일반적으로 받아들여지는 우주 모델. 우주론

"우주"와 "메타은하"라는 개념은 매우 가까운 개념입니다. 즉, 동일한 대상을 특성화하지만 다른 측면을 나타냅니다. "우주"라는 개념은 존재하는 전체 물질 세계를 나타냅니다. "Metagalaxy"의 개념은 동일한 세계이지만 구조의 관점에서 볼 때 - 은하계의 질서 정연한 시스템입니다.

고전 과학에는 우주가 항상 현재와 거의 동일하다는 우주의 정지 상태에 대한 소위 이론이있었습니다. 천문학은 정적이었습니다. 행성과 혜성의 운동이 연구되고, 별이 설명되고, 분류가 생성되었으며, 이는 물론 매우 중요했습니다. 그러나 우주의 진화에 대한 질문은 제기되지 않았습니다.

이에 테스트 작업주요 내용을 다룰 것입니다 우주론적 모델우주.

1.1 우주의 현대 우주론적 모델: A. 아인슈타인의 모델, A.A. 프리드먼

우주의 현대 우주론 모델은 A. 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 기반으로 하며, 이에 따르면 공간과 시간의 척도는 우주의 중력 질량 분포에 의해 결정됩니다. 전체적으로 그 속성은 물질의 평균 밀도 및 기타 특정 물리적 요인에 의해 결정됩니다.

아인슈타인의 중력 방정식에는 하나가 아니라 많은 솔루션이 있으며 이는 우주의 많은 우주론적 모델의 존재를 설명합니다. 첫 번째 모델은 1917년 A. 아인슈타인 자신이 개발했습니다. 그는 공간과 시간의 절대성과 무한성에 대한 뉴턴적 우주론의 가정을 거부했습니다. A. 아인슈타인의 우주 우주 모델에 따르면, 세계 공간은 균질하고 등방성이며, 물질은 평균적으로 그 안에 고르게 분포되어 있으며, 질량의 중력 인력은 보편적인 우주 반발로 보상됩니다.

우주의 존재 시간은 무한합니다. 즉 시작도 끝도 없고 공간도 무한하지만 당연합니다.

A. 아인슈타인의 우주론적 모델의 우주는 고정되어 있고 시간이 무한하며 공간이 무한합니다.

1922년 러시아의 수학자이자 지구 물리학자인 A. 프리드만은 우주의 정상성에 관한 고전적 우주론의 가정을 거부하고 우주를 "팽창하는" 공간으로 설명하는 아인슈타인 방정식의 해를 얻었다.

우주의 평균 밀도 대 임계 밀도의 비율이 표시됩니다.

세 가지 우주론적 모델이 있으며, 그 모델을 만든 사람의 이름을 딴 프리드먼이 있습니다. 이 모델은 진공 에너지(우주 상수)를 고려하지 않습니다.

나 프리드먼 모델,. 우주의 팽창은 영원할 것이며 은하의 속도는 결코 0이 되는 경향이 없을 것입니다. 이러한 모델의 공간은 무한하고 음의 곡률을 가지며 Lobachevsky의 기하학으로 설명됩니다. 이러한 공간의 각 점을 통해 주어진 점에 평행한 직선을 무한대로 그릴 수 있으며 삼각형의 각의 합은 180°보다 작으며 반지름에 대한 원주의 비율은 2π보다 큽니다.

II 프리드먼 모델,. 우주의 팽창은 영원할 것이지만 무한대에서 그 속도는 0이 되는 경향이 있을 것입니다. 이러한 모델의 공간은 무한하고 평평하며 유클리드 기하학으로 설명됩니다.

III 프리드먼 모델,. 우주의 팽창은 수축, 붕괴로 대체되고 우주가 하나의 점으로 수축하는 것으로 끝날 것입니다(빅 크런치). 이러한 모델의 공간은 유한하고 양의 곡률을 가지며 모양이 3차원 하이퍼스피어이며 Riemann의 구형 기하학으로 설명됩니다. 그러한 공간에는 평행한 직선이 없고 삼각형의 각의 합이 180°보다 크고 반지름에 대한 원주의 비율은 2π보다 작습니다. 그러한 우주의 총 질량은 0입니다.

현대 데이터에 따르면 .

1.2 우주의 대안적 우주론적 모델

제외하고 표준 모델원칙적으로 빅뱅에는 대안적 우주론적 모델이 있습니다.

1. 물질과 반물질에 대해 대칭인 이 모델은 우주에서 이 두 가지 유형의 물질이 동등하게 존재한다고 가정합니다. 비록 우리 은하가 실질적으로 반물질을 포함하지 않는다는 것은 명백하지만, 이웃 항성계는 반물질로 완전히 구성될 수 있다. 이 경우 그들의 복사는 일반 은하의 복사와 정확히 동일할 것입니다. 그러나 초기 팽창 시대에 물질과 반물질이 더 밀접하게 접촉했을 때 이들의 소멸은 강력한 감마선을 생성했을 것입니다. 관측에서는 이를 감지하지 못하므로 대칭 모델이 될 가능성이 없습니다.

2. 콜드 빅뱅 모델은 팽창이 절대 영도에서 시작되었다고 가정합니다. 사실, 이 경우 핵융합도 일어나야 하고 물질을 가열해야 하지만 마이크로파 배경 복사는 더 이상 빅뱅과 직접적으로 연관될 수 없으며 다른 방식으로 설명되어야 합니다. 이 이론은 그 안의 물질이 우주의 대규모 불균일성을 설명하는 데 필요한 파편화의 대상이 되기 때문에 매력적입니다.

3. 정지 우주론 모델은 물질의 지속적인 생성을 가정합니다. 이상우주론(Ideal Cosmological Principle)으로 알려진 이 이론의 기본 전제는 우주가 항상 그랬고 지금도 그러할 것이라는 것입니다. 관찰은 이것을 반박합니다.

4. 아인슈타인의 중력 이론의 수정된 버전이 고려됩니다. 예를 들어, Princeton의 K. Brans와 R. Dicke의 이론은 일반적으로 내부 관찰과 일치합니다. 태양계... Brans-Dicke 모델과 일부 기본 상수가 시간이 지남에 따라 변하는 보다 근본적인 Hoyle 모델은 우리 시대의 빅뱅 모델과 거의 동일한 우주론적 매개변수를 갖습니다.

5. 1927년 벨기에 수도원장이자 과학자인 J. Lemaitre는 우주의 "확장"을 천문 관측 데이터와 연결했습니다. Lemaitre는 우주의 시작 개념을 특이점(즉, 초밀도 상태)으로, 우주의 탄생을 빅뱅으로 소개했습니다. 수정된 아인슈타인 이론에 기초하여 1925년 J. Lemaitre는 다음을 결합한 우주론적 모델을 구축했습니다. 빅뱅은하가 형성될 수 있는 장기간의 정지 단계와 함께. 아인슈타인은 자신이 가장 좋아하는 정적 우주 모델을 입증할 기회에 관심을 갖게 되었지만 우주의 팽창이 발견되자 공개적으로 포기했습니다.

ΛCDM("Lambda-CDiM"으로 읽음) - Lambda-Cold Dark Matter의 줄임말로, 공간적으로 평평한 우주가 일반 중입자 물질과 함께 암흑 에너지로 채워져 있는 현대 표준 우주론 모델입니다(우주 상수 Λ로 설명됨 아인슈타인 방정식) 및 저온 암흑 물질(영어 저온 암흑 물질). 이 모델에 따르면 우주의 나이는 수십억 년.

우주에 있는 물질의 평균 밀도를 알 수 없기 때문에 오늘날 우리는 우주의 어느 공간에 살고 있는지 모릅니다.

1929년에 미국 천문학자 E.P. Hubble은 거리와 은하의 속도 사이에 이상한 관계의 존재를 발견했습니다. 모든 은하가 우리에게서 멀어지고 거리에 비례하여 속도가 증가하여 은하계가 확장됩니다.

우주의 팽창은 과학적으로 확립된 사실로 간주됩니다. J. Lemaitre의 이론적 계산에 따르면 우주의 원래 반지름은 10-12cm로 전자의 반지름에 가까운 크기이며 밀도는 1096g/cm3였습니다. 단일 상태에서 우주는 무시할 수 있는 크기의 미세 물체였습니다. 원래의 단일 상태에서 우주는 빅뱅의 결과로 계속 팽창했습니다.

소급 계산은 우주의 나이를 130-200억 년으로 결정합니다. GA Gamov는 물질의 온도가 높고 우주가 팽창함에 따라 낮아진다고 제안했습니다. 그의 계산에 따르면 진화의 우주는 화학 원소와 구조의 형성이 일어나는 특정 단계를 거칩니다. 현대 우주론에서 명확성을 위해 우주 진화의 초기 단계는 "시대"로 나뉩니다.

우주 규모의 광대함을 평가할 때 고전 철학적 질문이 항상 제기됩니다. 우주는 유한합니까 무한합니까? 무한대의 개념은 주로 수학자와 철학자가 사용합니다. 실험 방법과 측정 기술에 능숙한 실험 물리학자는 항상 측정된 양의 최종 값을 얻습니다. 과학의 엄청난 중요성, 특히 현대 물리학거시와 소우주뿐 아니라 거대 세계의 대상에 대한 많은 양적 특성이 이미 획득되었다는 사실에 있습니다.

우리 우주의 공간 규모와 미세 물체를 포함한 주요 물질 형성의 치수는 다음 표에서 나타낼 수 있습니다. 여기서 치수는 미터 단위로 표시됩니다(단순화를 위해 숫자의 순서만 표시됩니다. 즉, 대략적인 100배 이내의 숫자):

우주 지평선 반경

또는 우리가 보는 우주 10 26

우리 은하의 지름은 10 21

지구에서 태양까지의 거리 10 11

태양의 지름 10 9

사람 크기 10 0

가시광선 파장 10 -6 - 10 -8

바이러스 크기 10 -6 -10 -8

수소 원자 직경 10 -10

원자핵 직경 10 -15

최소 거리,

오늘 측정 가능 10 -18

이 데이터로부터 오늘날의 실험에 사용할 수 있는 가장 큰 크기와 가장 작은 크기의 비율은 44자릿수임을 알 수 있습니다. 과학의 발전과 함께 이러한 태도는 지속적으로 증가했으며 우리 주변 세계에 대한 새로운 지식이 축적됨에 따라 계속 성장할 것입니다. 결국 프랑스의 인문주의 철학자 미셸 몽테뉴(Michel Montaigne, 1533-1592)는 “우리 세상은 우리가 배우는 것을 배우는 학교일 뿐입니다.

구조성은 기존의 소립자에서 은하의 거대 초은하단에 이르기까지 다양한 수준에서 우주에 내재되어 있습니다. 우주의 현대 구조는 우주 진화의 결과이며, 그 동안 은하계는 원시은하로부터, 별은 원시성에서, 행성은 원시행성 구름에서 형성되었습니다.

1.3 뜨거운 폭발 모델

Friedmann-Lemaitre 우주론 모델에 따르면 우주는 약 200억 년 전 빅뱅 당시에 발생했으며 그 팽창은 오늘날까지 계속되어 점차 느려지고 있습니다. 폭발의 첫 순간에 우주의 물질은 무한한 밀도와 온도를 가졌습니다. 그러한 상태를 특이점이라고 합니다. 일반 상대성 이론에 따르면 중력은 실제 힘이 아니라 시공간의 곡률입니다. 물질의 밀도가 클수록 곡률이 더 강해집니다. 초기 특이점의 순간에도 곡률은 무한대였다. 시공간의 무한한 곡률을 다시 말해 우주의 모든 곳에서 최초의 순간에 물질과 공간이 동시에 폭발했다고 표현할 수 있습니다. 팽창하는 우주 공간의 부피가 증가함에 따라 그 안의 물질 밀도는 감소합니다.

S. Hawking과 R. Penrose는 일반 상대성 이론을 초기 우주의 물리적 과정을 설명하는 데 적용할 수 있다면 과거에 확실히 단일 상태가 있었음을 증명했습니다. 과거의 파국적인 특이점을 피하기 위해서는 정지 우주 이론에서와 같이 물질의 자발적 연속 생성 가능성을 가정함으로써 물리학을 크게 변화시킬 필요가 있습니다. 그러나 천문학적 관측은 이에 대한 어떠한 근거도 제공하지 않습니다. 우리가 고려하는 초기 사건일수록 공간 규모가 더 작았습니다. 확장의 시작 부분에 접근하면 관찰자의 지평선이 축소됩니다(그림 1).

쌀. 1. 빅뱅 모델의 일러스트레이션

최초의 순간에는 규모가 너무 작아서 더 이상 일반 상대성 이론을 적용할 권리가 없습니다. 이렇게 작은 규모로 현상을 설명하려면 양자 역학이 필요합니다. 그러나 중력의 양자 이론은 아직 존재하지 않으므로 플랑크 시간(양자 이론의 아버지를 기리기 위해)이라고 하는 10-43초까지 사건이 어떻게 발전했는지 아무도 모릅니다. 그 순간 물질의 밀도는 1090kg/cm3이라는 놀라운 값에 도달했는데, 이는 우리 주변의 신체 밀도(10g/cm3 미만)뿐만 아니라 원자핵 (약 1012 kg / cm 3) - 실험실에서 사용 가능한 가장 높은 밀도. 따라서 현대 물리학에서 우주 팽창의 시작은 플랑크 시간입니다.

