Systém je ten, který je určitým způsobem vzájemně propojen a podléhá příslušným zákonům.

Systémy jsou objektivně existující a teoretické nebo koncepční, tj. existující pouze v mysli člověka.

Systém je interní nebo externí uspořádaná sada vzájemně propojených a interagujících prvků.

Uspořádanost souboru předpokládá přítomnost pravidelných vztahů mezi prvky systému, což se projevuje ve formě zákonů strukturální organizace. Všechny přírodní systémy, které vznikají v důsledku interakce těl a přirozeného vlastního vývoje hmoty, mají vnitřní uspořádanost. Externí je charakteristický pro umělé systémy vytvořené člověkem: technický, výrobní, koncepční atd.

Strukturální úrovně hmoty jsou vytvořeny z určité sady předmětů jakékoli třídy a jsou charakterizovány zvláštním typem interakce mezi jejich základními prvky.

Kritéria pro rozlišení mezi různými strukturálními úrovněmi jsou následující vlastnosti:

- časoprostorová měřítka;

- soubor nejdůležitějších vlastností;

- specifické zákony pohybu;

- stupeň relativní složitosti, který v procesu vzniká historický vývoj hmota v dané oblasti světa;

- další příznaky.

V současnosti známé strukturní úrovně hmoty lze rozlišit na základě výše uvedených kritérií v následujících oblastech.

1. Mikrokosmos. Tyto zahrnují:

- elementární částice a atomová jádra - oblast řádově 10 - 15 cm;

- atomy a molekuly 10 –8 –10 –7 cm.

Mikrokosmos jsou molekuly, atomy, elementární částice -svět extrémně malých, nikoli přímo pozorovatelných mikroobjektů, jejichž prostorová diverzita se počítá od 10 do 8 až 10 až 16 cm a doba života -od nekonečna do 10 - 24 s.

2. Makrokosmos: makroskopická tělesa 10 -6 -10 7 cm.

Makrokosmos je svět stabilních forem a velikostí odpovídajících člověku, stejně jako krystalových komplexů molekul, organismů, společenstev organismů; svět makroobjektů, jejichž rozměr je srovnatelný s měřítkem lidské zkušenosti: prostorové veličiny jsou vyjádřeny v milimetrech, centimetrech a kilometrech a čas - v sekundách, minutách, hodinách, letech.

Megaworld je planeta, hvězdné komplexy, galaxie, metagalaxie - svět obrovských kosmických měřítek a rychlostí, jejichž vzdálenost se měří ve světelných letech a životnost kosmických objektů - v milionech a miliardách let.

A přestože tyto úrovně mají své vlastní specifické zákony, mikro-, makro- a megaworlds jsou úzce propojeny.

3. Megaworld: vesmírné systémy a neomezené měřítko až 1028 cm.

Různé úrovně hmoty jsou charakterizovány odlišné typy připojení.

Na stupnici 10-13 cm - silné interakce, je celistvost jádra zajištěna jadernými silami.


Celistvost atomů, molekul, makroběl je zajištěna elektromagnetickými silami.


1. V kosmickém měřítku - gravitační síly.
   

   S nárůstem velikosti objektů interakční energie klesá. Pokud vezmeme energii gravitační interakce jako jednotku, pak bude elektromagnetická interakce v atomu 1039krát větší a interakce mezi nukleony - částicemi, které tvoří jádro - bude 1041krát větší. Čím menší jsou materiálové systémy, tím pevněji jsou jejich prvky propojeny.
   

   Rozdělení hmoty na strukturální úrovně je relativní. Na dostupných časoprostorových stupnicích se struktura hmoty projevuje její systémovou organizací, existencí ve formě mnoha hierarchicky interagujících systémů, od elementárních částic po metagalaxy.
   

   Když mluvíme o strukturalitě - vnitřním rozdrobení hmotného života, lze poznamenat, že bez ohledu na to, jak široký je rozsah světonázoru vědy, úzce souvisí s objevováním stále nových strukturálních útvarů. Například pokud dříve byl pohled na vesmír galaxií uzavřen, poté rozšířen do systému galaxií, nyní je Metagalaxy studována jako speciální systém se specifickými zákony, interními a externími interakcemi.
   

   V moderní vědě je tato metoda široce používána strukturální analýza, který bere v úvahu konzistenci zkoumaných objektů. Strukturálnost je koneckonců vnitřní rozdrobení hmotné existence, způsob existence hmoty. Strukturální úrovně hmoty jsou vytvořeny z určité sady předmětů jakéhokoli druhu a jsou charakterizovány zvláštním způsobem interakce mezi jejich základními prvky, ve vztahu ke třem hlavním sférám objektivní reality tyto úrovně vypadají následovně (tabulka).
   

   Tabulka - Strukturální úrovně hmoty
   

   Anorganická povaha	Živá příroda	Společnost
   Submicroelemental	Biologická makromolekulární	Individuální
   Mikroelement	Buněčný	Rodina
   Nukleární	Mikroorganický	Kolektivy
   Atomový	Orgány a tkáně	Velké sociální skupiny (třídy, národy)
   Molekulární	Celý organismus	Stát (občanská společnost)
   Makro úroveň	Populace	Systémy států
   Megaúroveň (planety, hvězdné planetární systémy, galaxie)	Biocenóza	Lidstvo jako celek
   Mega-level (metagalaxy)	Biosféra	Noosféra

   Každá ze sfér objektivní reality obsahuje řadu vzájemně souvisejících strukturálních úrovní. V těchto úrovních jsou dominantní koordinační vztahy a mezi úrovněmi - podřízené.
   

   Systematické studium hmotných objektů zahrnuje nejen stanovení metod pro popis vztahů, spojení a struktury souboru prvků, ale také identifikaci těch z nich, které tvoří systém, tj. zajistit samostatné fungování a vývoj systému. Systematický přístup k hmotným formacím předpokládá možnost více porozumět uvažovanému systému vysoká úroveň... Systém se obvykle vyznačuje hierarchickou strukturou, tj. postupné zařazení systému nižší úrovně do systému vyšší úrovně.
   

   Struktura hmoty na úrovni neživé přírody (anorganické) tedy zahrnuje elementární částice, atomy, molekuly (objekty mikrosvěta, makroobjekty a objekty megosvěta: planety, galaxie, systémy metagalaxií atd.). Metagalaxie je často ztotožňována s celým Vesmírem, ale Vesmír je chápán v nejširším slova smyslu, je totožný s celým hmotným světem a pohybující se hmotou, která může zahrnovat mnoho metagalaxií a dalších kosmických systémů.
   

   Divoká zvěř je také strukturovaná. Zdůrazňuje biologickou a sociální úroveň. Biologická úroveň zahrnuje podúrovně:
   

   - makromolekuly ( nukleové kyseliny, DNA, RNA, proteiny);
   

   – buněčná úroveň;
   

   - mikroorganický ( jednobuněčné organismy);
   

   - orgány a tkáně těla jako celku;
   

   - počet obyvatel;
   

   - biocenotický;
   

   - biosféra.
   

   Hlavními pojmy této úrovně na posledních třech úrovních jsou pojmy biotop, biocenóza, biosféra, které vyžadují vysvětlení.
   

   Biotop je sbírka (společenství) jedinců stejného druhu (například smečka vlků), která se mohou křížit a reprodukovat svůj vlastní druh (populace).
   

   Biocenóza je soubor populací organismů, ve kterých jsou odpadní produkty některých podmínek pro existenci jiných organismů obývajících pevninu nebo vodní plochu.
   

   Biosféra je globální systém života, ta část geografického prostředí (spodní část atmosféry, horní část litosféry a hydrosféry), která je stanovištěm živých organismů a poskytuje podmínky nezbytné pro jejich přežití (teplota (půda atd.), vzniklé v důsledku interakčních biocenóz.
   

   Obecný základ života na biologické úrovni - organický metabolismus (výměna hmoty, energie a informací s okolím) - se projevuje v kterémkoli ze zvýrazněných podúrovní:
   

   - na úrovni organismů znamená metabolismus asimilaci a disimilaci prostřednictvím intracelulárních transformací;
   

   - na úrovni ekosystémů (biocenóza) se skládá z řetězce transformací látky původně asimilované produkujícími organismy zprostředkováním konzumních organismů a destruktivních organismů patřících k různým druhům;
   

   - na úrovni biosféry dochází ke globálnímu oběhu hmoty a energie s přímou účastí faktorů kosmického měřítka.
   

   V určité fázi vývoje biosféry vznikají speciální populace živých bytostí, které si díky své pracovní schopnosti vytvořily jakousi úroveň - sociální. Ve strukturálním aspektu je sociální realita rozdělena na podúrovně: jednotlivci, rodiny, různé kolektivy (produkce), sociální skupiny atd.
   

   Strukturální úroveň sociální aktivity je mezi sebou v nejednoznačném lineárním vztahu (například úroveň národů a úroveň států). Prolínání různých úrovní ve společnosti dává vzniknout myšlence dominance náhody a chaosu v sociální aktivitě. Pečlivá analýza však odhaluje přítomnost základních struktur v ní - hlavních sfér společenského života, kterými jsou materiálně -produkční, sociální, politická, duchovní sféra, které mají své vlastní zákony a struktury. Všechny jsou v určitém smyslu podřízeny jako součást sociálně-ekonomické formace, jsou hluboce strukturovány a určují genetickou jednotu sociálního vývoje jako celku.
   

   Jakákoli ze tří oblastí hmotné reality je tedy vytvořena z řady konkrétních strukturálních úrovní, které jsou v přísném pořadí jako součást konkrétní oblasti reality.
   

   Přechod z jedné oblasti do druhé je spojen s komplikacemi a nárůstem množiny formovaných faktorů, které zajišťují integritu systémů. V rámci každé ze strukturálních úrovní existují vztahy podřízenosti ( molekulární úrovni zahrnuje atomový, nikoli naopak). Zákonitosti nových úrovní nelze redukovat na zákonitosti úrovní, na jejichž základě vznikaly, a jsou vedoucími pro danou úroveň organizace hmoty. Strukturální organizace, tj. konzistence je způsob existence hmoty.
   

   Hypotéza multivalentního modelu vesmíru

   Předmluva autora webu: fragmenty z 29. kapitoly knihy Andrey Dmitrievicha Sacharova „Vzpomínky“ jsou nabízeny čtenářům webu „Znalosti jsou síla“. Akademik Sacharov hovoří o práci v oblasti kosmologie, kterou vykonal poté, co se začal aktivně věnovat práci v oblasti lidských práv - zejména v exilu v Gorkém. Tento materiál má nepochybný zájem na téma „Vesmír“, o kterém pojednává tato kapitola našeho webu. Seznámíme se s hypotézou multivalentního modelu Vesmíru a dalšími problémy kosmologie a fyziky. ... A samozřejmě si připomeňme naši nedávnou tragickou minulost.

   Akademik Andrei Dmitrievich SAKHAROV (1921-1989).

   V Moskvě v 70. letech a v Gorkém jsem pokračoval ve svých pokusech o studium fyziky a kosmologie. Během těchto let jsem nebyl schopen předložit podstatně nové myšlenky a pokračoval jsem v rozvíjení těch směrů, které již byly uvedeny v mých pracích 60. let (a popsaných v první části této knihy). To je pravděpodobně spousta většiny vědců poté, co pro ně dosáhnou určité věkové hranice. Neztrácím však naději, že mi snad „zabliká“ něco jiného. Současně musím říci, že pouhé pozorování vědeckého procesu, kterého se sami neúčastníte, ale víte, co je co, dává hlubokou vnitřní radost. V tomto smyslu nejsem „chamtivý“.

   V roce 1974 jsem to udělal a v roce 1975 jsem publikoval práci, ve které jsem rozvinul myšlenku nulového Lagrangian gravitačního pole a také metody výpočtu, které jsem použil v předchozích dílech. Současně se ukázalo, že jsem dospěl k metodě, kterou před mnoha lety navrhl Vladimir Alexandrovič Fock a poté Julian Schwinger. Můj závěr a samotný způsob stavby, metody byly ale úplně jiné. Bohužel jsem nemohl poslat své dílo Fockovi - právě tehdy zemřel.