빅뱅 모델에는 표준 개방형 모델, 표준 폐쇄형 및 르메트르 모델의 세 가지 주요 유형이 있습니다. 시간은 수평으로 표시되는 반면 수직은 서로 충분히 멀리 떨어져 있는 두 은하 사이의 거리(상호작용 제외)입니다. 동그라미는 우리 시대를 표시합니다. 우주가 항상 허블 상수 H로 표현되는 현재 속도로 팽창하고 있었다면 이것은 약 200억 년 전에 시작되어 대각선 점선으로 표시된 대로 진행될 것입니다. 공간적으로 무한한 세계의 열린 모델이나 제한된 세계의 닫힌 모델에서와 같이 팽창이 느려지면 우주의 나이는 1/H 미만입니다. 닫힌 모델은 가장 작은 연령을 가지며 확장이 빠르게 느려지고 압축으로 대체됩니다. Lemaitre의 모델은 역사에서 팽창이 거의 없었던 오랜 기간이 있기 때문에 나이가 1/H보다 훨씬 큰 우주를 설명합니다. Lemaitre 모델과 개방형 모델은 항상 확장되는 우주를 설명합니다.

우주의 탄생은 상상할 수 없을 정도로 높은 온도와 밀도의 조건 하에서 이루어졌습니다. 더욱이 이것은 문자 그대로의 탄생일 수 있습니다. 일부 우주론자들(예: 소련의 Ya B Zeldovich와 미국의 L. Parker)은 입자와 감마 광자가 중력장에 의해 그 시대에 탄생했다고 믿었습니다. 물리학의 관점에서 이 과정은 특이점이 등방성인 경우 발생할 수 있습니다. 중력장은 불균일했다. 이 경우, 조석 중력은 진공에서 실제 입자를 "끌어낼" 수 있어 우주의 물질을 생성할 수 있습니다. 빅뱅 직후에 일어난 과정을 연구하면서 우리는 우리의 물리 이론이 여전히 매우 불완전하다는 것을 이해합니다. 초기 우주의 열적 진화는 핵 물리학이 아직 거의 알지 못하는 거대한 기본 입자인 강입자의 생산에 달려 있습니다. 이러한 입자 중 다수는 불안정하고 수명이 짧습니다.

스위스 물리학자 R. Hagedorn은 거대한 복사 밀도가 입자와 반입자. 이 과정은 과거에 온도 상승을 제한했어야 합니다. 또 다른 관점에 따르면, 거대한 소립자의 종류는 제한되어 있어 강입자 시대의 온도와 밀도는 무한한 값에 도달해야 했다. 원칙적으로 이것은 확인될 수 있습니다. 구성하는 강입자(쿼크)가 안정적인 입자였다면 일정 수의 쿼크와 반쿼크는 그 뜨거운 시대에서 살아남았을 것입니다. 그러나 쿼크에 대한 탐색은 헛수고였습니다. 불안정할 가능성이 큽니다.

우주 팽창의 첫 번째 밀리 초 후에 강한 (핵) 상호 작용이 결정적인 역할을 하지 않게 되었습니다. 온도가 너무 낮아서 원자핵이 더 이상 파괴되지 않았습니다. 추가 물리적 프로세스는 가벼운 입자의 생성을 담당하는 약한 상호 작용에 의해 결정되었습니다. 열복사... 팽창 과정에서 복사 온도가 약 10 10 K로 떨어지면 렙톤 쌍이 생성되지 않고 거의 모든 양전자와 전자가 소멸됩니다. 이전 시대에서 살아남은 중성미자와 반중성미자, 광자 및 소수의 양성자와 중성자만 남았습니다. 이로써 렙톤 시대는 막을 내렸다. 확장의 다음 단계인 광자 시대는 열복사의 절대적인 우위를 특징으로 합니다. 남아 있는 모든 양성자 또는 전자에는 10억 개의 광자가 있습니다. 처음에는 감마양자였으나 우주가 팽창함에 따라 에너지를 잃고 X선, 자외선, 광학, 적외선이 되었고 마침내 이제는 전파양자가 되어 흑체 배경(유물) 전파로 간주합니다. 방사.

1.4 빅뱅 우주론의 미해결 문제

현재 빅뱅의 우주론적 모델이 직면하고 있는 4가지 문제가 있습니다.

1. 특이점의 문제: 많은 사람들이 과거에 특이성을 부여한 일반 상대성 이론의 적용 가능성에 의문을 제기합니다. 특이점이 없는 대안적 우주론이 제안된다.

2. 특이점과 밀접하게 관련된 것은 우주의 등방성 문제입니다. 특이점에서 시작된 팽창이 이렇게 등방성으로 밝혀진 것은 이상하게 보인다. 그러나 초기의 등방성 팽창이 소산력의 작용에 따라 점차 등방성으로 된 것은 배제되지 않는다.

3. 가장 큰 규모에서 균질하고 작은 규모에서 우주는 매우 이질적입니다(은하, 은하단). 중력만으로는 어떻게 그런 구조를 만들 수 있었는지 이해하기 어렵습니다. 따라서 우주론자들은 빅뱅의 이질적 모델의 가능성을 연구하고 있습니다.

4. 마지막으로, 우주의 미래는 무엇인지 물을 수 있습니다. 대답하려면 우주에 있는 물질의 평균 밀도를 알아야 합니다. 그것이 특정 임계 값을 초과하면 시공의 기하학이 닫히고 미래에 우주는 확실히 축소됩니다. 닫힌 우주에는 경계가 없지만 그 부피는 유한합니다. 밀도가 임계값 미만이면 우주는 열려 있고 영원히 팽창할 것입니다. 열린 우주는 무한하며 처음에는 단 하나의 특이점만 있습니다. 지금까지 관찰 결과는 열린 우주 모델과 더 잘 일치합니다. 대규모 구조의 기원. 우주론자들은 이 문제에 대해 반대되는 두 가지 관점을 가지고 있습니다. 가장 급진적인 것은 태초에 혼돈이 있었다는 것입니다. 초기 우주의 팽창은 극도로 이방적이고 불균일했지만, 소산 과정은 이방성을 부드럽게 하고 팽창을 프리드만-르메트르 모델에 더 가깝게 만들었습니다. 불균일성의 운명은 매우 궁금합니다. 진폭이 크면 필연적으로 현재 지평선에 의해 결정되는 질량을 가진 블랙홀로 붕괴되어야 했습니다. 그들의 형성은 플랑크 시대부터 시작될 수 있으므로 우주에는 최대 10-5g의 질량을 가진 많은 작은 블랙홀이 있을 수 있습니다. 그리고 우리 시대 이전에는 작은 산의 질량에 해당하는 1016g 이상의 질량을 가진 블랙홀만이 살아남을 수 있었습니다.

1차 혼돈은 규모와 진폭에 관계없이 교란을 포함할 수 있습니다. 음파 형태의 가장 큰 것은 초기 우주 시대부터 물질이 여전히 복사선을 방출, 흡수 및 산란할 만큼 충분히 뜨거웠던 복사 시대까지 살아남을 수 있었습니다. 그러나 이 시대가 끝나갈 무렵 냉각된 플라즈마는 재결합하여 방사선과의 상호작용을 중단했습니다. 가스의 압력과 음속이 떨어져 음파가 충격파로 바뀌고 가스가 압축되어 은하와 성단으로 붕괴됩니다. 초기 파동의 유형에 따라 계산은 관찰된 것과 항상 일치하지 않는 매우 다른 그림을 예측합니다. 다음 중에서 선택하려면 가능한 옵션우주 론적 모델에서, 인류 원칙으로 알려진 한 가지 철학적 아이디어가 중요합니다. 우주는 처음부터 은하, 별, 행성 및 지적 생명체가 형성되도록 허용하는 속성을 가지고 있어야했습니다. 그렇지 않으면 우주론을 다룰 사람이 아무도 없을 것입니다. 대안적 관점은 우주의 원래 구조에 대해 관찰이 제공하는 것 외에 더 이상 배울 수 있는 것이 없다는 것입니다. 이 보수적인 접근 방식에 따르면, 젊은 우주는 이제 매우 등방성이며 균질하기 때문에 혼돈으로 간주될 수 없습니다. 우리가 은하의 형태로 관찰하는 균일성 편차는 작은 초기 밀도 불규칙성으로 인한 중력의 영향으로 커질 수 있습니다. 그러나 은하의 대규모 분포에 대한 연구(주로 프린스턴의 J. Peebles에 의한)는 이 생각을 뒷받침하지 않는 것 같습니다. 또 다른 흥미로운 가능성은 하드론 시대에 태어난 블랙홀 클러스터가 은하 형성의 초기 변동이었을 수 있다는 것입니다. 우주는 열려 있습니까 닫혀 있습니까? 가장 가까운 은하는 우리에게서 빠른 속도로 멀어지고 있습니다. 거리에 비례; 그러나 더 먼 것들은 이러한 의존성을 따르지 않습니다. 그들의 움직임은 우주의 팽창이 시간이 지남에 따라 느려지고 있음을 나타냅니다. 중력의 작용을 받는 우주의 닫힌 모델에서, 팽창은 특정 순간에 멈추고 수축으로 대체되지만(그림 2), 관측에 따르면 은하의 감속은 여전히 완전히 멈출 만큼 빠르지 않습니다.

수평선은 진화의 특징적인 순간을 표시하고, 수평선으로 잘린 삼각형은 그 순간에 관찰자가 접근할 수 있는 우주의 영역을 보여줍니다. 확장 시작부터 시간이 지날수록 관찰할 수 있는 영역이 넓어집니다. 현재 빛은 수십억 광년 떨어진 별, 퀘이사 및 은하단에서 우리에게 오고 있지만 초기에는 관찰자가 우주의 훨씬 더 작은 영역을 볼 수 있었습니다. 다른 시대에는 다양한 형태의 물질이 지배적이었습니다. 원자핵(핵자)의 물질이 지배적이었지만 그 이전에는 우주가 뜨거웠을 때 복사(광자)가 지배적이었고 더 이른 시기에는 가벼운 소립자(경입자)와 무거운(강입자) ).

그림 2 - 표준 빅뱅 모델: 시간은 세로로 표시되고 거리는 가로로 표시됩니다.

우주가 닫히려면 그 안에 있는 물질의 평균 밀도가 특정 임계값을 초과해야 합니다. 눈에 보이는 물질과 보이지 않는 물질에 대한 밀도 추정치는 이 값에 매우 가깝습니다. 우주에서 은하의 분포는 매우 이질적입니다. 우리은하, 안드로메다 성운 및 몇 개의 작은 은하를 포함하는 우리 국부 은하군은 처녀자리 초은하단으로 알려진 광대한 은하계의 주변에 있으며, 그 중심은 처녀자리 은하단과 일치합니다. 세계의 평균 밀도가 높고 우주가 닫혀 있다면, 우리 은하와 이웃 은하가 초은하단의 중심으로 끌어당겨지는 등방성 팽창으로부터의 강한 편차가 관찰되어야 합니다. 열린 우주에서 이 편차는 중요하지 않습니다. 관찰은 개방 모델과 다소 일치합니다. 우주 학자에게 큰 관심은 수소 - 중수소의 무거운 동위 원소의 우주 물질의 함량입니다. 핵반응빅뱅 이후의 첫 순간. 중수소 함량은 그 시대와 우리 시대의 물질 밀도에 극도로 민감한 것으로 밝혀졌습니다. 하지만 '중수소 테스트'는 우주론적 합성 이후 별 내부에 존재하지 않았던 1차 물질에 대한 조사가 필요하기 때문에 수행이 쉽지 않다. 중수소는 쉽게 연소된다. 극도로 먼 은하에 대한 연구는 중수소 함량이 낮은 밀도의 물질에 해당하므로 우주의 열린 모델에 해당한다는 것을 보여주었습니다.

결론

우주론적 모델은 팽창하는 우주의 운명이 그것을 채우고 있는 물질의 평균 밀도와 허블 상수의 값에만 의존한다는 결론에 이르게 합니다. 평균 밀도가 임계 밀도 이하라면 우주의 팽창은 영원히 계속될 것입니다. 밀도가 임계 밀도보다 높으면 조만간 팽창이 멈추고 압축으로 대체됩니다.

이 경우 우주는 원래의 크기로 축소되어 대압축이라는 현상이 발생합니다.

우주의 기본 모델을 나열해 보겠습니다. De Sitter의 모델: 물질이나 방사선이 없는 1917년에 제안된 팽창하는 우주 모델입니다. 이 비현실적인 가설은 그럼에도 불구하고 역사적으로 중요했는데, 정적 우주가 아닌 팽창하는 우주라는 개념을 최초로 제시한 사람이었기 때문입니다. Lemaitre Model: 빅뱅으로 시작하여 정적 단계에 이어 무한 팽창으로 이어지는 우주 모델. 모델은 J. Lemaitre(1894-1966)의 이름을 따서 명명되었으며,

1948년 Edward Milne이 제안한 일반 상대성 없이 팽창하는 우주의 모형. 팽창하고 등방성이며 균질한 우주입니다. 물질을 함유하지 않음. 음의 곡률을 가지며 닫히지 않습니다.

프리드먼의 모형(Friedman's Model): 안쪽으로 붕괴될 수 있는 우주의 모형. 1922년 소련의 수학자 A.A. Friedman(Alexander Friedmann, 1888-1925)은 일반 상대성 이론의 방정식을 분석하여

프리드만의 우주는 그 안에 있는 물질의 밀도가 팽창을 멈출 만큼 충분히 크면 닫힐 수 있습니다. 이 사실은 소위 실종 질량에 대한 검색으로 이어졌습니다. 그 후, 프리드먼의 결론은 천체 관측에서 확인되었으며, 이는 은하의 스펙트럼에서 이러한 항성계의 상호 거리에 해당하는 스펙트럼 라인의 적색편이를 발견했습니다.

아인슈타인 드 시터 모델: 가장 단순한 현대 우주론 모델로, 우주는 압력이 0이고 곡률이 0이며(즉, 평면 기하학) 무한한 범위를 가지며 그 팽창은 공간과 시간에 제한이 없습니다. 1932년에 제안된 이 모델은 보다 일반적인 프리드먼 세계의 특수한 경우(곡률이 0인 경우)입니다.

2. 생물과 무생물의 자기 조직화 과정의 본질은 무엇입니까?