   Následně jsem ve svém článku objevil některé chyby. Otázka v něm zůstala až do konce nejasná, zda „indukovaná gravitace“ (moderní termín používaný místo výrazu „nulový Lagrangian“) dává správné znaménko gravitační konstanty v jakékoli z možností, které jsem zvažoval.<...>

   Tři práce - jedna publikovaná před mým vyloučením a dvě po mém vyhnání - se věnují kosmologickým problémům. V první práci rozebírám mechanismy vzniku baryonové asymetrie. Zajímavé jsou možná obecné úvahy o kinetice reakcí vedoucích k baryonové asymetrii vesmíru. Konkrétně v této práci však uvažuji v rámci svého starého předpokladu o přítomnosti „kombinovaného“ zákona o zachování (součet počtu kvarků a leptonů je zachován). Už v první části svých vzpomínek jsem napsal, jak jsem k této myšlence přišel a proč ji nyní považuji za špatnou. Celkově mi tato část práce připadá neúspěšná. Mnohem víc se mi líbí ta část práce, o které píšu vícevrstvý model vesmíru ... Mluvíme o předpokladu, že kosmologická expanze vesmíru je nahrazena kontrakcí, poté novou expanzí takovým způsobem, že cykly kontrakce - expanze se opakují nekonečně mnohokrát... Takové kosmologické modely dlouhodobě přitahují pozornost. Říkali jim různí autoři "Pulzující" nebo "Oscilační" modely vesmíru. Termín se mi líbí víc „Vícevrstvý model“ ... Působí expresivněji, více v souladu s emocionálním a filozofickým významem grandiózního obrazu opakovaného opakování životních cyklů.

   Dokud se předpokládala ochrana, multivalentní model se však setkával s nepřekonatelnými obtížemi vyplývajícími z jednoho ze základních přírodních zákonů - druhého zákona termodynamiky.

   Ústraní. V termodynamice se zavádí určitá charakteristika stavu těles, tzv. Můj táta si jednou vzpomněl na starou populárně naučnou knihu s názvem „Královna světa a její stín“. (Bohužel jsem zapomněl, kdo je autorem této knihy.) Královna je samozřejmě energie a stín je entropie. Na rozdíl od energie, pro kterou existuje zákon zachování, pro entropii druhý zákon termodynamiky stanoví zákon růstu (přesněji řečeno, neklesá). Procesy, ve kterých se celková entropie těles nemění, se nazývají (považují) za reverzibilní. Příklad reverzibilního procesu - mechanický pohyb bez tření. Reverzibilní procesy jsou abstrakcí, limitujícím případem nevratných procesů doprovázených zvýšením celkové entropie těles (při tření, výměně tepla atd.). Matematicky je entropie definována jako hodnota, jejíž přírůstek se rovná přítoku tepla děleno absolutní teplotou (navíc se bere - přesněji vyplývá z obecné zásady, - že entropie při absolutní nulové teplotě a entropie vakua se rovnají nule).

   Numerický příklad pro přehlednost. Tělo s teplotou 200 stupňů vydá 400 kalorií při výměně tepla do druhého těla, které má teplotu 100 stupňů. Entropie prvního těla se snížila o 400/200, tj. o 2 jednotky a entropie druhého těla se zvýšila o 4 jednotky; Celková entropie se zvýšila o 2 jednotky, v souladu s požadavkem druhého principu. Všimněte si, že tento výsledek je důsledkem skutečnosti, že teplo se přenáší z teplejšího tělesa do chladnějšího.

   Zvýšení celkové entropie během nerovnovážných procesů nakonec vede k zahřátí látky. Vraťme se ke kosmologii, k modelům s více listy. Pokud v tomto případě předpokládáme počet baryonů, které mají být fixovány, pak se entropie na baryon bude neomezeně zvyšovat. Látka se zahřívá neomezeně s každým cyklem, tj. podmínky ve vesmíru se nebudou opakovat!

   Obtížnost je odstraněna, pokud upustíme od předpokladu zachování baryonového náboje a předpokládáme, v souladu s mojí představou z roku 1966 a jeho následným vývojem mnoha dalšími autory, že baryonový náboj pochází z „entropie“ (tj. Neutrální horká hmota) v raných fázích kosmologické expanze vesmíru. V tomto případě je počet produkovaných baryonů úměrný entropii při každém cyklu expanze - kontrakce, tj. podmínky pro vývoj hmoty, tvorba strukturních forem může být v každém cyklu přibližně stejná.

   Pojem „vícevrstvý model“ jsem poprvé vytvořil v práci z roku 1969. Ve svých nedávných článcích používám stejný výraz v trochu jiném smyslu; Z důvodu zamezení zmatku to zde uvádím.

   V prvním z posledních tří článků (1979) je uvažován model, ve kterém se předpokládá, že prostor je v průměru plochý. Rovněž se předpokládá, že Einsteinova kosmologická konstanta není nulová a záporná (i když v absolutní hodnotě je velmi malá). V tomto případě, jak ukazují rovnice Einsteinovy ​​gravitační teorie, je kosmologická expanze nevyhnutelně nahrazena kontrakcí. Každý cyklus navíc co do průměrných charakteristik zcela opakuje ten předchozí. Je důležité, aby byl model prostorově plochý. Kromě ploché geometrie (euklidovská geometrie) jsou následující dvě práce věnovány úvahám o Lobačevského geometrii a geometrii hypersféry (trojrozměrný analog dvojrozměrné sféry). V těchto případech však vyvstává další problém. Zvýšení entropie vede ke zvýšení poloměru vesmíru v odpovídajících momentech každého cyklu. Extrapolací do minulosti zjistíme, že každému danému cyklu mohl předcházet pouze konečný počet cyklů.

   Ve „standardní“ (univalentní) kosmologii existuje problém: co se stalo před okamžikem maximální hustoty? V kosmologiích s mnoha listy (kromě případu prostorově plochého modelu) se tomuto problému nelze vyhnout - otázka se odkládá na okamžik začátku expanze prvního cyklu. Lze zaujmout úhel pohledu, že počátek expanze prvního cyklu, nebo v případě standardního modelu jediného cyklu, je Okamžik stvoření světa, a tedy otázka, co se stalo předtím to je nad rámec vědeckého výzkumu. Nicméně, stejně jako - nebo, podle mého názoru, více - je legitimní a plodný je přístup, který umožňuje neomezené Vědecký výzkum hmotný svět a prostor - čas. Současně zjevně není místo pro akt stvoření, ale základní náboženský koncept božského významu Bytí není vědou ovlivněn, leží mimo něj.

   Jsem si vědom dvou alternativních hypotéz souvisejících s diskutovaným problémem. Zdá se mi, že jeden z nich jsem poprvé vyjádřil v roce 1966 a v dalších dílech byl podroben řadě vylepšení. Toto je hypotéza „obrat šipky času“. Úzce to souvisí s takzvaným problémem reverzibility.

   Jak jsem již psal, v přírodě neexistují zcela reverzibilní procesy. Tření, přenos tepla, emise světla, chemické reakce, životní procesy se vyznačují nevratností, nápadným rozdílem mezi minulostí a budoucností. Pokud něco střílíte nevratný proces a poté spustit film v opačném směru, pak na obrazovce uvidíme něco, co se ve skutečnosti nemůže stát (například setrvačník otáčející se setrvačností zvyšuje rychlost otáčení a ložiska jsou chlazena). Kvantitativně je nevratnost vyjádřena monotónním zvýšením entropie. Současně atomy, elektrony, atomová jádra atd., Které jsou součástí všech těles. pohybujte se podle zákonů mechaniky (kvantové, ale zde je to bezvýznamné), které mají úplnou reverzibilitu v čase (v kvantové teorii pole - se současným odrazem CP, viz první část). Asymetrie dvou směrů času (přítomnost „šipky času“, jak se říká) se symetrií pohybových rovnic dlouhodobě přitahuje pozornost tvůrců statistické mechaniky. Diskuse o tomto problému začala v posledních desetiletích minulého století a někdy byla docela bouřlivá. Řešení, které víceméně uspokojilo každého, spočívalo v hypotéze, že asymetrie je dána počátečními podmínkami pohybu a polohou všech atomů a polí „v nekonečně vzdálené minulosti“. Tyto počáteční podmínky musí být „náhodné“ v určitém přesně definovaném smyslu.

   Jak jsem navrhl (v roce 1966 a konkrétněji v roce 1980), v kosmologických teoriích, které mají rozlišovací bod v čase, tyto náhodné počáteční podmínky ne do nekonečně vzdálené minulosti (t -> - ∞), ale do tohoto rozlišovacího bodu (t = 0).

   Pak má automaticky v tomto bodě entropie minimální hodnotu, a když se od ní v čase posunete dopředu nebo dozadu, entropie se zvýší. Tomu říkám „otočení šipky času“. Od chvíle, kdy se šipka času obrátí, jsou všechny procesy, včetně informací (včetně životních procesů) obráceny, nevznikají žádné paradoxy. Výše uvedené představy o obrácení šipky času, pokud vím, se ve vědeckém světě nedočkaly uznání. Ale připadají mi zajímavé.

   Otočení šipky času obnovuje symetrii obou směrů času v kosmologickém obrazu světa, vlastní pohybovým rovnicím!

   V letech 1966-1967. Předpokládal jsem, že k odrazu CPT dochází v bodě otáčení šipky času. Tento předpoklad byl jedním z výchozích bodů mé práce na baryonové asymetrii. Zde představím další hypotézu (Kirzhnits, Linde, Gut, Turner a další měli ruku; zde vlastní pouze poznámku, že se šipka času otáčí).

   V moderních teoriích se předpokládá, že vakuum může existovat v různých stavech: stabilní, s vysokou přesností nulové hustoty energie; a nestabilní, s obrovskou pozitivní hustotou energie (efektivní kosmologická konstanta). Tento druhý stav se někdy nazývá „falešné vakuum“.

   Jedním z řešení rovnic obecné relativity pro takové teorie je následující. Vesmír je uzavřený, tj. v každém okamžiku je „hypersféra“ konečného objemu (hypersféra je trojrozměrný analog dvourozměrného povrchu koule; trojrozměrný prostor). Poloměr hypersféry má v určitém časovém okamžiku minimální konečnou hodnotu (označme ji t = 0) a zvětšuje se se vzdáleností od tohoto bodu dopředu i dozadu v čase. Entropie je rovna nule pro falešné vakuum (stejně jako pro jakékoli vakuum obecně) a se vzdáleností od bodu t = 0 vpřed nebo vzad v čase roste v důsledku rozpadu falešného vakua, přecházejícího do stabilního stavu skutečné vakuum. V bodě t = 0 se tedy šipka času otáčí (ale neexistuje kosmologická CPT symetrie, která vyžaduje nekonečnou kompresi v bodě odrazu). Stejně jako v případě symetrie CPT jsou zde všechny konzervované náboje rovny nule (z triviálního důvodu - při t = 0, vakuový stav). Proto je v tomto případě také nutné předpokládat dynamický vzhled pozorované baryonové asymetrie v důsledku porušení invariance CP.

   Alternativní hypotéza o prehistorii vesmíru je taková, že ve skutečnosti neexistuje jeden vesmír a ani dva (jako - ve smyslu slova - v hypotéze otáčení šipky času), ale soubor radikálně odlišných od sebe navzájem a vznikající z nějakého „primárního“ prostoru (nebo jeho částic, které ho tvoří; toto je možná jen další způsob, jak to vyjádřit). Jiné vesmíry a primární prostor, má -li smysl o tom mluvit, mohou mít ve srovnání s „naším“ vesmírem zejména jiný počet „makroskopických“ prostorových a časových dimenzí - souřadnic (v našem vesmíru jsou tři prostorové a simultánní dimenze; ​​v jiných Vesmírech se mohou lišit!) Žádám vás, abyste nevěnovali zvláštní pozornost přídavnému jménu „makroskopické“ uzavřenému v uvozovkách. Souvisí to s hypotézou „zhutnění“, podle které je většina měření zhutněna; se ve velmi malém měřítku zavřela sama.

   
   Struktura „Mega-vesmíru“

   Předpokládá se, že neexistuje žádný příčinný vztah mezi různými vesmíry. To je důvodem k jejich interpretaci jako samostatných vesmírů. Říkám této grandiózní struktuře „Mega vesmír“. Několik autorů diskutovalo o variantách takových hypotéz. Zejména Ya.B. hájí hypotézu vícenásobného zrodu uzavřených (přibližně hypersférických) vesmírů. Zeldovich.