생물 및 무생물의 모든 대상은 조직 수준을 특징 짓는 특정 기능과 속성을 가진 특정 시스템의 형태로 표현될 수 있습니다. 조직 수준을 고려하여 생물 및 무생물의 물질적 개체의 조직 구조 계층을 고려할 수 있습니다. 이러한 구조의 계층 구조는 물질 조직의 초기 수준을 나타내는 소립자로 시작하여 조직의 최고 수준인 살아있는 조직 및 커뮤니티로 끝납니다.

현재 기초이론물리학 분야에서는 객관적으로 존재하는 세계가 우리의 감각이나 물리적 장치에 의해 지각되는 물질적 세계에 국한되지 않는다는 개념이 개발되고 있다. 이 개념의 저자는 다음과 같은 결론에 도달했습니다. 물질 세계와 함께 현실과 근본적으로 다른 성격을 가진 상위 계층의 현실이 있습니다. 물질 세계.

물질과 그 구조적 수준에 대한 연구는 그것이 궁극적으로 물질주의적이든 이상주의적이든 관계없이 세계관 형성을 위한 필요 조건입니다.

물질의 개념을 정의하는 역할, 후자를 구성하는 데 무궁무진한 것으로 이해하는 것은 매우 명백합니다. 과학 사진미시적, 거시적, 메가적 세계의 사물과 현상의 현실과 인식 가능성의 문제를 해결합니다.

시스템의 조직이란 일관된 행동을 보장하는 시스템 구조의 변화 또는 외부 조건에 의해 결정되는 시스템의 기능을 의미합니다.

조직의 변화가 시스템을 구성하는 서브시스템의 연결(또는 연결) 방식의 변화를 의미한다면, 자기조직화 현상은 시스템과 그 기능의 불가피한 변화로 정의할 수 있으며, 시스템과 존재 조건의 상호 작용으로 인해 추가적인 영향을 받지 않고 비교적 안정적인 상태에 접근합니다.

자기 조직화란 내적 연결 및 타인과의 연결로 인해 행동의 일관성을 보장하는 구조의 변화를 의미합니다. 외부 환경.

자기 조직화는 물질의 자기 운동 과정을 자연 과학적으로 표현한 것입니다. 자기 조직화 능력은 인공 시스템뿐만 아니라 생물 및 무생물의 시스템에 의해 소유됩니다. 구조의 특정 구성은 엄격하게 정의된 조건과 복잡한 시스템의 "움직임"의 특정 순간에만 존재합니다. 시스템 개발의 역학은 구조의 일관된 변화로 이어집니다.

외부 환경과의 관계의 역사적 변화에 따른 시스템 구조의 자연스러운 변화를 진화라고 합니다.
상호 작용 과정에서 복잡한 시스템의 구조 변경 환경- 이것은 새로운 것에 들어갈 가능성이 증가함에 따라 개방성의 속성을 나타냅니다. 다른 한편으로, 복잡한 시스템의 구조의 변화는 보다 복잡한 조직과 관련된 생활 조건의 확장과 생명 활동의 증가, 즉 생활 활동의 증가를 제공합니다. 보다 일반적인 의미의 적응을 획득하여 외부 환경의 새로운 측면과의 연결을 설정할 수 있습니다.

자기 조직화는 내부 연결 및 외부 환경과의 연결로 인해 내부적으로 조정된 기능의 출현이 특징입니다. 더욱이, 시스템의 기능과 구조의 개념은 밀접하게 연관되어 있습니다. 시스템이 구성되어 있습니다. 기능을 수행하기 위해 구조를 변경합니다.

물질의 구조와 체계적인 조직은 물질의 가장 중요한 속성 중 하나이며 물질 존재의 질서와 물질이 나타나는 특정 형태를 나타냅니다.

물질의 구조는 일반적으로 대우주의 구조로 이해됩니다. 분자, 원자, 소립자 등의 형태로 존재 이것은 사람이 거시적 존재이고 거시적 비늘이 그에게 친숙하다는 사실 때문입니다. 따라서 구조 개념은 일반적으로 다양한 미세 물체와 관련됩니다.

그러나 우리가 물질을 전체로 고려한다면 물질 구조의 개념은 거시적 몸체, 거대 세계의 모든 우주 시스템, 임의의 큰 시공간 규모도 포함할 것입니다. 이러한 관점에서 "구조"의 개념은 그것이 서로 밀접하게 상호 연결된 무한한 다양성의 통합 시스템의 형태로 존재한다는 사실과 각 시스템의 구조의 질서에서 나타납니다. 그러한 구조는 양과 질면에서 무한합니다.

물질의 구조적 무한성의 표현은 다음과 같습니다.

- 미시 세계의 대상 및 프로세스의 무진장;

- 무한한 공간과 시간;

- 무한한 변화와 프로세스 개발.

모든 다양한 형태의 객관적 현실 중에서 물질 세계의 유한한 영역만이 경험적으로 접근할 수 있으며, 이제 10 -15에서 10 28 cm, 시간이 지나면 최대 2 × 10 9년까지 확장됩니다.

물질의 구조와 체계적인 조직은 가장 중요한 속성 중 하나입니다. 그것들은 물질의 존재와 물질이 스스로를 드러내는 특정한 형태의 질서를 표현합니다.

물질 세계는 하나입니다. 우리는 무생물에서 생물에 이르기까지 모든 부분을 의미합니다. 천체사회 구성원으로서의 사람에게 - 어떻게 든 연결됩니다.

시스템은 서로 일정한 방식으로 연결되어 있으며 관계법령의 적용을 받는 것입니다.

시스템은 객관적으로 존재하고 이론적이거나 개념적입니다. 사람의 마음속에만 존재한다.

시스템은 상호 연결되고 상호 작용하는 요소의 내부 또는 외부 순서 집합입니다.

세트의 질서는 구조적 조직 법칙의 형태로 나타나는 시스템 요소 사이의 규칙적인 관계의 존재를 의미합니다. 신체의 상호 작용과 물질의 자연적인 자체 개발의 결과로 발생하는 모든 자연 시스템에는 내부 질서가 있습니다. 외부는 기술, 생산, 개념 등 인공 인공 시스템의 특징입니다.

물질의 구조적 수준은 모든 클래스의 특정 대상 집합으로 형성되며 구성 요소 간의 특별한 유형의 상호 작용이 특징입니다.

서로 다른 구조적 수준을 구별하는 기준은 다음과 같습니다.

- 시공간 척도;

- 가장 중요한 속성 세트

- 특정 운동 법칙;

- 프로세스에서 발생하는 상대적 복잡성의 정도 역사적인 발전주어진 세계의 물질;

- 다른 징후들.

현재 알려진 물질의 구조적 수준은 다음 영역에서 위의 기준에 따라 구분할 수 있습니다.

1. 소우주. 여기에는 다음이 포함됩니다.

- 소립자 및 원자핵 - 10 - 15 cm 정도의 면적;

- 원자와 분자 10 –8 –10 –7 cm.

소우주는 분자, 원자, 소립자 - 극도로 작고 직접 관찰할 수 없는 미세 물체의 세계이며, 그 공간적 다양성은 10 -8에서 10 -16 cm로 계산되고 수명은 무한에서 10 - 24초

2. 대우주: 거시적 몸체 10 -6 -10 7 cm.

대우주는 분자, 유기체, 유기체 공동체의 결정체 복합체뿐만 아니라 인간에 상응하는 안정적인 형태와 크기의 세계입니다. 인간 경험의 규모와 비교할 수 있는 거대 물체의 세계: 공간적 양은 밀리미터, 센티미터 및 킬로미터로, 시간은 초, 분, 시간, 년 단위로 표현됩니다.

메가월드는 행성, 항성 복합체, 은하, 메타은하를 포함합니다. 거대한 우주 규모와 속도의 세계, 거리가 광년으로 측정되고 우주 물체의 수명이 수백만 년 및 수십억 년입니다.

그리고 이러한 수준에는 고유한 특정 법칙이 있지만 미시세계, 거시세계, 거대세계는 밀접하게 상호 연결되어 있습니다.

3. 메가월드: 우주 시스템과 1028cm까지의 무제한 스케일.

물질의 다른 수준은 다음과 같은 특징이 있습니다. 다른 유형사이.

10-13cm 규모의 강력한 상호 작용에서 핵의 무결성은 핵력에 의해 보장됩니다.

원자, 분자, 거대체의 무결성은 전자기력에 의해 제공됩니다.

우주 규모 - 중력.

물체의 크기가 증가함에 따라 상호 작용 에너지가 감소합니다. 중력 상호 작용의 에너지를 단위로 취하면 원자의 전자기 상호 작용은 1039 배 더 커지고 핵을 구성하는 입자 인 핵자 간의 상호 작용은 1041 배 더 커집니다. 재료 시스템의 크기가 작을수록 해당 요소가 더 단단히 상호 연결됩니다.

물질을 구조적 수준으로 나누는 것은 상대적입니다. 접근 가능한 시공간 규모에서 물질의 구조는 소립자에서 메타은하에 이르기까지 계층적으로 상호 작용하는 수많은 시스템의 형태로 존재하는 체계적인 조직으로 나타납니다.

구조성 - 물질적 존재의 내부 분해에 대해 말하면, 과학 세계관의 범위가 아무리 넓어도 점점 더 많은 새로운 구조 형성의 발견과 밀접하게 관련되어 있음을 알 수 있습니다. 예를 들어, 우주에 대한 관점이 이전에 은하계에 의해 폐쇄되었다가 은하계로 확장되었다면 이제 메타은하는 특정 법칙, 내부 및 외부 상호 작용을 가진 특수 시스템으로 연구됩니다.

현대 과학에서이 방법은 널리 사용됩니다. 구조 분석, 이는 연구 대상의 일관성을 고려합니다. 결국 구조는 물질적 존재의 내적 분해, 물질의 존재 방식이다. 물질의 구조적 수준은 모든 종류의 특정 대상 집합으로 형성되며 객관적 현실의 세 가지 주요 영역과 관련하여 구성 요소 간의 특별한 상호 작용 방식이 특징입니다. 이러한 수준은 다음과 같습니다(표).

표 - 물질의 구조적 수준

무기성	살아있는 자연	사회
초미세 원소	생물학적 고분자	개인
미량 원소	셀룰러	가족
핵무기	미생물	집단
원자	장기 및 조직	대규모 사회 집단(계급, 국가)
분자	유기체 전체	국가(시민사회)
매크로 수준	인구	국가 체계
메가 레벨(행성, 항성계, 은하계)	생물분열	인류 전체
메가급(메타은하)	생물권	노스피어

객관적 현실의 각 영역은 상호 연관된 구조적 수준의 숫자를 포함합니다. 이러한 수준 내에서 조정 관계가 지배적이며 수준 간에는 종속 관계가 있습니다.

물질적 대상에 대한 체계적인 연구는 관계, 연결 및 요소 집합의 구조를 설명하는 방법의 수립뿐만 아니라 시스템을 형성하는 요소의 선택, 즉 구성 요소를 포함합니다. 시스템의 별도 기능 및 개발을 제공합니다. 물질 형성에 대한 체계적인 접근은 고려 중인 시스템을 더 많이 이해할 가능성을 전제로 합니다. 높은 레벨... 시스템은 일반적으로 계층 구조로 특징 지어집니다. 하위 수준의 시스템을 상위 수준의 시스템에 순차적으로 포함시키는 것.

따라서 무생물(무기) 수준의 물질 구조에는 소립자, 원자, 분자(미시 세계의 물체, 거시 물체 및 거대 세계의 물체: 행성, 은하계, 메타은하계 등)가 포함됩니다. 메타은하는 종종 전체 우주와 동일시되지만, 우주는 단어의 가장 넓은 의미로 이해되며, 많은 메타은하 및 기타 우주 시스템을 포함할 수 있는 전체 물질 세계 및 움직이는 물질과 동일합니다.

야생 동물도 구조화되어 있습니다. 생물학적, 사회적 수준을 강조합니다. 생물학적 수준에는 하위 수준이 포함됩니다.

- 거대분자( 핵산, DNA, RNA, 단백질);

– 세포 수준;

- 미생물( 단세포 생물);

- 몸 전체의 기관과 조직;

- 인구;

- 생물 학적;

- 생물권.

마지막 세 하위 수준에서 이 수준의 주요 개념은 설명이 필요한 비오톱(biotope), 생물세(biocenosis), 생물권(biosphere)의 개념입니다.

비오톱(Biotope) - 같은 종의 개체(예: 늑대 무리)의 집합(공동체)으로, 자신의 종류(집단)를 교배하고 번식할 수 있습니다.

Biocenosis는 일부의 폐기물이 육지 또는 수역에 서식하는 다른 유기체의 존재 조건인 유기체 집단의 집합입니다.

생물권은 생물의 서식지인 지리적 환경(대기의 하부, 암석권 및 수권의 상부)의 일부로서, 생존에 필요한 조건(온도 , 토양 등), 상호 작용 biocenoses의 결과로 형성됩니다.

생물학적 수준에서의 삶의 일반적인 기초 - 유기 대사 (물질, 에너지 및 정보의 환경과의 교환) - 강조 표시된 하위 수준에서 나타납니다.

- 유기체 수준에서 신진 대사는 세포 내 변형을 통한 동화 및 동화를 의미합니다.

- 생태계 수준(생물분열)에서는 소비자 유기체와 다른 종에 속하는 파괴적 유기체의 매개를 통해 유기체를 생산함으로써 처음에 동화된 물질의 일련의 변형으로 구성됩니다.

- 생물권 수준에서 우주 규모 요인의 직접적인 참여로 물질과 에너지의 전 지구적 순환이 있습니다.

생물권 개발의 특정 단계에서 생명체의 특별한 인구가 발생하며, 이는 일할 수있는 능력으로 인해 일종의 수준, 즉 사회적 수준을 형성합니다. 구조적 측면에서 사회 현실은 개인, 가족, 다양한 집단(생산), 사회 집단 등의 하위 수준으로 나뉩니다.