   Myšlenky Mega vesmíru jsou nesmírně zajímavé. Možná, že pravda leží právě v tomto směru. Pro mě v některých těchto konstrukcích ale existuje jedna nejednoznačnost poněkud technického charakteru. Je celkem přijatelné předpokládat, že podmínky v různých oblastech vesmíru jsou zcela odlišné. Přírodní zákony ale musí být nutně všude a vždy stejné. Příroda nemůže být jako královna v Carrollově Alence v říši divů, která svévolně změnila pravidla hry kroket. Bytí není hra. Moje pochybnosti se týkají těch hypotéz, které připouštějí přerušení kontinuity časoprostoru. Jsou takové procesy přípustné? Nejsou porušením přírodních zákonů v místech prasknutí, a nikoli „podmínkami bytí“? Opakuji, nejsem si jistý, zda se jedná o oprávněné obavy; možná opět, jako v otázce zachování počtu fermiónů, postupuji z příliš úzkého úhlu pohledu. Kromě toho jsou hypotézy docela myslitelné tam, kde ke zrození vesmírů dochází bez narušení kontinuity.

   Předpoklad, že zrození mnoha a možná nekonečného počtu různých vesmírů probíhá spontánně a že vesmír, který nás obklopuje, je mezi mnoha světy vyčleněn právě podmínkou vzniku života a mysli, se nazýval „antropický princip“ (AP). Zeldovich píše, že první studie AP v kontextu jemu známého expandujícího vesmíru patří Idlisovi (1958). V konceptu vícevrstvého vesmíru může také hrát roli antropický princip, ale pro volbu mezi po sobě jdoucími cykly nebo jejich oblastmi. O této možnosti pojednává moje práce „Multivalentní modely vesmíru“. Jednou z obtíží modelů s mnoha listy je, že tvorba „černých děr“ a jejich sloučení ve fázi komprese narušuje symetrii, takže není zcela jasné, zda jsou podmínky dalšího cyklu vhodné pro tvorbu vysoce organizovaných struktur . Na druhou stranu v dostatečně dlouhých cyklech dochází k rozpadu baryonů a odpařování černých děr, což vede k vyhlazení všech nehomogenit hustoty. Předpokládám, že kombinované působení těchto dvou mechanismů - tvorba černých děr a vyrovnávání nehomogenit - vede k tomu, že dochází k postupné změně plynulejších a narušených cyklů. Nášmu cyklu měl údajně předcházet „hladký“ cyklus, během kterého se netvořily černé díry. Pro definitivitu můžeme uvažovat o uzavřeném Vesmíru s „falešným“ vakuem v bodě obratu šipky času. Kosmologickou konstantu v tomto modelu lze považovat za rovnou nule, ke změně expanze kompresí dochází jednoduše díky vzájemné přitažlivosti běžné hmoty. Trvání cyklů se zvyšuje v důsledku růstu entropie v každém cyklu a překračuje jakýkoli daný počet (má sklon k nekonečnu), takže jsou splněny podmínky pro rozpad protonů a odpaření „černých děr“.

   Multivariační modely poskytují odpověď na takzvaný paradox velkých čísel (další možné vysvětlení je v hypotéze Gutha a kol., Naznačující dlouhou fázi „inflace“, viz kapitola 18).

   
   Planeta na okraji vzdálené kulové hvězdokupy. Umělec © Don Dixon

   Proč celkový počet protonů a fotonů ve vesmíru konečného objemu je tak nesmírně velký, i když samozřejmě? A další forma této otázky, odkazující na „otevřenou“ verzi, - proč je počet částic tak velký v té oblasti Lobachevského nekonečného světa, jejíž objem je řádově A3 (A je poloměr zakřivení) ?

   Odpověď daná vícelistovým modelem je velmi jednoduchá. Předpokládá se, že od okamžiku t = 0 uběhlo mnoho cyklů, během každého cyklu se entropie (tj. Počet fotonů) zvyšovala a podle toho byl v každém cyklu generován rostoucí baryonový přebytek. Poměr počtu baryonů k počtu fotonů v každém cyklu je konstantní, protože je určen dynamikou počátečních fází rozpínání vesmíru v daném cyklu. Celkový počet cyklů od okamžiku t = 0 je právě takový, že je získán pozorovaný počet fotonů a baryonů. Protože ke zvýšení jejich počtu dochází v geometrický průběh, pak pro požadovaný počet cyklů nedostaneme ani tak velkou hodnotu.

   Vedlejším produktem mé práce v roce 1982 je vzorec pro pravděpodobnost gravitační koalescence černých děr (pomocí odhadu v knize Zeldovicha a Novikova).

   S vícelistými modely je spojena ještě jedna možnost, nebo spíše sen, který je zajímavý pro představivost. Možná vysoce organizovaná mysl, rozvíjející se miliardy miliard let během cyklu, najde způsob, jak v kódované formě předat v následujících cyklech některé z nejcennějších informací, které má, svým dědicům, oddělené od tohoto cyklu v čase období superhustého stavu? .. Analogie - přenos živými bytostmi z generace na generaci genetická informace„Komprimované“ a kódované v chromozomech jádra oplodněné buňky. Tato příležitost je samozřejmě naprosto fantastická a neodvážil jsem se o ní psát vědecké články, ale na stránkách této knihy si dal volnou ruku. Ale i bez ohledu na tento sen mi hypotéza multivalentního modelu vesmíru připadá ve filozofickém plánu světonázoru důležitá.

   Vážení návštěvníci!

   Vaše práce je deaktivována JavaScript... Zapněte ve svém prohlížeči skripty a uvidíte plnou funkčnost stránek!

   Věděli jste, že vesmír, který pozorujeme, má docela určité hranice? Jsme zvyklí spojovat vesmír s něčím nekonečným a nepochopitelným. ale moderní věda na otázku „nekonečna“ Vesmíru nabízí zcela jinou odpověď na tak „zjevnou“ otázku.

   Podle moderních konceptů je velikost pozorovatelného vesmíru přibližně 45,7 miliardy světelných let (čili 14,6 gigaparsek). Co ale tato čísla znamenají?

   První otázka, která mě napadne obyčejnému člověku- jak nemůže být vesmír vůbec nekonečný? Zdálo by se nesporné, že kontejner všeho, co existuje kolem nás, by neměl mít žádné hranice. Pokud tyto hranice existují, jaké jsou?

   Řekněme, že nějaký astronaut odletěl na hranice vesmíru. Co uvidí před sebou? Pevná zeď? Požární bariéra? A co je za tím - prázdnota? Další vesmír? Může ale prázdnota nebo jiný Vesmír znamenat, že jsme na hranici vesmíru? Ostatně to neznamená, že „nic“ neexistuje. Prázdnota a druhý vesmír jsou také „něco“. Vesmír je ale něco, co obsahuje naprosto všechno „něco“.

   Dostáváme se do absolutního rozporu. Ukazuje se, že hranice Vesmíru by před námi měla skrývat něco, co by nemělo být. Nebo by hranice Vesmíru měla od „něčeho“ ohradit „všechno“, ale toto „něco“ by mělo být také součástí „všeho“. Obecně úplná absurdita. Jak pak mohou vědci tvrdit omezující velikost, hmotnost a dokonce stáří našeho vesmíru? Tyto hodnoty, přestože jsou nepředstavitelně velké, jsou stále konečné. Argumentuje věda očividným? Abychom se s tím vyrovnali, nejprve sledujme, jak lidé dospěli k modernímu chápání vesmíru.

   Rozšíření hranic

   

   Člověka odnepaměti zajímalo, jaký je svět kolem nich. Není třeba uvádět příklady tří velryb a dalších pokusů starověku vysvětlit vesmír. Zpravidla se nakonec ukázalo, že základem všeho, co existuje, je pozemská obloha. Dokonce i ve starověku a středověku, kdy astronomové měli rozsáhlé znalosti zákonů řídících pohyb planet po „stacionární“ nebeské sféře, zůstala Země středem vesmíru.

   Přirozeně i ve starověkém Řecku byli tací, kteří věřili, že se Země otáčí kolem Slunce. Byli tací, kteří mluvili o mnoha světech a nekonečnosti vesmíru. Konstruktivní ospravedlnění těchto teorií se však objevilo až na přelomu vědecké revoluce.

   V 16. století učinil polský astronom Nicolaus Copernicus první velký průlom ve znalostech vesmíru. Pevně ​​dokázal, že Země je pouze jednou z planet obíhajících kolem Slunce. Takový systém značně zjednodušil vysvětlení tak složitého a složitého pohybu planet v nebeské sféře. V případě stacionární Země museli astronomové vymyslet nejrůznější důmyslné teorie, které by vysvětlovaly toto chování planet. Na druhou stranu, pokud je Země považována za mobilní, pak vysvětlení takových složitých pohybů přichází přirozeně. Tak se v astronomii zakořenilo nové paradigma zvané „heliocentrismus“.

   Mnoho sluncí

   

   Avšak i poté astronomové nadále omezovali vesmír na „sféru pevných hvězd“. Až do 19. století nedokázali odhadnout vzdálenost ke hvězdám. Astronomové se několik století neúspěšně pokoušeli detekovat odchylky v poloze hvězd vzhledem k orbitálnímu pohybu Země ( roční paralaxy). Tehdejší přístroje neumožňovaly tak přesná měření.

   Nakonec v roce 1837 rusko-německý astronom Vasily Struve změřil paralaxu. To znamenalo nový krok v porozumění rozsahu vesmíru. Nyní vědci mohli bezpečně říci, že hvězdy jsou vzdálené podobnosti se Sluncem. A od této chvíle není naše svítidlo středem všeho, ale rovnocenným „obyvatelem“ nekonečné hvězdokupy.

   Astronomové se ještě více přiblížili porozumění měřítku vesmíru, protože vzdálenosti ke hvězdám se ukázaly být opravdu monstrózní. I velikost oběžných drah planet se ve srovnání s tím zdála bezvýznamná. Dále bylo nutné pochopit, jak jsou hvězdy soustředěny.

   Mnoho Mléčné dráhy

   

   Slavný filozof Immanuel Kant již v roce 1755 očekával základy moderního chápání rozsáhlé struktury vesmíru. Předpokládal, že Mléčná dráha je obrovská rotující hvězdokupa. Mnohé z pozorovaných mlhovin jsou zase také vzdálenější „mléčné dráhy“ - galaxie. Navzdory tomu až do 20. století astronomové dodržovali skutečnost, že všechny mlhoviny jsou zdrojem vzniku hvězd a jsou součástí Mléčné dráhy.

   Situace se změnila, když se astronomové naučili měřit vzdálenosti mezi galaxiemi pomocí. Absolutní svítivost hvězd tohoto typu je přísně závislá na období jejich proměnlivosti. Porovnáním jejich absolutní svítivosti s viditelnou je možné s vysokou přesností určit jejich vzdálenost. Tuto metodu vyvinuli na počátku 20. století Einar Herzsrung a Harlow Shelpy. Díky němu sovětský astronom Ernst Epik v roce 1922 určil vzdálenost k Andromedě, která se ukázala být řádově větší než velikost Mléčné dráhy.

   Edwin Hubble pokračoval ve snaze Epicu. Měřením jasu Cefeidů v jiných galaxiích změřil jejich vzdálenost a porovnal je s červeným posunem v jejich spektrech. V roce 1929 tedy vyvinul svůj slavný zákon. Jeho práce definitivně vyvrátila zakořeněnou představu, že Mléčná dráha je okrajem vesmíru. Nyní to byla jedna z mnoha galaxií, které byly kdysi považovány za její nedílnou součást. Kantova hypotéza se potvrdila téměř dvě století po jejím vývoji.

   Později spojení mezi vzdáleností galaxie od pozorovatele a rychlostí jejího odstranění z pozorovatele, objevené HST, umožnilo sestavit kompletní obraz rozsáhlé struktury vesmíru. Ukázalo se, že galaxie byly jen její bezvýznamnou součástí. Spojily se do shluků, shluky do superklastrů. Nadkupy se zase skládají do největších známých struktur ve vesmíru - vláken a stěn. Tyto struktury, sousedící s obrovskými supervoidy (), tvoří rozsáhlou strukturu známou v tento moment, Vesmír.

   Zdánlivé nekonečno

   Z výše uvedeného vyplývá, že za pouhých několik století věda postupně přeskočila od geocentrismu k modernímu chápání vesmíru. To však neposkytuje odpověď na to, proč v dnešní době omezujeme vesmír. Koneckonců, dosud to bylo jen o rozsahu vesmíru, a ne o jeho samotné povaze.