사회 활동의 구조적 수준은 서로 모호한 선형 관계에 있습니다(예: 국가 수준 및 국가 수준). 사회의 틀 내에서 서로 다른 수준의 얽힘은 사회 활동에서 우연과 혼돈의 지배에 대한 아이디어를 불러옵니다. 그러나 신중한 분석은 근본적인 구조의 존재를 나타냅니다. 사회 생활의 주요 영역은 물질적 생산, 사회적, 정치적, 영적 영역이며 고유 한 법칙과 구조를 가지고 있습니다. 어떤 의미에서 그들 모두는 사회 경제적 형성의 일부로 종속되고 깊이 구조화되어 전체 사회 발전의 유전 적 통일성을 결정합니다.

따라서 물질적 현실의 세 영역 중 하나는 현실의 특정 영역의 일부로 엄격한 순서로 여러 특정 구조 수준에서 형성됩니다.

한 영역에서 다른 영역으로의 전환은 시스템의 무결성을 보장하는 일련의 형성 요소의 복잡성 및 증가와 관련이 있습니다. 각 구조적 수준 내에는 종속 관계( 분자 수준원자를 포함하며 그 반대는 불가). 새로운 수준의 규칙성은 그것들이 발생하는 기반에 기초한 수준의 규칙성으로 환원될 수 없으며, 물질의 주어진 수준의 조직화를 위한 선도적인 것들입니다. 구조적 조직, 즉 일관성은 물질의 존재 방식입니다.

우주의 다가 모델의 가설

사이트 작성자의 서문:"Knowledge is Power"사이트의 독자는 Andrei Dmitrievich Sakharov의 "기억"책 29 장의 단편을 제공합니다. 학자 Sakharov는 특히 Gorky 망명에서 인권 활동에 적극적으로 참여하기 시작한 후 우주론 분야의 작업에 대해 이야기합니다. 이 자료는 우리 사이트의 이 장에서 논의된 "우주" 주제에 대한 의심의 여지가 없습니다. 우리는 우주의 다가 모델의 가설과 우주론 및 물리학의 다른 문제에 대해 알게 될 것입니다. ... 그리고 물론 최근의 비극적 인 과거를 기억합시다.

학자 Andrei Dmitrievich SAKHAROV (1921-1989).

70년대 모스크바와 고리키에서 나는 물리학과 우주론을 공부하려는 시도를 계속했다. 이 기간 동안 나는 실질적으로 새로운 아이디어를 제시할 수 없었고, 60년대의 내 작품에서 이미 제시되었던 방향을 계속 발전시켰습니다(이 책의 첫 부분에서 설명함). 이것은 아마도 대부분의 과학자들이 특정 연령 제한에 도달한 후일 것입니다. 그러나 나는 아마도 다른 것이 나를 위해 "번쩍"할 것이라는 희망을 잃지 않습니다. 동시에 자신은 참여하지 않고 무엇이 무엇인지 아는 과학적 과정을 관찰하는 것만으로도 깊은 내면의 기쁨을 느낀다고 말씀드리고 싶습니다. 그런 의미에서 나는 '탐욕스러운' 사람이 아니다.

1974년에 했고, 1975년에는 중력장의 0 라그랑지안이라는 발상과 전작들에서 사용했던 계산법을 발전시킨 작품을 발표했다. 동시에 Vladimir Alexandrovich Fock과 Julian Schwinger가 수년 전에 제안한 방법에 도달했습니다. 그러나 내 결론과 건설 방식 자체, 방법은 완전히 달랐습니다. 불행히도 나는 내 작품을 Fock에게 보낼 수 없었습니다. 그는 바로 그때 사망했습니다.

그 후 내 기사에서 몇 가지 오류를 발견했습니다. 거기에서 "유도 중력"("영 라그랑주"라는 용어 대신 사용되는 현대 용어)이 내가 고려한 옵션에서 중력 상수의 올바른 부호를 제공하는지 여부에 대한 질문은 끝까지 명확하지 않았습니다.<...>

3편의 논문, 즉 내가 퇴학되기 전에 출판된 논문과 퇴학 이후에 출판된 두 편의 논문이 우주론적 문제에 전념하고 있습니다. 첫 번째 논문에서는 중입자 비대칭의 메커니즘에 대해 논의합니다. 아마도 우주의 중입자 비대칭으로 이어지는 반응의 역학에 대한 일반적인 고려 사항이 일부 관심의 대상이 될 것입니다. 그러나 특히 이 작업에서 나는 "결합된" 보존 법칙(쿼크와 렙톤의 수의 합은 보존됨)의 존재에 대한 나의 오래된 가정의 틀 내에서 추론하고 있습니다. 나는 이미 회고록의 첫 부분에서 내가 어떻게 이 아이디어를 냈는지, 왜 지금 그것이 틀렸다고 생각하는지 썼습니다. 전반적으로 작업의 이 부분은 실패한 것 같습니다. 훨씬 더 나는 내가 쓰는 부분을 좋아한다. 우주의 다중 시트 모델 ... 라는 가정에 대해 이야기하고 있습니다. 우주의 우주 팽창은 수축으로 대체되고, 수축-팽창의 주기가 무한히 반복되는 방식으로 새로운 팽창... 이러한 우주론적 모델은 오랫동안 주목을 받아왔다. 다양한 작가들이 그들을 불렀다. "박동"또는 "진동"우주의 모델들. 나는 용어가 더 좋다 "다중 시트 모델" ... 삶의 순환이 반복되는 웅대한 그림의 감정적, 철학적 의미에 더 잘 부합하고 표현력이 좋아 보입니다.

그러나 보존이 가정되는 한 다가 모델은 자연의 기본 법칙 중 하나인 열역학 제2법칙을 따르는 극복할 수 없는 어려움에 직면했습니다.

후퇴. 열역학에서는 신체 상태의 특정 특성이 도입됩니다. 아버지는 한때 "세계의 여왕과 그녀의 그림자"라는 유명한 유명한 과학 책을 기억했습니다. (안타깝게도 이 책의 저자가 누군지는 잊어버렸습니다.) 여왕은 물론 에너지이고 그림자는 엔트로피입니다. 보존 법칙이 있는 에너지와 달리 엔트로피에 대해서는 열역학 제2법칙이 증가(보다 정확하게는 비감소)의 법칙을 설정합니다. 물체의 총 엔트로피가 변하지 않는 과정을 가역성(고려)이라고 합니다. 가역적 프로세스의 예는 다음과 같습니다. 기계적 움직임마찰 없음. 가역적 과정은 추상화로, 신체의 총 엔트로피(마찰, 열교환 등)의 증가를 수반하는 비가역적 과정의 제한된 경우입니다. 수학적으로 엔트로피는 값으로 정의되며, 그 증가는 유입 열량을 절대 온도로 나눈 값과 같습니다(추가로 취합니다. 보다 정확하게는 일반 원칙, - 절대 영도 온도에서의 엔트로피와 진공의 엔트로피는 0임).

명확성을 위한 수치적 예시. 200도의 온도를 가진 신체는 100도의 온도를 가진 두 번째 신체와 열교환하는 동안 400칼로리를 방출합니다. 첫 번째 몸체의 엔트로피는 400/200 감소했습니다. 2 단위, 두 번째 몸체의 엔트로피가 4 단위 증가했습니다. 총 엔트로피는 두 번째 원칙의 요구 사항에 따라 2 단위 증가했습니다. 이 결과는 열이 더 뜨거운 몸체에서 더 차가운 몸체로 전달된다는 사실의 결과입니다.

비평형 과정에서 총 엔트로피가 증가하면 궁극적으로 물질이 가열됩니다. 다중 시트 모델로 우주론을 살펴보겠습니다. 이 경우 고정할 바리온의 수를 가정하면 바리온당 엔트로피가 무한정 증가합니다. 물질은 각 주기마다 무기한 가열됩니다. 우주의 조건은 반복되지 않을 것입니다!

1966년에 대한 나의 아이디어와 다른 많은 저자들의 후속 개발에 따라 중입자 전하의 보존 가정을 포기하고 중입자 전하가 "엔트로피"(즉, 중성 뜨거운 물질) 우주의 우주 팽창의 초기 단계에서. 이 경우 생성된 바리온의 수는 각 팽창-수축 주기의 엔트로피에 비례합니다. 물질의 진화 조건에 따라 구조적 형태의 형성은 각 주기에서 거의 동일할 수 있습니다.

나는 1969년 작품에서 "멀티시트 모델"이라는 용어를 처음 만들어 냈습니다. 최근 기사에서 나는 같은 용어를 약간 다른 의미로 사용합니다. 혼동을 피하기 위해 여기에서 이것을 언급합니다.

마지막 세 기사(1979) 중 첫 번째 기사에서는 공간이 평균적으로 평평하다고 가정하는 모델을 고려합니다. 또한 아인슈타인의 우주론적 상수는 0이 아니고 음수가 아니라고 가정합니다(절대값이 매우 작긴 하지만). 이 경우 아인슈타인의 만유인력 이론의 방정식이 보여주듯이 우주론적 팽창은 필연적으로 수축으로 대체된다. 또한 각 사이클은 평균 특성 측면에서 이전 사이클을 완전히 반복합니다. 모델이 공간적으로 평면이어야 합니다. 평면 기하학(유클리드 기하학)과 함께 다음 두 작품은 로바체프스키의 기하학과 하이퍼스피어(2차원 구의 3차원 유사체) 기하학에 대한 고려에 전념합니다. 그러나 이러한 경우 또 다른 문제가 발생합니다. 엔트로피가 증가하면 각 주기의 해당 순간에 우주의 반경이 증가합니다. 과거를 외삽하면 주어진 각 주기 앞에 유한한 수의 주기만 올 수 있음을 알 수 있습니다.

"표준"(1가) 우주론에는 문제가 있습니다. 최대 밀도의 순간 이전에 무슨 일이 일어났습니까? 다중 시트 우주론(공간적으로 평평한 모델의 경우 제외)에서 이 문제는 피할 수 없습니다. 질문은 첫 번째 주기의 확장이 시작되는 순간으로 연기됩니다. 첫 번째 주기의 확장의 시작, 또는 표준 모델의 경우 유일한 주기의 시작이 세계 창조의 순간이라는 관점을 취할 수 있으며, 따라서 이전에 무슨 일이 일어났는지에 대한 질문을 할 수 있습니다. 이것은 과학적 연구의 범위를 벗어납니다. 그러나 아마도 내 생각에는 더 많은 것이 합법적이고 유익한 것처럼 과학적 연구물질 세계와 공간-시간. 동시에 분명히 창조 행위가 설 자리는 없지만 존재의 신성한 의미에 대한 기본적인 종교적 개념은 과학의 영향을 받지 않고 과학 외부에 있습니다.

나는 논의 중인 문제와 관련된 두 가지 대안적 가설을 알고 있습니다. 내가 보기에 그 중 하나는 1966년에 처음으로 표현되었으며 후속 작업에서 여러 번 수정되었습니다. 이것은 "시간의 화살의 회전" 가설입니다. 이른바 가역성 문제와 밀접한 관련이 있다.

이미 썼듯이 자연에는 완전히 되돌릴 수 있는 과정이 없습니다. 마찰, 열전달, 발광, 화학 반응, 삶의 과정은 과거와 미래의 현저한 차이인 비가역성을 특징으로 합니다. 일종의 촬영을 하면 되돌릴 수 없는 과정그런 다음 반대 방향으로 영화를 시작하면 실제로 일어날 수 없는 일을 화면에서 볼 수 있습니다(예: 관성에 의해 회전하는 플라이휠은 회전 속도를 높이고 베어링이 냉각됨). 정량적으로 비가역성은 엔트로피의 단조로운 증가로 표현됩니다. 동시에 모든 신체의 일부인 원자, 전자, 원자핵 등. 시간의 완전한 가역성을 갖는 역학의 법칙(양자, 여기서는 중요하지 않음)에 따라 움직입니다(양자장 이론에서 - 동시 CP 반사 사용, 첫 번째 부분 참조). 운동 방정식의 대칭과 함께 시간의 두 방향(그들이 말하는 "시간의 화살"의 존재)의 비대칭은 오랫동안 통계 역학의 창시자들의 관심을 끌었다. 이 문제에 대한 논의는 지난 세기의 마지막 수십 년 동안 시작되었으며 때때로 매우 격렬했습니다. 모든 사람을 어느 정도 만족시킨 해결책은 비대칭이 운동의 초기 조건과 "무한하게 먼 과거의" 모든 원자 및 장의 위치 때문이라는 가설로 구성되었습니다. 이러한 초기 조건은 잘 정의된 의미에서 "임의"여야 합니다.

내가 제안한 바와 같이(1966년과 1980년에 더 명확하게), 구별되는 시점을 가진 우주론에서 이러한 무작위 초기 조건무한히 먼 과거(t -> - ∞)가 아니라 이 구별되는 지점(t = 0)으로.

그런 다음 이 지점에서 자동으로 엔트로피는 최소값을 갖게 되며 시간이 지남에 따라 엔트로피에서 멀어지거나 앞으로 이동할수록 엔트로피가 증가합니다. 이것이 내가 "시간의 화살의 회전"이라고 부르는 것입니다. 시간의 화살표가 역전되면 정보를 포함한 모든 과정(생명 과정 포함)이 역전되기 때문에 역설이 발생하지 않습니다. 내가 아는 한 시간의 화살의 역전에 관한 위의 아이디어는 과학계에서 인정받지 못했습니다. 하지만 그것들은 나에게 흥미로워 보인다.

시간의 화살의 회전은 운동 방정식에 내재된 세계의 우주론적 그림에서 시간의 두 방향의 대칭을 복원합니다!