   

   První, kdo se rozhodl zdůvodnit nekonečnost Vesmíru, byl Isaac Newton. Když objevil zákon univerzální gravitace, věřil, že pokud by byl prostor konečný, všechna její těla by se dříve nebo později spojila v jeden celek. Pokud před ním někdo vyjádřil myšlenku nekonečnosti vesmíru, bylo to výhradně ve filozofickém duchu. Bez jakéhokoli vědeckého zdůvodnění. Příkladem toho je Giordano Bruno. Mimochodem, stejně jako Kant předstihl vědu o mnoho století. Byl prvním, kdo prohlásil, že hvězdy jsou vzdálená slunce a planety se kolem nich také otáčejí.

   Zdálo by se, že samotný fakt nekonečna je docela oprávněný a zřejmý, ale zlomové body vědy 20. století otřásly touto „pravdou“.

   Stacionární vesmír

   První významný krok k vývoji moderního modelu vesmíru provedl Albert Einstein. Slavný fyzik představil svůj model stacionárního vesmíru v roce 1917. Tento model byl založen na obecné teorii relativity, kterou vytvořil ve stejném roce dříve. Podle jeho modelu je vesmír nekonečný v čase a konečný v prostoru. Ale koneckonců, jak již bylo uvedeno dříve, podle Newtona by se vesmír s konečnou velikostí měl zhroutit. Za tímto účelem zavedl Einstein kosmologickou konstantu, která kompenzovala gravitační přitažlivost vzdálených objektů.

   Jakkoli to může znít paradoxně, Einstein neomezoval samotnou konečnost vesmíru. Podle jeho názoru je vesmír uzavřenou skořápkou hypersféry. Analogií je povrch obyčejné trojrozměrné sféry, například zeměkoule nebo Země. Bez ohledu na to, jak moc cestovatel cestuje po Zemi, nikdy nedosáhne jejího okraje. To však vůbec neznamená, že by Země byla nekonečná. Cestovatel se jednoduše vrátí na místo, kde začal svou cestu.

   Na povrchu hypersféry

   Stejně tak se vesmírný poutník, překonávající Einsteinův vesmír na hvězdné lodi, může vrátit zpět na Zemi. Pouze tentokrát se poutník nebude pohybovat po dvourozměrném povrchu koule, ale po trojrozměrném povrchu hypersféry. To znamená, že vesmír má konečný objem, a tedy konečný počet hvězd a hmotnosti. Vesmír však nemá žádné hranice ani centrum.

   

   K takovým závěrům došel Einstein propojením prostoru, času a gravitace ve své slavné teorii. Před ním byly tyto pojmy považovány za oddělené, a proto byl vesmír Vesmíru čistě euklidovský. Einstein dokázal, že gravitace je zakřivením časoprostoru. To radikálně změnilo rané představy o povaze vesmíru, založené na klasické newtonovské mechanice a euklidovské geometrii.

   Rozšiřující se vesmír

   Ani sám objevitel „nového vesmíru“ nebyl proti iluzím. Přestože Einstein omezoval vesmír ve vesmíru, nadále jej považoval za statický. Podle jeho modelu byl vesmír a zůstává věčný a jeho velikost zůstává vždy stejná. V roce 1922 sovětský fyzik Alexander Fridman tento model výrazně rozšířil. Podle jeho výpočtů není vesmír vůbec statický. Může se časem rozšířit nebo smršťovat. Je pozoruhodné, že Friedman dospěl k takovému modelu založenému na stejné teorii relativity. Dokázal správněji aplikovat tuto teorii a obejít kosmologickou konstantu.

   Albert Einstein tento „dodatek“ okamžitě nepřijal. Dříve zmiňovaný objev HST tento nový model zachránil. Rozptyl galaxií neoddiskutovatelně prokázal fakt expanze vesmíru. Einstein tedy musel přiznat svou chybu. Nyní měl vesmír určitý věk, který striktně závisí na Hubbleově konstantě, která charakterizuje rychlost jeho expanze.

   Další rozvoj kosmologie

   Když se vědci pokusili vyřešit tuto otázku, bylo objeveno mnoho dalších důležitých složek vesmíru a byly vyvinuty různé jeho modely. V roce 1948 tedy Georgy Gamow představil hypotézu „o žhavém vesmíru“, která se později promění v teorii velkého třesku. Objev v roce 1965 potvrdil jeho domněnky. Astronomové nyní mohli pozorovat světlo, které sestoupilo od okamžiku, kdy se vesmír stal průhledným.

   Temná hmota, předpovězená v roce 1932 Fritzem Zwickym, byla potvrzena v roce 1975. Temná hmota ve skutečnosti vysvětluje samotnou existenci galaxií, galaktických kup a vesmíru samotného jako celku. Vědci se tedy dozvěděli, že většina hmoty vesmíru je zcela neviditelná.

   

   Nakonec, v roce 1998, během studia vzdálenosti k, bylo zjištěno, že vesmír se rozpíná se zrychlením. Tento další zlom ve vědě dal vzniknout modernímu chápání podstaty vesmíru. Kosmologický koeficient, zavedený Einsteinem a vyvrácený Friedmanem, si opět našel své místo v modelu vesmíru. Přítomnost kosmologického koeficientu (kosmologické konstanty) vysvětluje jeho zrychlenou expanzi. Aby se vysvětlila přítomnost kosmologické konstanty, byl představen koncept - hypotetické pole obsahující většinu hmoty vesmíru.

   Současné chápání velikosti pozorovatelného vesmíru

   Současný model vesmíru se také nazývá model ΛCDM. Písmeno „Λ“ označuje přítomnost kosmologické konstanty, která vysvětluje zrychlenou expanzi vesmíru. „CDM“ znamená, že vesmír je naplněn studenou temnou hmotou. Nedávné studie uvádějí, že Hubbleova konstanta je asi 71 (km / s) / Mpc, což odpovídá stáří vesmíru 13,75 miliardy let. Když známe věk vesmíru, můžeme odhadnout velikost jeho pozorovatelné oblasti.

   

   Podle teorie relativity se informace o žádném objektu nemohou dostat k pozorovateli rychlostí větší než je rychlost světla (299792458 m / s). Ukazuje se, že pozorovatel nevidí jen předmět, ale jeho minulost. Čím dále je objekt od něj, tím vzdálenější minulost vypadá. Například při pohledu na Měsíc vidíme, jak to bylo něco málo před vteřinou, Slunce - před více než osmi minutami, nejbližší hvězdy - roky, galaxie - před miliony let atd. V Einsteinově stacionárním modelu Vesmír nemá žádnou věkovou hranici, což znamená, že jeho pozorovatelná oblast je také neomezená. Pozorovatel, vyzbrojený stále vyspělejšími astronomickými přístroji, bude pozorovat stále vzdálenější a starodávné objekty.

   Máme jiný obrázek s moderním modelem vesmíru. Vesmír má podle ní věk, a tedy i hranici pozorování. To znamená, že od okamžiku vzniku vesmíru by žádný foton neměl čas urazit vzdálenost větší než 13,75 miliardy světelných let. Ukazuje se, že můžeme konstatovat, že pozorovatelný vesmír je od pozorovatele omezen sférickou oblastí o poloměru 13,75 miliardy světelných let. To však není tak docela pravda. Nezapomeňte na rozšiřování prostoru vesmíru. Dokud se foton nedostane k pozorovateli, bude objekt, který jej emitoval, od nás 45,7 miliardy sv. let. Tato velikost je horizontem částic a je hranicí pozorovatelného vesmíru.

   Za horizontem

   Velikost pozorovatelného vesmíru je tedy rozdělena do dvou typů. Viditelná velikost, také nazývaná Hubbleův poloměr (13,75 miliardy světelných let). A skutečná velikost se nazývá horizont částic (45,7 miliardy světelných let). V zásadě oba tyto horizonty vůbec necharakterizují skutečnou velikost vesmíru. Nejprve závisí na poloze pozorovatele v prostoru. Za druhé, časem se mění. V případě modelu ΛCDM se horizont částic rozpíná rychleji než Hubbleův horizont. Na otázku, zda se tento trend v budoucnosti změní, moderní věda nedává odpověď. Pokud ale předpokládáme, že se vesmír bude se zrychlováním dále rozpínat, pak všechny ty objekty, které nyní, dříve či později uvidíme, zmizí z našeho „zorného pole“.

   V tuto chvíli je nejvzdálenějším světlem pozorovaným astronomy mikrovlnné záření na pozadí. Při pohledu do něj vědci vidí vesmír tak, jak byl 380 tisíc let po Velkém třesku. V tuto chvíli se Vesmír ochladil natolik, že mohl emitovat volné fotony, které jsou dnes zachyceny pomocí radioteleskopů. V té době neexistovaly ve vesmíru žádné hvězdy ani galaxie, ale pouze souvislý oblak vodíku, hélia a nevýznamné množství dalších prvků. Z nehomogenit pozorovaných v tomto oblaku se následně vytvoří galaktické kupy. Ukazuje se, že přesně ty objekty, které jsou vytvořeny z nehomogenit reliktního záření, se nacházejí nejblíže horizontu částic.

   Skutečné hranice

   Zda má vesmír pravdivé, nepozorovatelné hranice, je stále předmětem pseudovědeckých dohadů. Tak či onak, každý se sbíhá v nekonečnu Vesmíru, ale toto nekonečno interpretuje zcela odlišnými způsoby. Někteří považují vesmír za vícerozměrný, kde náš „místní“ trojrozměrný vesmír je pouze jednou z jeho vrstev. Jiní říkají, že vesmír je fraktální - což znamená, že náš místní vesmír se může ukázat jako částice jiného. Nezapomeňte na různé modely Multiverse s jeho uzavřenými, otevřenými, paralelními vesmíry, červími dírami. A existuje mnoho, mnoho různých verzí, jejichž počet je omezen pouze lidskou představivostí.

   Pokud ale zapneme chladný realismus nebo se jednoduše vzdálíme všem těmto hypotézám, pak můžeme předpokládat, že náš vesmír je nekonečným homogenním úložištěm všech hvězd a galaxií. Navíc v každém velmi vzdáleném bodě, ať už jde o miliardy gigaparseků od nás, budou všechny podmínky úplně stejné. V tomto bodě bude přesně stejný horizont částic a Hubblova koule se stejným reliktním zářením na jejich okraji. Kolem budou stejné hvězdy a galaxie. Je zajímavé, že to neodporuje rozpínání vesmíru. Koneckonců, nerozšiřuje se jen vesmír, ale i samotný prostor. Skutečnost, že v okamžiku velkého třesku vznikl Vesmír z jednoho bodu, pouze říká, že nekonečně malé (prakticky nulové) velikosti, které byly tehdy, se nyní změnily na nepředstavitelně velké. V budoucnu použijeme tuto konkrétní hypotézu, abychom jasně porozuměli měřítku pozorovatelného vesmíru.

   Vizuální reprezentace

   Různé zdroje poskytují všechny druhy vizuálních modelů, které lidem umožňují porozumět měřítku vesmíru. Nestačí nám však uvědomit si, jak velký je vesmír. Je důležité pochopit, jak se vlastně projevují pojmy jako Hubbleův horizont a horizont částic. Abychom to udělali, představme si náš model krok za krokem.

   Zapomeňme, že moderní věda neví o „cizí“ oblasti vesmíru. Když zavrhneme verze o multivesmíru, fraktálovém vesmíru a jeho dalších „varietách“, představme si, že je prostě nekonečný. Jak již bylo uvedeno dříve, není to v rozporu s rozšířením jejího prostoru. Samozřejmě vezmeme v úvahu skutečnost, že její Hubbleova sféra a sféra částic se rovnají 13,75 a 45,7 miliardy světelných let.

   Měřítko vesmíru

   Stiskněte tlačítko START a objevte nový, neznámý svět!
   Nejprve si zkusme uvědomit, jak velké je univerzální měřítko. Pokud jste cestovali po naší planetě, pak si dokážete dobře představit, jak velká je pro nás Země. Představme si nyní naši planetu jako pohankové zrno, které obíhá kolem melounu-Slunce o polovinu menší než fotbalové hřiště. V tomto případě bude dráha Neptunu odpovídat velikosti malého města, oblasti k Měsíci, oblasti hranice vlivu Slunce na Mars. Ukazuje se, že naše sluneční soustava je o tolik větší než Země, stejně jako Mars je větší než pohanka! Ale to je jen začátek.