1966-1967년. CPT 반사는 시간 화살표의 중심점에서 발생한다고 가정했습니다. 이 가정은 바리온 비대칭에 대한 나의 연구의 출발점 중 하나였습니다. 여기에서 나는 또 다른 가설을 제시할 것입니다(Kirzhnits, Linde, Gut, Turner 및 다른 사람들은 손을 가졌습니다. 여기서 나는 시간의 화살이 돌고 있다는 말만 소유합니다).

현대 이론에서는 진공이 다양한 상태로 존재할 수 있다고 가정합니다. 거대한 양의 에너지 밀도(유효 우주 상수)로 불안정합니다. 후자의 상태를 "거짓 진공"이라고 합니다.

이러한 이론에 대한 일반 상대성 이론의 해법 중 하나는 다음과 같습니다. 우주는 닫혀있다. 각 순간은 유한 체적의 "초구"입니다(초구는 구의 2차원 표면의 3차원 유사체입니다. 3차원 공간). 하이퍼스피어의 반경은 특정 시간(t = 0으로 표시)에서 최소 유한 값을 가지며 이 지점에서 시간이 지남에 따라 앞뒤로 증가합니다. 엔트로피는 거짓 진공(일반적으로 모든 진공에 대해)에 대해 0과 같으며 점 t = 0으로부터의 거리에 따라 시간이 지남에 따라 거짓 진공의 붕괴로 인해 증가하여 안정적인 상태로 전달됩니다. 진정한 진공. 따라서 지점 t = 0에서 시간의 화살표가 회전합니다(그러나 반사 지점에서 무한 압축이 필요한 우주론적 CPT 대칭이 없음). CPT 대칭의 경우와 마찬가지로 여기에서 보존된 모든 전하는 0과 같습니다(사소한 이유로 - t = 0에서 진공 상태). 따라서 이 경우 CP 불변성 위반으로 인해 관찰된 바리온 비대칭의 동적 모양도 가정해야 합니다.

우주의 선사 시대에 대한 대안 가설은 사실 우주는 하나가 아니고 둘이 아니라(단어 의미에서 - 시간 화살표의 회전 가설에서와 같이) 근본적으로 다른 집합이 있다는 것입니다. 어떤 "기본" 공간(또는 그 구성 입자, 이것은 아마도 그것을 표현하는 또 다른 방법일 수 있음)에서 발생합니다. 다른 우주와 기본 공간은 특히 "우리"우주와 비교하여 다른 수의 "거시적"공간적 및 시간적 차원 - 좌표 (우리 우주에는 세 가지가 있습니다 공간 및 동시 차원; 다른 우주에서는 다를 수 있습니다!) 인용 부호로 묶인 형용사 "거시적"에 특별한주의를 기울이지 마십시오. 그것은 대부분의 측정이 압축된다는 "압밀화" 가설과 관련이 있습니다. 매우 작은 규모로 자체적으로 폐쇄되었습니다.

"메가 우주"의 구조

서로 다른 우주 사이에는 인과 관계가 없다고 가정합니다. 이것이 그들의 해석을 별개의 우주로 정당화하는 것입니다. 나는 이 거대한 구조를 "메가 유니버스"라고 부른다. 몇몇 저자는 그러한 가설의 변형에 대해 논의했습니다. 특히, 닫힌(거의 초구형) 우주의 다중 탄생 가설은 Ya.B. 젤도비치.

메가 유니버스의 아이디어는 매우 흥미롭습니다. 아마도 진실은 바로 이 방향에 있을 것입니다. 그러나 나에게 이러한 구성 중 일부에는 다소 기술적인 성격의 모호함이 있습니다. 다른 공간 영역의 조건이 완전히 다르다고 가정하는 것은 완벽하게 허용됩니다. 그러나 자연의 법칙은 어디에서나 항상 동일해야 합니다. 자연은 크로켓 게임의 규칙을 임의로 변경한 캐롤의 이상한 나라의 앨리스에 나오는 여왕과 같을 수 없습니다. 존재는 게임이 아닙니다. 나의 의심은 시공간의 연속성의 단절을 인정하는 가설과 관련이 있다. 그러한 프로세스가 허용됩니까? 그것들은 '존재의 조건'이 아니라 단절점에서 자연법칙을 위반한 것이 아닌가? 거듭 말씀드리지만 이것이 정당한 문제인지 확신할 수 없습니다. 아마도 다시 페르미온 수의 보존 문제에서처럼, 나는 너무 좁은 관점에서 진행합니다. 또한 연속성의 중단 없이 우주의 탄생이 일어난다는 가설을 충분히 생각할 수 있습니다.

많은, 아마도 무한한 수의 다른 우주의 탄생이 자발적으로 발생하고 우리를 둘러싼 우주가 생명과 마음의 출현 조건에 의해 정확히 많은 세계 중에서 선택된다는 가정을 "인류적 원리"라고 불렀습니다. (AP). Zeldovich는 자신이 알고 있는 팽창하는 우주의 맥락에서 AP에 대한 첫 번째 연구는 Idlis(1958)에 속한다고 씁니다. 다가 우주의 개념에서 인간적 원리도 역할을 할 수 있지만 연속적인 주기 또는 해당 지역 간의 선택에 대한 것입니다. 이 가능성은 내 작업 "우주의 다가 모델"에서 논의됩니다. 다중 시트 모델의 어려움 중 하나는 "블랙홀"의 형성과 그 병합이 압축 단계에서 대칭을 깨뜨리고 다음 주기의 조건이 고도로 조직화된 구조의 형성에 적합한지 여부가 완전히 불분명하다는 것입니다. . 반면에 충분히 긴 주기에서는 중입자의 붕괴와 블랙홀의 증발 과정이 발생하여 모든 밀도 불균일성을 매끄럽게 만듭니다. 블랙홀의 형성과 불균일성의 평탄화라는 이 두 가지 메커니즘의 결합된 작용이 "매끄러운" 주기와 더 "교란된" 주기의 연속적인 변화가 있다는 사실로 이어진다고 생각합니다. 우리의 주기는 블랙홀이 형성되지 않은 "부드러운" 주기가 선행된 것으로 추정됩니다. 명확성을 위해 우리는 시간 화살표의 전환점에서 "거짓" 진공이 있는 닫힌 우주를 고려할 수 있습니다. 이 모델의 우주 상수는 0으로 간주할 수 있으며 압축에 의한 팽창의 변화는 단순히 일반 물질의 상호 인력으로 인해 발생합니다. 사이클의 지속 시간은 각 사이클에서 엔트로피의 성장으로 인해 증가하고 주어진 수를 초과하여(무한대 경향이 있음) 양성자의 붕괴 및 "블랙홀"의 증발 조건이 충족됩니다.

다변수 모델은 소위 큰 수의 역설에 대한 답변을 제공합니다(또 다른 가능한 설명은 "팽창"의 긴 단계를 제안하는 Guth 및 기타의 가설에 있습니다. 18장 참조).

멀리 떨어진 구상성단의 외곽에 있는 행성. 아티스트 © 돈 딕슨

왜 총 수물론 유한한 부피의 우주에서 양성자와 광자의 수는 엄청나게 큽니다. 그리고 "개방형" 버전을 언급하는 이 질문의 또 다른 형태 - Lobachevsky의 무한한 세계의 해당 영역에서 입자의 수가 왜 그렇게 많은가요? 부피는 A3 정도입니다(A는 곡률 반경)?

다중 시트 모델이 제공하는 답변은 매우 간단합니다. t = 0이라는 순간부터 많은 사이클이 지났다고 가정하고, 각 사이클 동안 엔트로피(즉, 광자의 수)가 증가하고 이에 따라 각 사이클에서 증가하는 중입자 과잉이 생성되었다고 가정합니다. 주어진 주기에서 우주 팽창의 초기 단계의 역학에 의해 결정되기 때문에 각 주기의 광자 수에 대한 바리온 수의 비율은 일정합니다. 순간 t = 0 이후의 총 사이클 수는 관찰된 광자와 중입자의 수가 얻어지는 것과 같습니다. 그들의 수의 증가는 다음에서 발생하기 때문에 기하학적 진행, 그러면 필요한 주기 수에 대해 그렇게 큰 값도 얻지 못합니다.

1982년 내 연구의 부수적인 결과는 블랙홀의 중력 합체 확률에 대한 공식입니다(Zeldovich와 Novikov의 책에 있는 추정치를 사용).

상상력을 자극하는 또 다른 가능성, 또는 오히려 꿈은 다중 잎 모델과 관련이 있습니다. 아마도 고도로 조직화된 마음은 한 주기 동안 수십억 년을 발전시켜 다음 주기에서 상속자에게 가장 가치 있는 정보의 일부를 인코딩된 형식으로 전송할 방법을 찾을 수 있습니다. 초고밀도 상태의 시대?.. 유추 - 생명체에 의한 대대로 전승 유전 정보, 수정된 세포 핵의 염색체에 "압축"되고 암호화됩니다. 물론 이 기회는 절대적으로 환상적이며 나는 감히 그것에 대해 글을 쓰지 않았습니다. 과학 기사, 그러나 이 책의 페이지에서 스스로에게 자유를 주었다. 그러나 이 꿈과 상관없이 우주의 다가모형이라는 가설은 세계관 철학적 계획에서 중요한 것 같다.

친애하는 방문자!

작업이 비활성화되었습니다. 자바스크립트... 브라우저에서 스크립트를 켜면 사이트의 전체 기능을 볼 수 있습니다!

우리가 관찰하는 우주에는 상당히 명확한 경계가 있다는 것을 알고 계셨습니까? 우리는 우주를 무한하고 이해할 수 없는 것과 연관시키는 데 익숙합니다. 하지만 현대 과학우주의 "무한"이라는 질문에 대한 질문은 그러한 "명백한" 질문에 대해 완전히 다른 대답을 제공합니다.

현대 개념에 따르면 관측 가능한 우주의 크기는 약 457억 광년(또는 14.6기가파섹)입니다. 그러나이 숫자는 무엇을 의미합니까?

가장 먼저 떠오르는 질문 평범한 사람에게- 어떻게 우주가 전혀 무한하지 않을 수 있습니까? 우리 주변에 존재하는 모든 것을 담는 그릇에 경계가 없어야 한다는 것은 의심의 여지가 없어 보일 것입니다. 이러한 경계가 존재한다면 무엇입니까?

우주 비행사가 우주의 경계로 날아갔다고 가정해 봅시다. 그는 그의 앞에 무엇을 보게 될까요? 단단한 벽? 방화벽? 그리고 그 뒤에 무엇이 있습니까 - 공허함? 또 다른 우주? 그러나 공허함이나 다른 우주가 우리가 우주의 경계에 있다는 것을 의미할 수 있습니까? 결국 이것은 "아무것도"가 없다는 것을 의미하지 않습니다. 공허와 또 다른 우주도 "무언가"입니다. 그러나 우주는 절대적으로 모든 "무언가"를 포함하는 것입니다.

우리는 절대적인 모순에 도달합니다. 우주의 경계는 우리에게 있어서는 안되는 것을 숨겨야한다는 것이 밝혀졌습니다. 또는 우주의 경계는 "무언가"에서 "모든 것"을 차단해야 하지만 이 "무언가"도 "모든 것"의 일부여야 합니다. 일반적으로 완전한 부조리입니다. 그렇다면 과학자들은 어떻게 우리 우주의 제한된 크기, 질량, 심지어 나이까지 주장할 수 있습니까? 이러한 값은 상상할 수 없을 정도로 크지만 여전히 유한합니다. 과학은 명백한 것과 논쟁하고 있습니까? 이를 다루기 위해 먼저 인간이 우주에 대한 현대적 이해를 갖게 된 경로를 추적해 보겠습니다.

경계 확장

태곳적부터 인간은 자신을 둘러싼 세계에 관심을 가져왔습니다. 세 마리의 고래와 고대인들이 우주를 설명하려는 다른 시도의 예를 들 필요는 없습니다. 원칙적으로, 결국 모든 것은 존재하는 모든 것의 기초가 지상의 궁창이라는 사실로 귀결되었습니다. 고대와 중세에도 천문학자들이 "정지된" 천구를 따라 움직이는 행성의 운동을 지배하는 법칙에 대한 광범위한 지식을 갖고 있었지만 지구는 우주의 중심으로 남아 있었습니다.

당연히 고대 그리스에서도 지구가 태양 주위를 돈다고 믿는 사람들이 있었습니다. 많은 세계와 우주의 무한성에 대해 말하는 사람들이 있었습니다. 그러나 이러한 이론에 대한 건설적인 정당성은 과학 혁명의 전환기에야 나타났습니다.

16세기에 폴란드의 천문학자 니콜라우스 코페르니쿠스는 우주에 대한 지식에서 최초의 중요한 돌파구를 마련했습니다. 그는 지구가 태양을 도는 행성 중 하나일 뿐임을 확고히 증명했습니다. 그러한 시스템은 천구에서 행성의 복잡하고 복잡한 운동에 대한 설명을 크게 단순화했습니다. 정지된 지구의 경우 천문학자들은 행성의 이러한 행동을 설명하기 위해 온갖 종류의 독창적인 이론을 고안해야 했습니다. 반면에 지구가 움직인다면 그러한 복잡한 움직임에 대한 설명이 자연스럽게 나옵니다. 이것이 "태양중심설"이라는 새로운 패러다임이 천문학에서 자리 잡은 방법입니다.

많은 태양

그러나 그 이후에도 천문학자들은 계속해서 우주를 '고정된 별의 구'로 한정했다. 19세기까지 그들은 별까지의 거리를 추정할 수 없었습니다. 수세기 동안 천문학자들은 지구의 공전 운동에 대한 별의 위치 편차를 감지하려고 시도했지만 실패했습니다. 연간 시차). 그 시대의 도구는 그러한 정확한 측정을 허용하지 않았습니다.

마침내 1837년에 러시아-독일 천문학자 Vasily Struve가 시차를 측정했습니다. 이것은 우주의 규모를 이해하는 새로운 단계를 의미했습니다. 이제 과학자들은 별들이 태양과 멀리 떨어져 있다고 안전하게 말할 수 있습니다. 그리고 이제부터 우리의 빛은 모든 것의 중심이 아니라 끝없는 성단의 동등한 "거주자"입니다.