   Nyní si představme, že tato pohanka bude náš systém, jehož velikost se přibližně rovná jednomu parsek. Pak bude Mléčná dráha o velikosti dvou fotbalových stadionů. Ani to nám však nebude stačit. Budeme muset zmenšit Mléčnou dráhu na velikost centimetru. Trochu bude připomínat kávovou pěnu zabalenou ve vířivce uprostřed kávově černého mezigalaktického prostoru. Dvacet centimetrů od něj je stejný spirálový „drobeček“ - mlhovina Andromeda. Kolem nich bude roj malých galaxií z našeho Místního kupy. Zdánlivá velikost našeho vesmíru bude 9,2 kilometru. Dospěli jsme k pochopení Univerzálních dimenzí.

   Uvnitř univerzální bubliny

   Nestačí však, abychom porozuměli měřítku samotnému. Je důležité porozumět dynamice vesmíru. Představme si sebe jako obry, u nichž má Mléčná dráha průměr centimetr. Jak bylo právě poznamenáno, ocitneme se uvnitř koule o poloměru 4,57 a průměru 9,24 kilometru. Představte si, že jsme schopni se vznášet uvnitř této sféry, cestovat a během vteřiny překonat celé megaparseky. Co uvidíme, pokud je náš vesmír nekonečný?

   Samozřejmě před námi bude nekonečné množství všech druhů galaxií. Eliptický, spirálový, nepravidelný. Některé oblasti se jimi budou hemžit, jiné budou prázdné. Hlavním rysem bude, že vizuálně budou všichni nehybní, zatímco my budeme nehybní. Jakmile ale uděláme krok, začnou se pohybovat samotné galaxie. Pokud například dokážeme rozeznat mikroskopickou sluneční soustavu v centimetrové Mléčné dráze, budeme moci pozorovat její vývoj. Když se vzdálíme 600 metrů od naší galaxie, uvidíme v době vzniku protostarové Slunce a protoplanetární disk. Když se k tomu přiblížíme, uvidíme, jak se objeví Země, zrodí se život a objeví se člověk. Stejným způsobem uvidíme, jak se galaxie mění a pohybují, když se vzdalujeme nebo se k nim přibližujeme.

   Čím vzdálenější galaxie se tedy podíváme, tím pro nás budou starodávnější. Nejvzdálenější galaxie se tedy budou nacházet dále než 1300 metrů od nás a na přelomu 1380 metrů uvidíme reliktní záření. Pravda, tato vzdálenost pro nás bude imaginární. Když se však přiblížíme k reliktnímu záření, uvidíme zajímavý obrázek. Přirozeně budeme sledovat, jak se budou galaxie formovat a vyvíjet z původního oblaku vodíku. Když dorazíme do jedné z těchto vytvořených galaxií, pochopíme, že jsme překonali ne 1 375 kilometrů, ale všech 4,57.

   Downscaling

   V důsledku toho velikost ještě zvětšíme. Nyní můžeme do pěsti umístit celé dutiny a stěny. Ocitáme se tedy v celkem malé bublině, ze které je nemožné se dostat ven. Nejenže se vzdálenost k předmětům na okraji bubliny zvětší, jak se přiblíží, ale samotný okraj se bude pohybovat nekonečně. To je celý bod velikosti pozorovatelného vesmíru.

   Bez ohledu na to, jak velký je vesmír, pro pozorovatele vždy zůstane omezenou bublinou. Pozorovatel bude vždy ve středu této bubliny, ve skutečnosti je jejím středem. Při pokusu dostat se k jakémukoli předmětu na okraji bubliny posune pozorovatel jeho střed. Jak se dostane blíže k objektu, bude se tento objekt pohybovat stále dále od okraje bubliny a zároveň se bude měnit. Například z beztvarého vodíkového mraku se změní na plnohodnotnou galaxii nebo dále na kupu galaxií. Kromě toho se cesta k tomuto objektu zvýší, jak se k němu přiblížíte, protože se změní i samotný okolní prostor. Jakmile se k tomuto objektu dostaneme, přesuneme jej pouze z okraje bubliny do jejího středu. Na okraji vesmíru bude také blikat záření reliktů.

   Pokud budeme předpokládat, že se vesmír bude i nadále rozšiřovat zrychleným tempem, pak bude ve středu bubliny a navíjí se čas na miliardy, biliony a ještě vyšší řády let dopředu, všimneme si ještě zajímavějšího obrazu. Přestože naše bublina také poroste, její mutující složky se od nás budou vzdalovat ještě rychleji a ponechají tak okraj této bubliny, dokud se každá částice vesmíru nezatoulá roztroušena ve své osamělé bublině bez možnosti interakce s jinými částicemi.

   Moderní věda tedy nemá informace o tom, jaké jsou skutečné rozměry vesmíru a zda má hranice. Ale víme jistě, že pozorovaný vesmír má viditelnou a skutečnou hranici, která se nazývá poloměr HST (13,75 miliardy světelných let) a poloměr částic (45,7 miliardy světelných let). Tyto hranice jsou zcela závislé na poloze pozorovatele v prostoru a časem se rozšiřují. Pokud se poloměr HST přísně rozšiřuje rychlostí světla, expanze horizontu částic se zrychlí. Otázka, zda jeho zrychlení částicového horizontu bude pokračovat i nadále a přejde na kompresi, zůstává otevřená.
   

   KOSMOLOGIE- sekce astronomie a astrofyziky, která studuje vznik, rozsáhlou strukturu a vývoj vesmíru. Data pro kosmologii se získávají hlavně z astronomických pozorování. K jejich interpretaci se v současné době používá Einsteinova obecná teorie relativity (1915). Vytvoření této teorie a implementace odpovídajících pozorování umožnily na počátku 20. let 20. století umístit kosmologii do řady exaktních věd, zatímco předtím to byla spíše oblast filozofie. Nyní vznikly dvě kosmologické školy: empiristé se omezují na interpretaci pozorovacích dat, aniž by své modely extrapolovali na neprobádané oblasti; teoretici se pokoušejí vysvětlit pozorovatelný vesmír pomocí některých hypotéz vybraných pro jednoduchost a eleganci. Nyní je široce známý kosmologický model Velkého třesku, podle kterého expanze Vesmíru začala před časem z velmi hustého a horkého stavu; stacionárnímodel vesmíru, ve kterém existuje věčně a nemá začátek ani konec. KOSMOLOGICKÉ ÚDAJE

   Kosmologická data znamenají výsledky experimentůa pozorování týkající se vesmíru jako celku v široké škále prostoru a času. Tyto údaje musí splňovat jakýkoli myslitelný kosmologický model. Existuje 6 hlavních pozorovacích faktů, které by kosmologie měla vysvětlit:

   1. Vesmír je ve velkém měřítku homogenní a izotropní; galaxie a jejich kupy jsou v prostoru rozmístěny rovnoměrně (rovnoměrně) a jejich pohyb je chaotický a nemá jasně definovaný směr (izotropní). Copernicanův princip „přesunutí Země ze středu světa“ zobecnili astronomové na sluneční soustavu a naši Galaxii, což se také ukázalo jako zcela obyčejné. Astronomové, s výjimkou malých nepravidelností v distribuci galaxií a jejich kup, považují vesmír za stejně homogenní všude, jako je blízko nás.

   2. Vesmír se rozpíná. Galaxie se od sebe vzdalují.

   Objevil to americký astronom E. Hubble v roce 1929. Hubblův zákon říká: čím dál je galaxie, tím rychleji se od nás vzdaluje.To ale neznamená, že jsme ve středu vesmíru: v jakékoli jiné galaxii pozorovatelé vidí totéž. S pomocí nových dalekohledů se astronomové ponořili do vesmíru mnohem dál než Hubble, ale jeho zákon zůstal pravdivý.

   3. Prostor kolem Země je naplněn mikrovlnnou troubou na pozadí

   rádiové emise. Byl objeven v roce 1965 a stal se spolu s galaxiemi hlavním předmětem kosmologie. Jeho důležitou vlastností je vysoká izotropie (nezávislost na směru), která naznačuje jeho spojení se vzdálenými oblastmi Vesmíru a potvrzuje jejich vysokou homogenitu. Pokud by to bylo záření z naší Galaxie, pak by to odráželo jeho strukturu. Experimenty na balónech a satelitech však dokázaly, že toto záření v nejvyšší stupeň je homogenní a má spektrum záření absolutně černého tělesa s teplotou asi 3 K. Očividně se jedná o reliktní záření mladého a horkého vesmíru, který se v důsledku své expanze značně ochladil.

   4. Stáří Země, meteoritů a nejstarších hvězd je málo

   menší než věk vesmíru, počítáno z rychlosti jeho expanze.V souladu s Hubblovým zákonem se vesmír všude rozpíná stejnou rychlostí, která se nazývá Hubbleova konstanta H... Lze jej použít k odhadu stáří vesmíru jako 1 / H... Moderní měření H vést ke stáří vesmíru cca. 20 miliard let. Studie produktů radioaktivního rozpadu v meteoritech dávají věk přibližně. 10 miliard let staré a nejstarší hvězdy jsou ca. 15 miliard let. Až do roku 1950 byly vzdálenosti do galaxií podceňovány, což vedlo k přeceňování H a malý věk Vesmíru, menší než věk Země. Aby tento rozpor vyřešili, G. Bondy, T. Gold a F. Hoyle v roce 1948 navrhli stacionární kosmologický model, ve kterém je věk Vesmíru nekonečný a jak se rozšiřuje, rodí se nová hmota.

   5. V celém pozorovatelném vesmíru, od blízkých hvězd po nejvzdálenější galaxie, připadá na každých 10 atomů vodíku 1 atom helia. Zdá se neuvěřitelné, že by místní podmínky byly všude tak podobné. Síla modelu Big Bang je právě v tom, že předpovídá všude stejný poměr mezi héliem a vodíkem.

   6. V oblastech Vesmíru, vzdálených od nás v prostoru a čase, je více aktivních galaxií a kvasarů než v naší blízkosti. To naznačuje vývoj vesmíru a je v rozporu s teorií stacionárního vesmíru.

   KOSMOLOGICKÉ MODELY

   Jakýkoli kosmologický model vesmíru je založen na konkrétní teorii gravitace. Existuje mnoho takových teorií, ale jen několik z nich uspokojuje pozorované jevy. Newtonova gravitační teorie je neuspokojuje ani v rámci sluneční soustavy. S pozorováním nejlépe souhlasí Einsteinova obecná teorie relativity, na jejímž základě ruský meteorolog A. Friedman v roce 1922 a belgický opat a matematik J. Lemaitre v roce 1927 matematicky popsali expanzi vesmíru. Z kosmologického principu, který postuluje prostorovou homogenitu a izotropii světa, získali model Velkého třesku. Jejich závěr byl potvrzen, když Hubble objevil vztah mezi vzdáleností a rychlostí ústupu galaxií. Druhá důležitá předpověď tohoto modelu, kterou vytvořil G. Gamov, se týkala reliktního záření, které je nyní pozorováno jako pozůstatek Velkého třesku. Jiné kosmologické modely nemohou toto izotropní záření pozadí přirozeně vysvětlit.Žhavý velký třesk. Podle kosmologického modelu Friedmann -Lemaitre vesmír vznikl v době Velkého třesku - cca. Před 20 miliardami let a její expanze pokračuje dodnes a postupně zpomaluje. V prvním okamžiku exploze měla hmota vesmíru nekonečnou hustotu a teplotu; takový stav se nazývá singularita.

   Podle obecné relativity gravitace není skutečná síla, ale zakřivení časoprostoru: čím větší je hustota hmoty, tím silnější je zakřivení. V okamžiku počáteční singularity bylo zakřivení také nekonečné. Nekonečné zakřivení časoprostoru můžete vyjádřit jinými slovy tím, že v počátečním okamžiku hmota a prostor explodovaly současně všude ve vesmíru. Jak se zvyšuje objem prostoru rozpínajícího se vesmíru, hustota hmoty v něm klesá. S. Hawking a R. Penrose dokázali, že v minulosti určitě existoval singulární stav, pokud je obecná teorie relativity použitelná pro popis fyzikálních procesů ve velmi raném vesmíru.

   Abychom se vyhnuli katastrofické singularitě v minulosti, je třeba výrazně změnit fyziku, například tím, že se předpokládá možnost spontánního souvislého tvoření hmoty, jako v teorii stacionárního vesmíru. Astronomická pozorování k tomu ale neposkytují žádný základ.