천문학자들은 별까지의 거리가 정말 어마어마하다는 것이 밝혀졌기 때문에 우주의 규모를 이해하는 데 훨씬 더 가까워졌습니다. 이에 비하면 행성의 궤도 크기도 하찮아 보였다. 다음으로, 별들이 어떻게 집중되어 있는지 이해하는 것이 필요했습니다.

많은 은하수

유명한 철학자 임마누엘 칸트는 1755년에 우주의 대규모 구조에 대한 현대적 이해의 기초를 예상했습니다. 그는 우리 은하가 거대한 회전하는 별 무리라고 가정했습니다. 차례로, 관찰된 성운의 대부분은 또한 더 멀리 떨어진 "은하수"인 은하입니다. 그럼에도 불구하고, 20세기까지 천문학자들은 모든 성운이 별 형성의 근원이며 우리은하의 일부라는 사실을 고수했습니다.

천문학자들이 은하계 사이의 거리를 측정하는 방법을 배우면서 상황이 바뀌었습니다. 이 유형의 별의 절대 광도는 변동성 기간에 엄격하게 의존합니다. 그들의 절대 광도와 가시 광선을 비교하면 높은 정확도로 거리를 결정할 수 있습니다. 이 방법은 20세기 초 Einar Hertzrung과 Harlow Shelpy에 의해 개발되었습니다. 덕분에 1922년 소비에트 천문학자 에른스트 에픽(Ernst Epik)은 안드로메다까지의 거리를 결정했는데, 이는 은하수 크기보다 10배나 큰 것으로 판명되었습니다.

Edwin Hubble은 Epic의 노력을 계속했습니다. 그는 다른 은하들에 있는 세페이드의 밝기를 측정함으로써 그들까지의 거리를 측정하고 그것을 스펙트럼의 적색편이와 비교했습니다. 그래서 1929년에 그는 그의 유명한 법칙을 개발했습니다. 그의 작업은 은하수가 우주의 가장자리라는 확고한 개념을 확실히 반박했습니다. 그것은 이제 한때 그것의 필수적인 부분으로 간주되었던 많은 은하들 중 하나였습니다. 칸트의 가설은 발전된 지 거의 2세기 후에 확인되었습니다.

나중에 허블이 발견한 관찰자로부터 은하의 거리와 관찰자로부터 은하가 제거되는 속도 사이의 연결은 우주의 대규모 구조에 대한 완전한 그림을 구성하는 것을 가능하게 했습니다. 은하계는 그 중 하찮은 부분에 불과하다는 것이 밝혀졌습니다. 그들은 클러스터로, 클러스터에서 슈퍼 클러스터로 연결되었습니다. 차례로, 초은하단은 우주에서 알려진 가장 큰 구조인 필라멘트와 벽으로 접힙니다. 거대한 초공극()에 인접한 이러한 구조는 에 알려진 대규모 구조를 구성합니다. 이 순간, 우주.

겉보기 무한대

위로부터 불과 몇 세기 만에 과학은 점차 지구 중심주의에서 우주에 대한 현대적 이해로 도약했습니다. 그러나 이것은 오늘날 우리가 우주를 제한하는 이유에 대한 답을 제공하지 않습니다. 결국, 지금까지 그것은 우주의 규모에 관한 것이지 그 본질에 관한 것이 아니 었습니다.

우주의 무한성을 입증하기로 결정한 최초의 사람은 아이작 뉴턴이었습니다. 만유인력의 법칙을 발견한 그는 공간이 유한하다면 그녀의 모든 몸이 조만간 하나의 전체로 합쳐질 것이라고 믿었습니다. 그 전에 누군가가 우주의 무한성에 대한 아이디어를 표현했다면 그것은 독점적으로 철학적 인 맥락이었습니다. 어떠한 과학적 근거도 없이. 예를 들어 지오다노 브루노가 있습니다. 그건 그렇고, 칸트처럼 그는 수세기 동안 과학보다 앞서있었습니다. 그는 별이 먼 태양이고 행성이 별 주위를 돈다고 선언한 최초의 사람이었습니다.

무한이라는 사실 자체가 너무나 정당하고 명백한 것처럼 보이지만 20세기 과학의 전환점은 이 "진실"을 뒤흔들었습니다.

정지 우주

현대 우주 모델의 개발을 향한 첫 번째 중요한 단계는 Albert Einstein에 의해 이루어졌습니다. 유명한 물리학자는 1917년에 자신의 정지 우주 모델을 소개했습니다. 이 모델은 같은 해에 그가 개발한 일반 상대성 이론에 기반을 두고 있습니다. 그의 모델에 따르면 우주는 시간이 무한하고 공간이 유한합니다. 그러나 앞서 언급했듯이 Newton에 따르면 유한한 크기의 우주는 붕괴되어야 합니다. 이를 위해 아인슈타인은 멀리 있는 물체의 중력을 보상하는 우주 상수를 도입했습니다.

역설적으로 들리겠지만 아인슈타인은 우주의 유한성을 제한하지 않았습니다. 그의 생각에 우주는 초구의 닫힌 껍질입니다. 비유는 예를 들어 지구 또는 지구와 같은 일반적인 3차원 구의 표면입니다. 여행자가 지구 주위를 아무리 많이 여행하더라도 그는 결코 지구 가장자리에 도달하지 못할 것입니다. 그러나 이것이 지구가 무한하다는 것을 의미하지는 않습니다. 여행자는 단순히 여행을 시작한 곳으로 돌아갈 것입니다.

하이퍼스피어의 표면에서

마찬가지로 우주선에서 아인슈타인의 우주를 극복한 우주 방랑자는 지구로 돌아올 수 있습니다. 이때만 방랑자는 구의 2차원 표면을 따라 이동하지 않고 하이퍼스피어의 3차원 표면을 따라 이동합니다. 이것은 우주가 유한한 부피를 가지며 따라서 유한한 수의 별과 질량을 가진다는 것을 의미합니다. 그러나 우주에는 경계나 중심이 없습니다.

아인슈타인은 그의 유명한 이론에서 공간, 시간 및 중력을 연결하여 그러한 결론에 도달했습니다. 그 전에는 이러한 개념이 별개의 것으로 간주되어 우주 공간이 순전히 유클리드였습니다. 아인슈타인은 중력 자체가 시공간의 곡률임을 증명했습니다. 이것은 고전적인 뉴턴 역학과 유클리드 기하학에 기초한 우주의 본질에 대한 초기 아이디어를 근본적으로 바꾸었습니다.

확장하는 우주

"새로운 우주"의 발견자 자신도 망상을 모르는 사람은 아니었습니다. 아인슈타인은 우주를 공간으로 제한했지만 그는 계속해서 우주를 정적인 것으로 간주했습니다. 그의 모델에 따르면 우주는 영원했고 그 크기는 항상 동일하게 유지됩니다. 1922년 소련의 물리학자 Alexander Fridman은 이 모델을 크게 확장했습니다. 그의 계산에 따르면 우주는 전혀 고정되어 있지 않습니다. 시간이 지남에 따라 확장되거나 축소될 수 있습니다. 프리드먼이 동일한 상대성 이론에 기초하여 그러한 모델에 이르렀다는 점은 주목할 만하다. 그는 우주 상수를 우회하여 이 이론을 더 정확하게 적용할 수 있었습니다.

알버트 아인슈타인은 이 "수정"을 즉시 수락하지 않았습니다. 앞서 언급한 허블 발견은 이 새로운 모델을 구출했습니다. 은하의 산란은 우주 팽창의 사실을 의심의 여지없이 증명했습니다. 그래서 아인슈타인은 자신의 실수를 인정해야 했습니다. 이제 우주에는 팽창 속도를 특징 짓는 허블 상수에 엄격하게 의존하는 특정 연령이 있습니다.

우주론의 추가 발전

과학자들이 이 문제를 해결하려고 노력하면서 우주의 다른 많은 중요한 구성 요소가 발견되었고 다양한 모델이 개발되었습니다. 그래서 1948년에 Georgy Gamow는 "뜨거운 우주에 관한" 가설을 도입했는데, 이는 나중에 빅뱅 이론으로 바뀝니다. 1965년 발견은 그의 추측을 확인시켜주었다. 이제 천문학자들은 우주가 투명해지는 순간부터 내려온 빛을 관찰할 수 있게 되었습니다.

1932년 Fritz Zwicky가 예측한 암흑 물질은 1975년에 확인되었습니다. 암흑 물질은 실제로 은하계, 은하단 및 우주 자체의 존재 자체를 전체적으로 설명합니다. 그래서 과학자들은 우주 질량의 대부분이 완전히 보이지 않는다는 것을 배웠습니다.

마침내 1998년 까지의 거리를 연구하던 중 우주가 가속도로 팽창하고 있다는 사실이 밝혀졌다. 과학의 이 다음 전환점은 우주의 본질에 대한 현대적 이해를 일으켰습니다. 아인슈타인이 도입하고 프리드먼이 논박한 우주론적 계수는 우주 모델에서 다시 제자리를 찾았습니다. 우주 계수(우주 상수)의 존재는 가속 팽창을 설명합니다. 우주 상수의 존재를 설명하기 위해 우주 질량의 대부분을 포함하는 가상의 장이라는 개념이 도입되었습니다.

관측 가능한 우주의 크기에 대한 현재의 이해

우주의 현재 모델은 ΛCDM 모델이라고도 합니다. 문자 "Λ"는 우주의 가속 팽창을 설명하는 우주 상수의 존재를 나타냅니다. "CDM"은 우주가 차가운 암흑 물질로 가득 차 있다는 것을 의미합니다. 최근 연구에 따르면 허블상수는 약 71(km/s)/Mpc로 우주의 나이 137억5000만년에 해당한다. 우주의 나이를 알면 관측 가능한 영역의 크기를 추정할 수 있습니다.

상대성 이론에 따르면 어떤 물체에 대한 정보도 빛의 속도(299792458m/s)보다 빠른 속도로 관찰자에게 도달할 수 없습니다. 관찰자는 대상뿐만 아니라 과거도 본다는 것이 밝혀졌습니다. 물체에서 멀어질수록 더 먼 과거가 보입니다. 예를 들어, 달을 보면 1초 전의 모습, 8분 전의 태양, 수백만 년 전 가장 가까운 별(년, 은하계) 등을 볼 수 있습니다. 아인슈타인의 고정 모델에서 우주에는 연령 제한이 없습니다. 즉, 관측 가능한 영역도 무제한입니다. 점점 더 발전된 천문 장비로 무장한 관찰자는 점점 더 먼 고대의 물체를 관찰하게 될 것입니다.

우리는 우주의 현대 모델과 다른 그림을 가지고 있습니다. 그녀에 따르면 우주에는 나이가 있고 따라서 관찰의 한계가 있습니다. 즉, 우주가 탄생한 이래 광자는 137억 5천만 광년 이상의 거리를 여행할 시간이 없었을 것입니다. 관측 가능한 우주는 반경 137억 5천만 광년의 구형 영역에 의해 관찰자로부터 제한된다고 말할 수 있습니다. 그러나 이것은 사실이 아닙니다. 우주 공간의 확장을 잊지 마십시오. 광자가 관찰자에게 도달할 때까지 그것을 방출한 물체는 우리로부터 457억 sv가 될 것입니다. 연령. 이 크기는 입자의 지평이며 관측 가능한 우주의 경계입니다.

수평선 너머

따라서 관측 가능한 우주의 크기는 두 가지 유형으로 나뉩니다. 허블 반경(137억 5000만 광년)이라고도 하는 가시적 크기. 그리고 입자의 지평선이라고 불리는 실제 크기(457억 광년). 기본적으로 이 두 지평은 우주의 실제 크기를 전혀 나타내지 않습니다. 첫째, 공간에서 관찰자의 위치에 따라 달라집니다. 둘째, 시간이 지남에 따라 변합니다. ΛCDM 모델의 경우 입자 지평선은 허블 지평선보다 빠른 속도로 확장됩니다. 이러한 추세가 미래에도 바뀔 것인가에 대한 질문에 현대과학은 답을 주지 못하고 있다. 그러나 우주가 가속으로 계속 팽창한다고 가정하면 조만간 우리가 보고 있는 모든 물체가 "시야"에서 사라질 것입니다.

현재 천문학자들이 관찰하는 가장 먼 빛은 마이크로파 배경 복사입니다. 과학자들은 그것을 들여다보면 우주가 빅뱅 이후 38만 년 전의 모습으로 보입니다. 그 순간 우주는 너무 식어서 자유 광자를 방출할 수 있었고, 이는 오늘날 전파 망원경의 도움으로 포착되었습니다. 그 당시 우주에는 별이나 은하가 없었고 수소, 헬륨 및 기타 원소의 미미한 양의 연속적인 구름 만있었습니다. 이 구름에서 관찰된 불균일성으로 인해 이후에 은하단이 형성될 것입니다. 유물 방사선의 불균일성으로 형성된 물체는 정확히 입자 지평선에 가장 가까운 위치에 있음이 밝혀졌습니다.

진정한 경계

우주가 사실인지 여부에 관계없이 관찰할 수 없는 경계는 여전히 사이비 과학적 추측의 주제입니다. 어떤 식 으로든 모든 사람은 우주의 무한대에 수렴하지만이 무한대를 완전히 다른 방식으로 해석합니다. 어떤 사람들은 우주가 다차원적이라고 생각하는데, 여기서 우리의 "로컬" 3차원 우주는 그 층 중 하나일 뿐입니다. 다른 사람들은 우주가 프랙탈이라고 말합니다. 즉, 우리의 지역 우주는 다른 것의 입자로 판명될 수 있습니다. 닫힌, 열린, 평행 우주, 웜홀이 있는 다중 우주의 다양한 모델을 잊지 마십시오. 그리고 그 수는 인간의 상상력에 의해서만 제한되는 매우 다양한 버전이 있습니다.