   Čím dřívější události uvažujeme, tím menší byl jejich prostorový rozsah; jak se blíží začátek expanze, horizont pozorovatele se stahuje (obr. 1). Hned v prvních okamžicích je měřítko tak malé, že už nemáme právo aplikovat obecnou relativitu: k popisu jevů v tak malých měřítcích je zapotřebí kvantová mechanika. (cm... KVANTOVÁ MECHANIKA)... Kvantová gravitační teorie ale zatím neexistuje, takže nikdo neví, jak se události vyvíjely až do okamžiku 10

   –43 s volaným Planckův čas(na počest otce kvantové teorie). V tu chvíli hustota hmoty dosáhla neuvěřitelné hodnoty 10 90 kg / cm 3 , které nelze srovnávat nejen s hustotou těl kolem nás (méně než 10 g / cm 3 ), ale i s hustotou atomového jádra (asi 10 12 kg / cm3 ) - nejvyšší hustota dostupná v laboratoři. Proto je pro moderní fyziku počátkem expanze vesmíru Planckův čas.

   Právě za takových podmínek nepředstavitelně vysoké teploty a hustoty došlo ke zrodu Vesmíru. Navíc by to mohl být porod v doslovném smyslu: někteří kosmologové (řekněme Ya.B. Zeldovich v SSSR a L. Parker v USA) věřili, že částice a gama fotony se v té době narodily gravitačním polem. Z hlediska fyziky by tento proces mohl probíhat, pokud by singularita byla anizotropní, tj. gravitační pole bylo nehomogenní. V tomto případě by přílivové gravitační síly mohly „vytáhnout“ skutečné částice z vakua, a vytvořit tak látku Vesmíru.

   Při studiu procesů, které proběhly bezprostředně po Velkém třesku, chápeme, že naše fyzické teorie jsou stále velmi nedokonalé. Tepelný vývoj raného Vesmíru závisí na produkci hmotných elementárních částic - hadronů, o kterých jaderná fyzika stále málo ví. Mnoho z těchto částic je nestabilní a má krátkou životnost. Švýcarský fyzik R. Hagedorn věří, že může existovat velké množství hadronů s rostoucí hmotností, které by se mohly hojně tvořit při teplotách řádově 10

   12 K, když obří hustota záření vedla k produkci hadronových párů skládajících se z částice a antičástice. Tento proces by musel omezit nárůst teploty v minulosti.

   Podle jiného úhlu pohledu je počet typů hmotných elementárních částic omezený, takže teplota a hustota během hadronové éry musely dosáhnout nekonečných hodnot. V zásadě by se to dalo ověřit: pokud byly hadrony tvořící kvarky - stabilní částice, pak z té horké éry měl přežít určitý počet kvarků a antikvarků. Hledání kvarků ale bylo marné; jsou s největší pravděpodobností nestabilní. Cm . Viz také ELEKTRONICKÉ ČÁSTICE.

   Po první milisekundě expanze Vesmíru v něm přestala hrát rozhodující roli silná (jaderná) interakce: teplota klesla natolik, že atomová jádra přestala být ničena. Další fyzikální procesy byly určeny slabou interakcí odpovědnou za produkci lehkých částic - leptonů (tj. Elektronů, pozitronů, mezonů a neutrin) pod vlivem tepelného záření. Když během expanze teplota záření klesla na přibližně 10

   10 K, leptonové páry se přestaly vyrábět, téměř všechny pozitrony a elektrony se zničily; z předchozí epochy se zachovala pouze neutrina a antineutrina, fotony a několik protonů a neutronů. Tím leptónská éra skončila.

   Další fáze expanze - fotonová éra - se vyznačuje naprostou převahou tepelného záření. Na každý zbývající proton nebo elektron připadá miliarda fotonů. Zpočátku to byla kvanta gama, ale jak se vesmír rozšiřoval, ztráceli energii a stávali se rentgenovými, ultrafialovými, optickými, infračervenými a nakonec se z nich stala rádiová kvanta, která bereme jako rádiové pozadí (relikvie) emise.

   Nevyřešené problémy kosmologie velkého třesku. Kosmologickému modelu Velkého třesku nyní čelí 4 problémy.

   1. Problém singularity: mnozí zpochybňují použitelnost obecné relativity, která dává singularitu v minulosti. Jsou navrženy alternativní kosmologické teorie bez singularity.

   2. Se singularitou úzce souvisí problém izotropie Vesmíru. Zdá se zvláštní, že expanze, která začala singulárním stavem, se ukázala být tak izotropní. Není však vyloučeno, že se původně anizotropní expanze působením disipativních sil postupně stala izotropní.

   3. Homogenní v největších měřítcích, v menších měřítcích je Vesmír velmi heterogenní (galaxie, kupy galaxií). Je těžké pochopit, jak mohla gravitace sama vytvořit takovou strukturu. Kosmologové proto studují možnosti nehomogenních modelů Velkého třesku.

   4. Nakonec se můžeme zeptat, jaká je budoucnost vesmíru? Chcete -li odpovědět, potřebujete znát průměrnou hustotu hmoty ve vesmíru. Pokud překročí určitou kritickou hodnotu, geometrie časoprostoru se uzavře a v budoucnu se vesmír určitě zmenší. Uzavřený vesmír nemá žádné hranice, ale jeho objem je konečný. Pokud je hustota pod kritickou hodnotou, pak je vesmír otevřený a bude se navždy rozšiřovat. Otevřený vesmír je nekonečný a na začátku má pouze jednu jedinečnost. Zatím jsou pozorování v lepší shodě s modelem otevřeného vesmíru.

   Původ rozsáhlé struktury. Kosmologové mají na tento problém dva opačné úhly pohledu.

   Nejradikálnější je, že na začátku byl chaos. Expanze raného vesmíru byla extrémně anizotropní a nehomogenní, ale pak disipativní procesy vyhladily anizotropii a přiblížily expanzi k modelu Friedmann-Lemaitre. Osud nehomogenit je velmi kuriózní: pokud byla jejich amplituda velká, pak se nevyhnutelně měly zhroutit do černých děr s hmotností určenou aktuálním horizontem. Jejich formování mohlo začít hned od Planckova času, takže ve vesmíru by mohlo být mnoho malých černých děr s hmotností až 10

   –5 S. Hawking však ukázal, že „malé díry“ by měly vyzařováním ztrácet svou hmotnost a až do naší epochy pouze černé díry s hmotností větší než 10 16 g, což odpovídá hmotnosti malé hory. Cm . Viz také ČERNÁ OTVOR.

   Primární chaos by mohl obsahovat poruchy jakéhokoli rozsahu a amplitudy; největší z nich ve formě zvukových vln mohl přežít od éry raného Vesmíru do éry záření, kdy byla hmota ještě dostatečně horká na to, aby vyzařovala, absorbovala a rozptylovala záření. Ale s koncem této éry se ochlazená plazma rekombinovala a přestala interagovat se zářením. Tlak a rychlost zvuku v plynu klesly, což způsobilo, že se zvukové vlny změnily na rázové vlny, stlačily plyn a způsobily jeho kolaps do galaxií a kup. V závislosti na typu počátečních vln výpočty předpovídají velmi odlišný obrázek, který ne vždy odpovídá pozorovanému. Jedna filozofická myšlenka, známá jako antropický princip, je důležitá pro výběr mezi možnými variantami kosmologických modelů: Vesmír měl od samého počátku mít takové vlastnosti, které umožňovaly formování galaxií, hvězd, planet a inteligentního života. Jinak by kosmologii neměl kdo řešit.

   Alternativní úhel pohledu je, že o původní struktuře vesmíru nelze zjistit nic jiného, ​​než co dávají pozorování. Podle tohoto konzervativního přístupu nelze mladý vesmír považovat za chaotický, protože je nyní velmi izotropní a homogenní. Tyto odchylky od uniformity, které pozorujeme ve formě galaxií, by mohly růst pod vlivem gravitace z malých nepravidelností počáteční hustoty. Studie rozsáhlé distribuce galaxií (hlavně od J. Peeblese z Princetonu) však tuto myšlenku zřejmě nepodporují. Další zajímavou možností je, že kupy černých děr zrozené v hadronické éře mohly být počátečními výkyvy pro vznik galaxií.

   Je vesmír otevřený nebo uzavřený? Nejbližší galaxie se od nás vzdalují rychlostí úměrnou vzdálenosti; ale vzdálenější tuto závislost neposlouchají: jejich pohyb naznačuje, že rozpínání Vesmíru se časem zpomaluje. V uzavřeném modelu vesmíru působením gravitace se expanze v určitém okamžiku zastaví a je nahrazena kontrakcí (obr. 2), ale pozorování ukazují, že zpomalení galaxií stále není tak rychlé, aby vůbec někdy došlo k úplnému zastavení.

   Aby byl vesmír uzavřen, musí průměrná hustota hmoty v něm překročit určitou kritickou hodnotu. Odhady hustoty pro viditelnou a neviditelnou hmotu jsou velmi blízké této hodnotě.

   Rozložení galaxií ve vesmíru je velmi heterogenní. Naše místní skupina galaxií, která zahrnuje Mléčnou dráhu, mlhovinu Andromeda a několik menších galaxií, leží na okraji rozsáhlého systému galaxií známého jako Supercluster Panny, jehož střed se shoduje s kupou galaxií v Panně. Pokud je průměrná hustota světa vysoká a vesmír je uzavřen, pak by měla být pozorována silná odchylka od izotropní expanze, způsobená přitažlivostí našich a sousedních galaxií do středu Nadkupy. V otevřeném vesmíru je tato odchylka bezvýznamná. Pozorování jsou spíše v souladu s otevřeným modelem.

   Kosmologové mají velký zájem o obsah těžkého izotopu vodíku, deuteria, v kosmické hmotě, který se vytvořil v průběhu jaderných reakcí v prvních okamžicích po Velkém třesku. Ukázalo se, že obsah deuteria je v té době, a tedy i v naší době, extrémně citlivý na hustotu hmoty. „Test deuteria“ se však neprovádí snadno, protože je nutné prozkoumat primární hmotu, která se ve vnitřcích hvězd nenachází od okamžiku kosmologické syntézy, kde deuterium snadno shoří. Studie extrémně vzdálených galaxií ukázala, že obsah deuteria odpovídá nízké hustotě hmoty, a tedy otevřenému modelu vesmíru.

   Alternativní kosmologické modely. Obecně lze říci, že na samém počátku své existence mohl být vesmír velmi chaotický a heterogenní; stopy toho můžeme dnes pozorovat ve velkém rozložení hmoty. Období chaosu však nemohlo trvat dlouho. Vysoká homogenita záření kosmického pozadí naznačuje, že vesmír byl velmi homogenní ve věku 1 milionu let. A výpočty kosmologické jaderné fúze naznačují, že pokud by po 1 s po začátku expanze docházelo k velkým odchylkám od standardního modelu, pak by složení Vesmíru bylo úplně jiné než ve skutečnosti. Co se však stalo během první vteřiny, je stále diskutabilní. Kromě standardního modelu velkého třesku v zásadě existují alternativní kosmologické modely:

   1. Model, symetrický vůči hmotě a antihmotě, předpokládá stejnou přítomnost těchto dvou typů hmoty ve vesmíru. Ačkoli je zřejmé, že naše Galaxie neobsahuje prakticky žádnou antihmotu, sousední hvězdné soustavy by z ní mohly zcela sestávat; v tomto případě by jejich záření bylo přesně stejné jako u normálních galaxií. V dřívějších epochách expanze, kdy byla hmota a antihmota v těsnějším kontaktu, by jejich zničení mělo vytvářet silné paprsky gama. Pozorování to nezjistí, což činí symetrický model nepravděpodobným.

   2. Model Cold Big Bang předpokládá, že expanze začala na absolutní nule. Pravda, v tomto případě musí také dojít k jaderné fúzi a zahřátí látky, ale mikrovlnné záření na pozadí již nemůže být přímo spojeno s Velkým třeskem, ale musí být vysvětleno jiným způsobem. Tato teorie je atraktivní, protože hmota v ní podléhá fragmentaci, která je nezbytná k vysvětlení rozsáhlé nehomogenity Vesmíru.

   3. Stacionární kosmologický model předpokládá nepřetržité vytváření hmoty. Základní premisa této teorie, známá jako Ideální kosmologický princip, uvádí, že vesmír vždy byl a zůstane takový, jaký je dnes. Pozorování to vyvracejí.

   4. Uvažovány jsou upravené verze Einsteinovy ​​gravitační teorie. Například teorie K. Brunse a R. Dickeho z Princetonu obecně souhlasí s pozorováními ve sluneční soustavě. Brans -Dickeho model, stejně jako radikálnější Hoyleův model, ve kterém se některé základní konstanty v průběhu času mění, mají v naší éře téměř stejné kosmologické parametry jako model Velkého třesku.

   5. Na základě upravené Einsteinovy ​​teorie postavil J. Lemaitre v roce 1925 kosmologický model, který kombinuje Velký třesk s dlouhou fází klidného stavu, během kterého mohly vznikat galaxie. Einstein se o tuto příležitost začal zajímat, aby zdůvodnil svůj oblíbený kosmologický model statického vesmíru, ale když byla objevena expanze vesmíru, veřejně ji opustil.

   V roce 1917 postavil A. Einstein model vesmíru. V tomto modelu byla k překonání gravitační nestability vesmíru použita kosmologická odpudivá síla nazývaná parametr lambda. V budoucnosti Einstein řekne, že to byla jeho hrubá chyba, na rozdíl od ducha teorie relativity, kterou vytvořil: gravitační síla v této teorii je ztotožněna se zakřivením časoprostoru. Einsteinův vesmír měl tvar hypercylindru, jehož délka byla určena celkovým počtem a složením forem projevu energie (hmota, pole, záření, vakuum) v tomto válci. Čas v tomto modelu směřuje z nekonečné minulosti do nekonečné budoucnosti. Zde tedy hodnota energie, hmotnosti vesmíru (hmota, pole, záření, vakuum) úměrně souvisí s jeho prostorovou strukturou: omezená ve své formě, ale nekonečný poloměr a nekonečný v čase.

   Vědci, kteří začali tento model analyzovat, na sebe upozornili

   na svou extrémní nestabilitu, podobnou minci stojící na hraně, jejíž jedna strana odpovídá rozpínajícímu se vesmíru, druhá uzavřenému: když se vezmou v úvahu některé fyzikální parametry vesmíru, podle Einsteinova modelu se otočí aby se věčně rozšiřoval, když se vezmou v úvahu ostatní, je uzavřen. Například nizozemský astronom W. de Sitter za předpokladu, že čas je v Einsteinově modelu zakřivený stejným způsobem jako prostor, dostal model vesmíru, ve kterém se čas zcela zastaví ve velmi vzdálených objektech.

   A. zdarmadmuž,FasSpojené království a matematik Petrohradské univerzity, publikovánoproti1922 G. článek« Ózakřiveníprostor ".PROTI Prezentovala výsledky studií obecné teorie relativity, které nevylučovaly matematickou možnost existence tří modelů vesmíru: modelu vesmíru v euklidovském prostoru ( NA = 0); model s koeficientem rovným ( K> 0) a model v prostoru Lobachevsky - Bolyai ( NA< 0).

   A. Friedman ve svých výpočtech vycházel z předpokladu, že hodnota a

   poloměr vesmíru je úměrný množství energie, hmoty a dalších

   formy jeho projevu ve vesmíru jako celku. Matematické závěry A. Friedmana popíraly potřebu zavést kosmologickou odpudivou sílu, protože obecná teorie relativity nevylučovala možnost existence modelu vesmíru, ve kterém proces jeho expanze odpovídá procesu spojenému s kompresí s nárůstem hustoty, tlaku energetické hmoty tvořící vesmír (hmota, pole, záření, vakuum). Závěry A. Friedmana způsobily pochybnosti u mnoha vědců i samotného A. Einsteina. Ačkoli již v roce 1908 matematik G. Minkowski po geometrické interpretaci speciální teorie relativity obdržel model vesmíru, ve kterém je koeficient zakřivení roven nule ( NA = 0), tj. Model vesmíru v euklidovském prostoru.

   N. Lobachevsky, zakladatel neeuklidovské geometrie, změřil úhly trojúhelníku mezi hvězdami vzdálenými od Země a zjistil, že součet úhlů trojúhelníku je 180 °, to znamená, že prostor v prostoru je euklidovský. Pozorovaný euklidovský prostor vesmíru je jednou ze záhad moderní kosmologie. V současné době se věří, že hustota hmoty

   ve vesmíru je 0,1-0,2 dílů kritické hustoty. Kritická hustota se přibližně rovná 2,10 -29 g / cm3. Po dosažení kritické hustoty se vesmír začne zmenšovat.

   A. Friedmanův model s "NA > 0 "je expandující vesmír od originálu

   její stav, do kterého se musí znovu vrátit. V tomto modelu se objevil koncept stáří Vesmíru: přítomnost předchozího stavu vzhledem ke stavu pozorovanému v určitém okamžiku.

   Za předpokladu, že hmotnost celého vesmíru je 5 10 2 1 hmotností Slunce, A.

   Friedman vypočítal, že pozorovatelný vesmír je ve stlačeném stavu

   podle vzoru " K > 0 “přibližně před 10–12 miliardami let. Poté se začala rozšiřovat, ale tato expanze nebude nekonečná a po určité době se Vesmír opět smrští. A. Friedman odmítl diskutovat o fyzice počátečního, komprimovaného stavu vesmíru, protože zákony mikrosvěta nebyly do té doby jasné. Matematické závěry A. Friedmana opakovaně kontrolovali a kontrolovali nejen A. Einstein, ale i další vědci. Po určité době A. Einstein v reakci na dopis A. Friedmana uznal správnost těchto rozhodnutí a nazval A. Friedmana „prvním vědcem, který se vydal cestou konstruování relativistických modelů Vesmíru“. A. Friedman bohužel zemřel brzy. V jeho osobě ztratila věda talentovaného vědce.

   Jak bylo uvedeno výše, ani A. Friedman, ani A. Einstein si nebyli vědomi údajů o skutečnosti „recese“ galaxií, které získal americký astronom W. Slipher (1875-1969) v roce 1912. Do roku 1925 změřil rychlost několika desítek galaxií. Proto byly kosmologické myšlenky A. Friedmana diskutovány především teoreticky. HÓjiž proti 1929

   G.americkýastronom E. Hubble (1889-1953) s Pomoc dalekohled přístrojové spektrumAanalýzazkřídlo tAzavolatEmůjNSúčinek

   "Červenéposunutí “. Světlo, které pochází z galaxií, které pozoroval

   posunuta do červené části barevného spektra viditelného světla. Mluvilo se o tom, jak

   že pozorované galaxie se vzdalují, „rozptylují“ se od pozorovatele.

   Efekt „červeného posunu“ je zvláštním případem Dopplerova jevu. Rakouský vědec K. Doppler (1803-1853) ji objevil v roce 1824. Když je zdroj vln odstraněn ze zařízení, které vlny zaznamenává, vlnová délka se zvětšuje a zkracuje, když se blíží k nehybnému přijímači vln. V případě světelných vln dlouhé vlnové délky světla odpovídají červenému segmentu světelného spektra (červené až fialové), krátké fialovému segmentu. Efektu „červeného posunu“ využil E. Hubble k měření vzdáleností ke galaxiím a rychlosti jejich odstranění: pokud „rudý posun“ z galaxie A, například, bolestNSE proti dva krát, jak z galaxie PROTI, pak vzdálenost do galaxie A dvakrát tolik než před galaxií PROTI.

   E. Hubble zjistil, že všechny pozorované galaxie se vzdalují ve všech směrech nebeské sféry rychlostí úměrnou vzdálenosti od nich: Vr = Нr, kde r - vzdálenost pozorované galaxie měřená v parsecích (1 ps je přibližně rovna 3,1 10 1 6 m), Vr - rychlost pozorované galaxie, Η - Hubbleova konstanta nebo koeficient proporcionality mezi rychlostí galaxie a vzdáleností k ní

   od pozorovatele. Nebeská sféra je koncept, který se používá k popisu objektů na hvězdné obloze pouhým okem. Starověcí považovali nebeskou sféru za realitu, na jejíž vnitřní straně jsou hvězdy upevněny. Při výpočtu hodnoty této veličiny, která se později stala známou jako Hubbleova konstanta, E. Hubble dospěl k závěru, že je přibližně 500 km / (s Mpc). Jinými slovy, segment prostoru jednoho milionu parseků se za jednu sekundu zvětší o 500 km.

   Vzorec Vr= Нr nám umožňuje uvažovat jak o odstranění galaxií, tak o obrácené situaci, pohybu do určité počáteční polohy, začátku „rozptylu“ galaxií v čase. Převrácená hodnota Hubbleovy konstanty má časový rozměr: t(čas) = r / Vr = 1/ H. Když hodnota H, což bylo uvedeno výše, E. Hubble získal čas začátku „recese“ galaxií rovný 3 miliardám let, což způsobilo, že pochyboval o relativitě správnosti hodnoty, kterou vypočítal. Pomocí efektu „červeného posunu“ dosáhl E. Hubble nejvzdálenější známé galaxie v té době: čím dál galaxie, tím méně vnímáme její jas. To umožnilo E. Hubbleovi říci, že vzorec Vr = Hr vyjadřuje pozorovanou skutečnost rozpínání Vesmíru, která byla zmíněna v modelu A. Friedmana. Astronomické studie E. Hubble začala řada vědců považovat za experimentální potvrzení správnosti modelu nestacionárního expandujícího vesmíru A. Friedmana.

   Již ve 30. letech vyjádřili někteří vědci o datech pochybnosti

   E. Hubble. Například P. Dirac předložil hypotézu o přirozeném zčervenání světelných kvant kvůli jejich kvantové povaze, interakci s elektromagnetickými poli vesmíru. Jiní poukazovali na teoretickou nejednotnost Hubblovy konstanty: proč by měla být velikost Hubblovy konstanty stejná v každém časovém okamžiku ve vývoji vesmíru? Tato stabilní stálost Hubblovy konstanty naznačuje, že nám známé zákony vesmíru působící v Megalaxy jsou závazné pro celý Vesmír jako celek. Možná, jak říkají kritici Hubbleovy konstanty, existují některé další zákony, které Hubbleova konstanta nebude dodržovat.

   Říká se například, že světlo může „zčervenat“ vlivem mezihvězdného (ISS) a mezigalaktického (IGZ) média na něj, což může prodloužit vlnovou délku jeho pohybu směrem k pozorovateli. Dalším problémem, který vyvolal diskuse v souvislosti se studiemi E. Hubbla, byla otázka předpokladu možnosti pohybu galaxií rychlostí převyšující rychlost světla. Pokud je to možné, pak tyto galaxie mohou z našeho pozorování zmizet, protože z obecné teorie relativity nelze přenášet žádné signály rychleji než světlo. Většina vědců se nicméně domnívá, že pozorování E. Hubbla stanovila skutečnost expanze vesmíru.

   Skutečnost expanze galaxií neznamená expanzi v samotných galaxiích, protože jejich strukturální jistota je zajištěna působením vnitřních sil gravitace.

   Pozorování E. Hubbla přispěla k další diskusi o modelech A. Friedmana. belgickýmnichaastronomJ.Lemetr(protineR.výtpolovina minulosti)stoletíkreslilPozornostAnenaslEfoukáníokolnost:rozptyl galaxiíprostředekrozšířeníprostor,proto,protiminulý

   to bylopoklesobjemaNSlvztahyprotiEspolečnost. Lemaitre nazval počáteční hustotu hmoty protoatomem s hustotou 10 9 3 g / cm 3, ze kterého svět stvořil Bůh. Z tohoto modelu vyplývá, že koncept hustoty hmoty lze použít ke stanovení mezí použitelnosti konceptů prostoru a času. Při hustotě 10 9 3 g / cm 3 koncepce času a prostoru ztrácí svůj obvyklý fyzický význam. Tento model upozornil na fyzický stav pomocí superhustých a superhotových fyzických parametrů. Kromě toho byly navrženy modely pulzujícíVesmír: Vesmír se rozpíná a smršťuje, ale nikdy nejde do extrémních mezí. Pulzující modely vesmíru přikládají velký význam měření hustoty energetické hmoty ve vesmíru. Když je dosaženo kritického limitu hustoty, vesmír se rozpíná nebo smršťuje. Výsledkem byl termín „Singuljsemrnoe "(lat. singularus - samostatný, jediný) stav, ve kterém hustota a teplota nabývají nekonečné hodnoty. Tato linie výzkumu stojí před problémem „skryté hmoty“ vesmíru. Jde o to, že pozorovaná hmotnost vesmíru se neshoduje s hmotností vypočítanou na základě teoretických modelů.