그러나 차가운 사실주의를 켜거나 단순히 이러한 모든 가설에서 벗어나면 우리 우주가 모든 별과 은하의 무한한 균질 저장소라고 가정할 수 있습니다. 더욱이 우리로부터 수십억 기가파섹이더라도 아주 먼 지점에서는 모든 조건이 정확히 동일할 것입니다. 이 시점에서 가장자리에 동일한 유물 방사선을 가진 입자와 허블 구가 정확히 동일한 지평선이 있을 것입니다. 주변에는 같은 별과 은하가 있을 것입니다. 흥미롭게도 이것은 우주의 팽창과 모순되지 않습니다. 결국 팽창하는 것은 우주만이 아니라 그 공간 자체입니다. 빅뱅의 순간에 우주가 한 점에서 일어났다는 사실은 그 당시에는 무한히 작았던(거의 0에 가까운) 크기가 이제는 상상할 수 없을 정도로 큰 크기로 바뀌었다는 것을 말해줍니다. 앞으로 우리는 관측 가능한 우주의 규모를 명확하게 이해하기 위해 바로 이 가설을 사용할 것입니다.

시각적 표현

다양한 소스는 사람들이 우주의 규모를 이해할 수 있도록 모든 종류의 시각적 모델을 제공합니다. 그러나 우주가 얼마나 큰지 깨닫는 것만으로는 충분하지 않습니다. 허블 지평선과 입자 지평선과 같은 개념이 실제로 어떻게 나타나는지 이해하는 것이 중요합니다. 이를 위해 모델을 단계별로 상상해 보겠습니다.

현대 과학은 우주의 "외부" 영역에 대해 모른다는 것을 잊어버리자. 다중우주, 프랙탈 우주 및 그 다른 "종류"의 버전을 버리고 단순히 무한하다고 상상합니다. 앞서 언급했듯이 이것은 그녀의 공간 확장과 모순되지 않습니다. 물론, 우리는 허블 구체와 입자 구체가 각각 137억 5천만 광년과 457억 광년이라는 사실을 고려할 것입니다.

우주의 규모

START 버튼을 누르고 미지의 새로운 세계를 발견하세요!
먼저 보편척도가 얼마나 큰지 깨달아 봅시다. 지구 주위를 여행했다면 지구가 우리에게 얼마나 큰지 상상할 수 있습니다. 이제 우리 행성이 축구장의 절반 크기인 수박-태양 주위를 도는 메밀 알갱이로 상상해 봅시다. 이 경우 해왕성의 궤도는 작은 도시의 크기, 달에 대한 영역, 화성에 대한 태양의 영향 경계 영역에 해당합니다. 화성이 메밀보다 크듯이 우리 태양계가 지구보다 훨씬 더 크다는 것이 밝혀졌습니다! 그러나 이것은 시작에 불과합니다.

이제이 메밀이 우리 시스템이 될 것이라고 상상해 봅시다. 그 크기는 대략 1 파섹과 같습니다. 그러면 은하수는 축구장 두 개 크기가 됩니다. 그러나 이것으로도 충분하지 않습니다. 은하수를 센티미터 크기로 줄여야 합니다. 그것은 검은색 은하계 공간의 한가운데에 있는 소용돌이에 싸인 커피 거품과 다소 비슷할 것입니다. 20cm 떨어진 곳에는 안드로메다 성운과 같은 나선 "부스러기"가 있습니다. 그들 주위에는 우리 지역 성단의 작은 은하 떼가 있을 것입니다. 우리 우주의 겉보기 크기는 9.2km입니다. 우리는 보편적 차원을 이해하게 되었습니다.

보편적인 거품의 내부

그러나 규모 자체를 이해하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 우주의 역학을 이해하는 것이 중요합니다. 은하수가 센티미터 지름을 갖는 거인으로 우리 자신을 상상해보십시오. 방금 언급했듯이, 우리는 반지름이 4.57이고 지름이 9.24km인 구 안에 있습니다. 우리가 이 구체 안을 맴돌 수 있다고 상상해 봅시다. 메가파섹 전체를 순식간에 극복하고 여행할 수 있습니다. 우리 우주가 무한하다면 무엇을 보게 될까요?

물론 우리 앞에는 무수히 많은 종류의 은하가 있을 것입니다. 타원형, 나선형, 불규칙. 일부 지역은 그들로 가득 차 있고 다른 지역은 비어 있습니다. 주요 특징은 시각적으로 우리가 움직이지 않는 동안 모두 움직이지 않는다는 것입니다. 그러나 우리가 한 발짝 내딛는 순간, 은하계 자체가 움직이기 시작할 것입니다. 예를 들어, 우리가 센티미터 은하수에서 미세한 태양계를 식별할 수 있다면 그 발전을 관찰할 수 있을 것입니다. 우리 은하에서 600미터 떨어진 곳에서 우리는 원시성 태양과 형성 당시의 원시행성 원반을 보게 될 것입니다. 그것에 접근하면 지구가 어떻게 나타나고 생명이 발생하며 사람이 나타나는지 볼 수 있습니다. 같은 방식으로 우리는 은하가 멀어지거나 접근함에 따라 은하가 어떻게 변이하고 움직이는지 알게 될 것입니다.

따라서 우리가 더 멀리 있는 은하를 볼수록 우리에게 더 오래된 은하가 될 것입니다. 따라서 가장 먼 은하계는 우리로부터 1300m 이상 떨어져 있으며 1380m 방향에서 유물 방사선을 볼 수 있습니다. 사실, 이 거리는 우리에게 상상의 거리일 것입니다. 그러나 유물 방사선에 가까워질수록 흥미로운 그림을 보게 됩니다. 당연히 우리는 은하가 원래의 수소 구름에서 어떻게 형성되고 발전할지 관찰할 것입니다. 이렇게 형성된 은하 중 하나에 도달하면 1.375km가 아니라 4.57km를 모두 넘었음을 이해할 수 있습니다.

축소

결과적으로 우리는 규모를 더욱 키울 것입니다. 이제 주먹에 전체 보이드와 벽을 배치할 수 있습니다. 이것은 우리를 빠져 나올 수없는 다소 작은 거품에 넣을 것입니다. 거품 가장자리에 있는 물체까지의 거리가 가까워질수록 증가할 뿐만 아니라 가장자리 자체가 무한히 드리프트됩니다. 이것이 관측 가능한 우주 크기의 요점입니다.

우주가 아무리 크더라도 관찰자에게는 항상 제한된 거품으로 남을 것입니다. 관찰자는 항상 이 거품의 중심에 있을 것입니다. 사실, 관찰자는 그 중심입니다. 거품 가장자리에 있는 물체에 접근하려고 하면 관찰자는 중심을 이동할 것입니다. 물체에 접근함에 따라 이 물체는 거품의 가장자리에서 점점 더 멀리 이동하고 동시에 변경됩니다. 예를 들어, 형태가 없는 수소 구름에서 본격적인 은하 또는 더 나아가 은하단으로 변할 것입니다. 또한 주변 공간 자체가 변경됨에 따라 이 개체에 대한 경로가 가까워질수록 증가합니다. 이 개체에 도달하면 거품 가장자리에서 중심으로만 이동합니다. 우주의 가장자리에서 유물 방사선도 깜박입니다.

우리가 우주가 계속해서 가속된 속도로 팽창할 것이라고 가정하고 거품의 중심에 있고 앞으로 수십억, 수조, 심지어 더 높은 차수의 시간 동안 휘감는 시간을 가정한다면 훨씬 더 흥미로운 그림을 보게 될 것입니다. 우리의 거품도 크기가 커질 것이지만, 그 돌연변이 구성 요소는 이 거품의 가장자리를 떠나 더 빨리 우리에게서 멀어질 것입니다. 우주의 각 입자가 다른 입자와 상호 작용할 수 없는 외로운 거품에서 흩어져 방황할 때까지입니다.

따라서 현대 과학에는 우주의 실제 차원이 무엇이며 경계가 있는지 여부에 대한 정보가 없습니다. 그러나 우리는 관찰된 우주가 허블 반경(137억 5천만 광년)과 입자 반경(457억 광년)이라고 불리는 가시적이고 실제적인 경계를 가지고 있다는 것을 확실히 알고 있습니다. 이러한 경계는 공간에서 관찰자의 위치에 전적으로 의존하며 시간이 지남에 따라 확장됩니다. 허블 반지름이 빛의 속도로 엄격하게 확장되면 입자 지평선의 확장이 가속화됩니다. 입자 지평선의 가속이 더 계속되고 압축으로의 변화가 계속될 것인지에 대한 질문은 열려 있습니다.

우주론- 우주의 기원, 대규모 구조 및 진화를 연구하는 천문학 및 천체 물리학 섹션. 우주론에 대한 데이터는 주로 천체 관측에서 얻습니다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론(1915)은 현재 해석에 사용됩니다. 이 이론의 생성과 이에 상응하는 관찰의 실행은 1920년대 초에 우주론을 다수의 정확한 과학에 배치하는 것을 가능하게 했지만, 그 이전에는 오히려 철학의 한 분야였습니다. 이제 두 개의 우주론 학교가 등장했습니다. 경험론자들은 자신의 모델을 미개척 영역으로 외삽하지 않고 관찰 데이터를 해석하는 데 자신을 제한합니다. 이론가들은 단순함과 우아함을 위해 선택된 몇 가지 가설을 사용하여 관측 가능한 우주를 설명하려고 합니다. 빅뱅의 우주론적 모델은 이제 널리 알려져 있으며, 이에 따르면 우주의 팽창은 아주 조밀하고 뜨거운 상태에서 얼마 전에 시작되었습니다. 변화 없는시작도 끝도 없이 영원히 존재하는 우주의 모형. 우주 데이터

우주론 데이터는 실험 결과를 의미합니다그리고 넓은 시공간에서 우주 전체와 관련된 관찰. 생각할 수 있는 모든 우주론적 모델은 이러한 데이터를 충족해야 합니다. 우주론이 설명해야 하는 6가지 주요 관찰 사실이 있습니다.

1. 큰 규모에서 우주는 균질하고 등방성입니다. 은하와 그 성단은 공간에 고르게 분포되어 있고(균일하게), 그 움직임은 혼란스럽고 명확하게 정의된 방향이 없습니다(등방성). "지구를 세계의 중심에서 움직인다"는 코페르니쿠스의 원리는 천문학자들에 의해 태양계와 우리 은하계에 일반화되었으며, 이것도 꽤 평범한 것으로 판명되었습니다. 따라서 천문학자들은 은하와 은하단의 분포에 있어 작은 불규칙성을 제외하고 우주가 우리 가까이 있는 모든 곳에서 균질하다고 생각합니다.

2. 우주는 팽창하고 있다. 은하들은 서로 멀어지고 있습니다.

이것은 1929년 미국 천문학자 E. Hubble에 의해 발견되었습니다. 허블의 법칙에 따르면 은하가 멀수록 우리에게서 더 빨리 멀어집니다.그러나 이것이 우리가 우주의 중심에 있다는 것을 의미하지는 않습니다. 다른 은하에서 관찰자는 같은 것을 봅니다. 새로운 망원경의 도움으로 천문학자들은 허블보다 훨씬 더 멀리 우주를 탐구했지만 그의 법칙은 여전히 유효합니다.

3. 지구 주변의 공간은 배경 마이크로파로 가득 차 있습니다.

라디오 방출. 1965년에 발견되어 은하와 함께 우주론의 주요 대상이 되었습니다. 중요한 속성은 높은 등방성(방향으로부터의 독립성)으로, 이는 우주의 먼 지역과의 연결을 나타내고 높은 균질성을 확인합니다. 그것이 우리 은하의 복사라면, 그것은 그 구조를 반영할 것입니다. 그러나 풍선과 인공위성에 대한 실험은 이 방사선이 가장 높은 학위균질하고 온도가 약 3K인 절대 흑체의 복사 스펙트럼을 가지고 있습니다. 분명히 이것은 팽창의 결과 크게 냉각된 젊고 뜨거운 우주의 유물 복사입니다.

4. 지구의 나이, 운석, 가장 오래된 별은 적다

팽창 속도에서 계산한 우주의 나이보다 작습니다.허블의 법칙에 따르면 우주는 모든 곳에서 같은 속도로 팽창합니다. 허블 상수 H... 그것은 우주의 나이를 1로 추정하는 데 사용할 수 있습니다 / N... 현대 측정 N대략 우주의 나이로 이어집니다. 200억년. 운석의 방사성 붕괴 생성물에 대한 연구는 대략적인 나이를 제공합니다. 100억년, 가장 오래된 별은 약 100억년. 150억년. 1950년까지 은하까지의 거리는 과소평가되어 과대평가되었다. N그리고 지구의 나이보다 작은 우주의 작은 나이. 이 모순을 해결하기 위해 1948년 G. Bondy, T. Gold 및 F. Hoyle는 우주의 나이가 무한하며 팽창함에 따라 새로운 물질이 탄생한다는 고정 우주론 모델을 제안했습니다.

5. 가까운 별에서 가장 먼 은하에 이르기까지 관측 가능한 전체 우주에서 수소 원자 10개당 헬륨 원자 1개가 있습니다. 현지 조건이 모든 곳에서 그렇게 비슷할 수 있다는 것은 놀라운 일인 것 같습니다. 빅뱅 모델의 강점은 정확히 모든 곳에서 헬륨과 수소 사이의 동일한 비율을 예측한다는 것입니다.

6. 시공간적으로 우리에게서 멀리 떨어진 우주의 지역에는 우리 근처보다 더 활동적인 은하와 퀘이사가 있습니다. 이것은 우주의 진화를 나타내며 정지 우주 이론과 모순됩니다.