   Modelka"Velkývýbuch ". Náš krajan G. Gamow (1904-1968)

   pracoval na Petrohradské univerzitě a znal kosmologické myšlenky

   A. Fridman. V roce 1934 byl poslán na služební cestu do USA, kde zůstal po zbytek svého života. Pod vlivem kosmologických představ A. Friedmana se G. Gamow začal zajímat o dva problémy:

   1) relativní prevalence chemických prvků ve vesmíru a 2) jejich původ. Do konce první poloviny dvacátého století. o těchto problémech se vedla živá diskuse: kde to může být závažné chemické prvky pokud jsou vodík (1 1 H) a helium (4 H) nejhojnějšími chemickými prvky ve vesmíru. G. Gamow navrhl, aby chemické prvky sledovaly jejich historii od samého počátku expanze vesmíru.

   ModelkaG.GamownAvolalaModelka"Velkývýbuch ",nÓonaMá to

   ajinýtitul:„Teorie A-B-D“... Tento název naznačuje počáteční písmena autorů článku (Alfer, Bethe, Gamow), který vyšel v roce 1948 a obsahoval model „horkého vesmíru“, ale hlavní myšlenka tohoto článku patřila G. Gamowovi .

   Stručně o podstatě tohoto modelu:

   1. „Původní počátek“ Vesmíru, podle Friedmanova modelu, byl reprezentován superhustým a superhotovým stavem.

   2. Tento stav vznikl jako důsledek předchozího stlačení celého materiálu, energetické složky Vesmíru.

   3. Tento stav odpovídal extrémně malému objemu.

   4. Energetická hmota, která v tomto stavu dosáhla určité hranice hustoty a teploty, explodovala, došlo k velkému třesku, který Gamow nazval

   „Kosmologický velký třesk“.

   5. to je o neobvyklém výbuchu.

   6. Velký třesk poskytl všem fragmentům původního fyzického stavu před Velkým třeskem určitou rychlost pohybu.

   7. Protože počáteční stav byl velmi horký, expanze by si měla zachovat zbytky této teploty ve všech směrech expandujícího vesmíru.

   8. Velikost této zbytkové teploty by měla být přibližně stejná ve všech bodech vesmíru.

   Tento jev se nazýval reliktní (starověký), záření pozadí z m.

   1953 G. Gamow vypočítal teplotu vlny reliktního záření. Mu

   ukázalo se 10 K. Reliktní záření je mikrovlnné elektromagnetické záření.

   V roce 1964 američtí experti A. Penzias a R. Wilson náhodou objevili reliktní záření. Po instalaci antén nového radioteleskopu se nemohli zbavit rušení v dosahu 7,8 cm. Toto rušení, hluk přicházelo z vesmíru, stejné velikosti a ve všech směrech. Měření tohoto záření pozadí dávaly teplotu nižší než 10 K.

   Hypotéza G. Gamowa o reliktním záření na pozadí se tedy potvrdila. G. Gamow ve svých pracích o teplotě záření pozadí použil vzorec A. Friedmana, který vyjadřuje závislost změny hustoty záření v čase. V parabolickém ( K> 0) model vesmíru. Friedman uvažoval o stavu, kdy záření převažuje nad hmotou nekonečně expandujícího vesmíru.

   Podle Gamowova modelu existovaly ve vývoji Vesmíru dvě epochy: a) převaha záření (fyzického pole) nad hmotou;

   b) převaha hmoty nad zářením. V počátečním období převládalo záření nad hmotou, poté nastala doba, kdy byl jejich poměr stejný, a období, kdy hmota začala převládat nad zářením. Gamow definoval hranici mezi těmito obdobími - 78 milionů let.

   Na konci dvacátého století. měření mikroskopických změn záření pozadí, které se nazývá vlněníbNS, umožnilo řadě výzkumníků tvrdit, že toto zvlnění představuje změnu hustoty látkyaenerGuiproti v důsledku působení gravitačních sil na raná stadia vývoje Vesmír.

   Modelka „JingFlvejceÓneVesmír ".

   Termín „inflace“ (lat. Inflace) je interpretován jako nadýmání. Dva vědci A. Guth a P. Seinhardt navrhli tento model. V tomto modelu je vývoj vesmíru doprovázen obrovským bobtnáním kvantového vakua: za 10-30 s se velikost vesmíru zvětší 10 50krát. Inflace je adiabatický proces. Je spojena s ochlazováním a vznikem rozdílu mezi slabými, elektromagnetickými a silnými interakcemi. Analogii inflace vesmíru lze zhruba znázornit jako náhlou krystalizaci podchlazené kapaliny. Zpočátku byla inflační fáze vnímána jako „znovuzrození“ vesmíru po Velkém třesku. V současné době koncept používají inflační modely anFlatonneÓthpole... Jedná se o hypotetické pole (od slova „inflace“), ve kterém díky náhodným výkyvům vznikla homogenní konfigurace tohoto pole o velikosti více než 10 -33 cm. Z něj se rozpínání a zahřívání Objevil se vesmír, ve kterém žijeme.

   Popis událostí ve vesmíru na základě modelu „Inflační vesmír“ se zcela shoduje s popisem založeným na modelu Velkého třesku, počínaje 10–30 s expanze. Fáze inflace znamená, že pozorovatelný vesmír je pouze jeho částí. V učebnici T. Ya. Dubnischevy „Koncept moderní přírodní vědy“ je podle modelu „Inflačního vesmíru“ navržen následující průběh událostí:

   1) t - 10 - 4 5 str. Do této doby, po začátku expanze vesmíru, byl jeho poloměr přibližně 10 -50 cm. Tato událost je z pohledu moderní fyziky neobvyklá. Předpokládá se, že mu předcházejí události generované kvantovými efekty inflatonového pole. Tato doba je kratší než doba „Planckovy éry“ - 10 - 4 3 s. To ale neobtěžuje zastánce tohoto modelu, kteří provádějí výpočty s časem 10 -50 s;

   2) t - přibližně od 10 -43 do 10 -35 s - éra „Velkého sjednocení“ nebo sjednocení všech sil fyzické interakce;

   3) t - od asi 10 - 3 5 do 10 - 5 - rychlá část inflační fáze,

   když se průměr vesmíru zvýšil o faktor 10 5 0. Mluvíme o vzniku a tvorbě elektronového kvarkového média;

   4) t- přibližně od 10 -5 do 10 5 s se kvarky nejprve uzavřou do hadronů a poté se vytvoří jádra budoucích atomů, ze kterých se následně vytvoří hmota.

   Z tohoto modelu vyplývá, že jednu sekundu po začátku expanze Vesmíru probíhá proces vzniku hmoty, její oddělení od fotonů elektromagnetické interakce a tvorba proto-superklastrů a protogalaxií. K zahřívání dochází v důsledku vzájemného působení částic a antičástic. Tento proces se nazývá zničení (lat. nic - nic nebo se nic nestane). Autoři modelu věří, že anihilace je asymetrická vůči tvorbě obyčejných částic, které tvoří náš vesmír. Hlavní myšlenkou modelu Inflačního vesmíru je tedy vyloučení konceptu z kosmologie

   „Velký třesk“ jako zvláštní, neobvyklý a výjimečný stav v evoluci vesmíru. V tomto modelu se však objevuje stejně neobvyklý stav. Tento stav NSnFigrace anFlatonské pole. Stáří vesmíru se v těchto modelech odhaduje na 10–15 miliard let.

   „Inflační model“ a „Velký třesk“ poskytují vysvětlení pozorované nehomogenity vesmíru (hustota kondenzace hmoty). Zejména se věří, že když byl vesmír nafouknut, kosmické nehomogenity-textury vznikly jako zárodky agregátů hmoty, které se později rozšířily do galaxií a jejich shluků. Svědčí o tom záznamy z roku 1992. odchylka teploty reliktního záření od jeho průměrné hodnoty 2,7 ​​K asi o 0,00003 K. Oba modely hovoří o horkém expandujícím vesmíru, v průměru homogenním a izotropním vzhledem k reliktnímu záření. V druhém případě máme na mysli fakt prakticky stejné hodnoty reliktního záření ve všech částech pozorovatelného vesmíru ve všech směrech od pozorovatele.

   Existují alternativy k velkému třesku a inflaci

   Vesmír “: modely„ Stacionárního vesmíru “,„ Studeného vesmíru “a

   „Self-Consistent Cosmology“.

   Modelka"StacionárníVesmíru “. Tento model byl vyvinut v roce 1948. Vycházel z principu „kosmologické stálosti“ Vesmíru: nejen ve Vesmíru by nemělo být jediné přidělené místo, ale ani časem by neměl být přidělen ani jeden moment. Autory tohoto modelu jsou G. Bondi, T. Gold a F. Hoyle, druhý jmenovaný je známým autorem populárních knih o problémech kosmologie. V jednom ze svých děl napsal:

   „Každý mrak, galaxie, každá hvězda, každý atom měl začátek, ale ne celý vesmír, vesmír je víc než jeho části, i když se tento závěr může zdát neočekávaný.“ Tento model předpokládá přítomnost vnitřního zdroje ve vesmíru, rezervoáru energie, který udržuje hustotu své energetické hmoty na „konstantní úrovni, která brání stlačení vesmíru“. Například F. Hoyle tvrdil, že pokud by se v jednom kbelíku prostoru každých 10 milionů let objevil jeden atom, pak by hustota energie, hmoty a záření ve vesmíru jako celku byla konstantní. Tento model nevysvětluje, jak atomy chemických prvků, hmoty atd. Vznikly.

   e. Objev reliktního záření na pozadí značně podkopal teoretické základy tohoto modelu.

   Modelka« StudenýVesmírth». Model byl navržen v šedesátých letech

   let minulého století sovětským astrofyzikem J. Zel'dovichem. Srovnání

   teoretické hodnoty hustoty a teploty záření podle modelu

   „Velký třesk“ s daty radioastronomie umožnil Ya. Zel'dovichovi formulovat hypotézu, podle níž byl počátečním fyzickým stavem vesmíru studený proton-elektronový plyn s příměsí neutrin: pro každý proton existuje jeden elektron a jedno neutrino. Objev reliktního záření, který potvrzuje hypotézu počátečního horkého stavu ve vývoji vesmíru, vedl Zeldovich k opuštění vlastního modelu „studeného vesmíru“. Myšlenka výpočtu vztahu mezi počtem různých typů částic a množstvím chemických prvků ve vesmíru se však ukázala jako plodná. Zejména bylo zjištěno, že hustota energetické hmoty ve vesmíru se shoduje s hustotou reliktního záření.

   Modelka"Vesmírprotiatom ". Tento model tvrdí, že ve skutečnosti neexistuje jeden, ale mnoho vesmírů. Model „Vesmír v atomu“ vychází z konceptu uzavřeného světa podle A. Friedmana. Uzavřený svět je oblast vesmíru, ve které se přitažlivé síly mezi jejími složkami rovnají energii jejich celkové hmotnosti. V tomto případě mohou být vnější rozměry takového vesmíru mikroskopické. Z pohledu vnějšího pozorovatele to bude mikroskopický objekt, ale z pohledu pozorovatele uvnitř tohoto vesmíru vše vypadá jinak: jejich galaxie, hvězdy atd. Tyto objekty se nazývají Freadmons. Akademik A.A. Markov vyslovil hypotézu, že může existovat neomezený počet Fridmonů a mohou být zcela otevření, to znamená, že mají vstup do svého světa a výstup (spojení) s jinými světy. Ukázalo se, že jde o soubor vesmírů, nebo, jak korespondující člen Akademie věd SSSR I.S. Shklovsky nazval jedno ze svých děl, - Metaverse.

   Myšlenku plurality Vesmírů vyjádřil A. Guth, jeden z autorů inflačního modelu Vesmíru. V bobtnajícím vesmíru je možná tvorba „aneuryzmat“ (termín z medicíny, znamená vyčnívání stěn cév) z mateřského vesmíru. Podle tohoto autora je vytvoření vesmíru docela možné. Chcete -li to provést, musíte stlačit 10 kg látky

   na velikost menší než jeden kvadrilion části elementární částice.

   OTÁZKY K SAMOTESTU

   1. Model velkého třesku.

   2. Astronomický výzkum E. Hubbla a jejich role ve vývoji

   moderní kosmologie.

   3. Relikvie, záření pozadí.

   4. Model „Inflační vesmír“.