우주론적 모델

우주의 모든 우주론적 모델은 특정 중력 이론을 기반으로 합니다. 이러한 이론은 많지만 관찰된 현상을 만족시키는 이론은 극히 일부에 불과합니다. 뉴턴의 중력 이론은 태양계 내에서도 이를 만족시키지 못합니다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 1922년 러시아 기상학자 A. 프리드먼과 1927년 벨기에 수도원장이자 수학자 J. Lemaitre가 우주의 팽창을 수학적으로 기술한 것을 기반으로 관측과 가장 잘 일치합니다. 그들은 세계의 공간적 균질성과 등방성을 가정하는 우주론적 원리로부터 빅뱅 모델을 얻었다. 그들의 결론은 허블이 은하의 후퇴 속도와 거리 사이의 관계를 발견했을 때 확인되었습니다. G. Gamov가 만든 이 모델의 두 번째 중요한 예측은 빅뱅 시대의 잔재로 현재 관찰되는 유물 복사에 관한 것입니다. 다른 우주론적 모델은 이 등방성 배경 복사를 자연적으로 설명할 수 없습니다.핫 빅뱅. Friedmann-Lemaitre 우주론 모델에 따르면 우주는 빅뱅 당시에 발생했습니다. 200억 년 전, 그 팽창은 오늘날까지 계속되다가 점차 느려지고 있습니다. 폭발의 첫 순간에 우주의 물질은 무한한 밀도와 온도를 가졌습니다. 그러한 상태를 특이점이라고 합니다.

일반 상대성 이론에 따르면 중력은 실제 힘이 아니라 시공간의 곡률입니다. 물질의 밀도가 클수록 곡률이 더 강해집니다. 초기 특이점의 순간에도 곡률은 무한대였다. 시공간의 무한한 곡률을 다시 말해 우주의 모든 곳에서 최초의 순간에 물질과 공간이 동시에 폭발했다고 표현할 수 있습니다. 팽창하는 우주 공간의 부피가 증가함에 따라 그 안의 물질 밀도는 감소합니다. S. Hawking과 R. Penrose는 일반 상대성 이론을 초기 우주의 물리적 과정을 설명하는 데 적용할 수 있다면 과거에 확실히 단일 상태가 있었음을 증명했습니다.

과거의 파국적인 특이점을 피하기 위해서는 정지 우주 이론에서와 같이 물질의 자발적 연속 생성 가능성을 가정함으로써 물리학을 크게 변화시킬 필요가 있습니다. 그러나 천문학적 관측은 이에 대한 어떠한 근거도 제공하지 않습니다.

우리가 고려하는 초기 사건일수록 공간 규모가 더 작았습니다. 확장의 시작 부분에 접근하면 관찰자의 지평선이 축소됩니다(그림 1). 최초의 순간에는 규모가 너무 작아서 더 이상 일반 상대성 이론을 적용할 권리가 없습니다. 이러한 작은 규모의 현상을 설명하려면 양자 역학이 필요합니다. (센티미터... 양자 역학)... 그러나 중력의 양자 이론은 아직 존재하지 않으므로 사건이 발생하는 순간까지 아무도 모릅니다 10

–43 호출된 플랑크 시간(양자 이론의 아버지를 기리기 위해). 그 순간 물질의 밀도는 10이라는 놀라운 값에 도달했습니다. 90kg/cm3 , 우리 주변 신체의 밀도뿐만 아니라 비교할 수 없습니다 (10g / cm 미만 3 ), 그러나 원자핵의 밀도(약 10 12kg/cm3 ) - 실험실에서 사용할 수 있는 가장 높은 밀도. 따라서 현대 물리학에서 우주 팽창의 시작은 플랑크 시간입니다.

빅뱅 직후에 일어난 과정을 연구하면서 우리는 우리의 물리 이론이 여전히 매우 불완전하다는 것을 이해합니다. 초기 우주의 열적 진화는 핵 물리학이 아직 거의 알지 못하는 거대한 기본 입자인 강입자의 생산에 달려 있습니다. 이러한 입자 중 다수는 불안정하고 수명이 짧습니다. 스위스 물리학자 R. 하게돈은 질량이 증가하는 강입자가 매우 많을 수 있으며, 이는 10도 정도의 온도에서 풍부하게 형성될 수 있다고 믿습니다.

12 K, 거대한 복사 밀도가 입자와 반입자로 구성된 강입자 쌍을 생성했을 때. 이 과정은 과거에 온도 상승을 제한했어야 합니다.

또 다른 관점에 따르면, 거대한 소립자의 종류는 제한되어 있어 강입자 시대의 온도와 밀도는 무한한 값에 도달해야 했다. 원칙적으로 이것은 확인될 수 있습니다. 구성하는 강입자(쿼크)가 안정적인 입자였다면 일정 수의 쿼크와 반쿼크는 그 뜨거운 시대에서 살아남았을 것입니다. 그러나 쿼크에 대한 탐색은 헛수고였습니다. 불안정할 가능성이 큽니다. 센티미터 . 또한 ELEMENTARY PARTICLES를 참조하십시오.

우주 팽창의 첫 번째 밀리 초 후에 강한 (핵) 상호 작용이 결정적인 역할을 하지 않게 되었습니다. 온도가 너무 낮아서 원자핵이 더 이상 파괴되지 않았습니다. 추가 물리적 프로세스는 열 복사의 영향으로 가벼운 입자(예: 전자, 양전자, 중간자 및 중성미자)의 생성을 담당하는 약한 상호 작용에 의해 결정되었습니다. 팽창하는 동안 복사 온도가 약 10도까지 떨어졌을 때

10 K, 렙톤 쌍이 더 이상 생성되지 않고 거의 모든 양전자와 전자가 소멸되었습니다. 이전 시대에서 살아남은 중성미자와 반중성미자, 광자 및 소수의 양성자와 중성자만 남았습니다. 이로써 렙톤 시대는 막을 내렸다.

확장의 다음 단계인 광자 시대는 열복사의 절대적인 우위를 특징으로 합니다. 남아 있는 모든 양성자 또는 전자에는 10억 개의 광자가 있습니다. 처음에는 감마양자였으나 우주가 팽창함에 따라 에너지를 잃고 X선, 자외선, 광학, 적외선이 되었고 마침내 이제는 전파양자가 되어 흑체 배경(유물) 전파로 간주합니다. 방사.

빅뱅 우주론의 미해결 문제. 현재 빅뱅의 우주론적 모델이 직면하고 있는 4가지 문제가 있습니다.

대규모 구조의 기원. 우주론자들은 이 문제에 대해 반대되는 두 가지 관점을 가지고 있습니다.

가장 급진적인 것은 태초에 혼돈이 있었다는 것입니다. 초기 우주의 팽창은 극도로 이방적이고 불균일했지만, 소산 과정은 이방성을 부드럽게 하고 팽창을 프리드만-르메트르 모델에 더 가깝게 만들었습니다. 불균일성의 운명은 매우 궁금합니다. 진폭이 크면 필연적으로 현재 지평선에 의해 결정되는 질량을 가진 블랙홀로 붕괴되어야 했습니다. 그들의 형성은 플랑크 시대부터 바로 시작되었을 수 있으므로 우주에는 최대 10개의 질량을 가진 많은 작은 블랙홀이 있을 수 있습니다.

-5 그러나 S. Hawking은 "미니홀"이 방출함으로써 질량을 잃어야 하며 우리 시대까지 질량이 10 이상인 블랙홀만 있음을 보여주었습니다. 16 g, 이는 작은 산의 질량에 해당합니다. 센티미터 . 블랙홀 참조.

대안적 관점은 우주의 원래 구조에 대해 관찰이 제공하는 것 외에 더 이상 배울 수 있는 것이 없다는 것입니다. 이 보수적인 접근 방식에 따르면, 젊은 우주는 이제 매우 등방성이며 균질하기 때문에 혼돈으로 간주될 수 없습니다. 우리가 은하의 형태로 관찰하는 균일성 편차는 작은 초기 밀도 불규칙성으로 인한 중력의 영향으로 커질 수 있습니다. 그러나 은하의 대규모 분포에 대한 연구(주로 프린스턴의 J. Peebles에 의한)는 이 생각을 뒷받침하지 않는 것 같습니다. 또 다른 흥미로운 가능성은 하드론 시대에 태어난 블랙홀 클러스터가 은하 형성의 초기 변동이었을 수 있다는 것입니다.

우주는 열려 있습니까 닫혀 있습니까? 가장 가까운 은하는 거리에 비례하는 속도로 우리에게서 멀어지고 있습니다. 그러나 더 먼 것들은 이러한 의존성을 따르지 않습니다. 그들의 움직임은 우주의 팽창이 시간이 지남에 따라 느려지고 있음을 나타냅니다. 중력의 작용을 받는 우주의 닫힌 모델에서, 팽창은 특정 순간에 멈추고 수축으로 대체되지만(그림 2), 관측에 따르면 은하의 감속은 여전히 완전히 멈출 만큼 빠르지 않습니다.

우주가 닫히려면 그 안에 있는 물질의 평균 밀도가 특정 임계값을 초과해야 합니다. 눈에 보이는 물질과 보이지 않는 물질에 대한 밀도 추정치는 이 값에 매우 가깝습니다.

우주에서 은하의 분포는 매우 이질적입니다. 우리은하, 안드로메다 성운 및 몇 개의 작은 은하를 포함하는 우리 국부 은하군은 처녀자리 초은하단으로 알려진 광대한 은하계의 주변에 있으며, 그 중심은 처녀자리 은하단과 일치합니다. 세계의 평균 밀도가 높고 우주가 닫혀 있다면, 우리 은하와 이웃 은하가 초은하단의 중심으로 끌어당겨지는 등방성 팽창으로부터의 강한 편차가 관찰되어야 합니다. 열린 우주에서 이 편차는 중요하지 않습니다. 관찰은 개방 모델과 다소 일치합니다.

우주론자들은 빅뱅 이후 첫 순간에 핵 반응 과정에서 형성된 우주 물질의 중수소인 중수소의 함량에 큰 관심을 가지고 있습니다. 중수소 함량은 그 시대와 우리 시대의 물질 밀도에 극도로 민감한 것으로 밝혀졌습니다. 하지만 '중수소 테스트'는 우주론적 합성 이후 별 내부에 존재하지 않았던 1차 물질에 대한 조사가 필요하기 때문에 수행이 쉽지 않다. 중수소는 쉽게 연소된다. 극도로 먼 은하에 대한 연구는 중수소 함량이 낮은 밀도의 물질에 해당하므로 우주의 열린 모델에 해당한다는 것을 보여주었습니다.

대체 우주론적 모델. 일반적으로 말해서, 존재의 맨 처음에 우주는 매우 혼란스럽고 이질적일 수 있습니다. 이것의 흔적은 오늘날 물질의 대규모 분포에서 관찰할 수 있습니다. 그러나 혼돈의 시대는 오래가지 못했다. 우주 배경 복사의 높은 균질성은 우주가 100만 년의 나이에 매우 균질했음을 나타냅니다. 그리고 우주 핵융합의 계산은 팽창이 시작된 후 1 초 후에 표준 모델과 큰 편차가 있으면 우주의 구성이 실제와 완전히 다를 것임을 나타냅니다. 그러나 첫 번째 1초 동안 무슨 일이 일어났는지에 대해서는 여전히 논쟁의 여지가 있습니다. 표준 빅뱅 모델 외에도 원칙적으로 대체 우주론 모델이 있습니다.

4. 아인슈타인의 중력 이론의 수정된 버전이 고려됩니다. 예를 들어, Princeton의 K. Bruns와 R. Dicke의 이론은 일반적으로 태양계 내 관측과 일치합니다. Brans-Dicke 모델과 일부 기본 상수가 시간이 지남에 따라 변하는 보다 근본적인 Hoyle 모델은 우리 시대의 빅뱅 모델과 거의 동일한 우주론적 매개변수를 갖습니다.

5. 수정된 아인슈타인 이론에 기초하여 1925년 J. Lemaitre는 은하가 형성될 수 있는 고요한 상태의 긴 단계와 빅뱅을 결합한 우주론적 모델을 구축했습니다. 아인슈타인은 자신이 가장 좋아하는 정적 우주 모델을 입증할 기회에 관심을 갖게 되었지만 우주의 팽창이 발견되자 공개적으로 포기했습니다.

1917년 A. 아인슈타인은 우주 모형을 만들었습니다. 이 모델에서는 우주의 중력 불안정성을 극복하기 위해 람다 매개변수라는 우주 반발력을 사용했습니다. 미래에 아인슈타인은 이것이 그가 창조한 상대성 이론의 정신에 반대되는 그의 중대한 실수였다고 말할 것입니다. 이 이론에서 중력은 시공간의 곡률과 동일시됩니다. 아인슈타인의 우주는 하이퍼실린더의 모양을 가졌는데, 그 길이는 이 실린더에 있는 에너지 표현 형태(물질, 장, 복사, 진공)의 총 수와 구성에 의해 결정됩니다. 이 모델의 시간은 끝없는 과거에서 끝없는 미래로 향합니다. 따라서 여기에서 우주의 에너지, 질량(물질, 장, 방사선, 진공)의 가치는 공간 구조와 비례하여 관련됩니다. 형태는 제한되지만 반경은 무한하고 시간은 무한합니다.

이 모델을 분석하기 시작한 연구자들이 주목한

가장자리에 동전이 서 있는 것과 유사한 극도의 불안정성으로, 한쪽은 팽창하는 우주에 해당하고 다른 한쪽은 닫힌 우주에 해당합니다. 아인슈타인의 모델에 따르면 우주의 일부 물리적 매개변수를 고려할 때 영원히 확장하기 위해 다른 사람들을 고려할 때 닫힙니다. 예를 들어, 네덜란드의 천문학자 W. de Sitter는 아인슈타인의 모델에서 시간이 공간과 같은 방식으로 구부러져 있다고 가정하고 아주 먼 물체에서 시간이 완전히 멈추는 우주 모델을 받았습니다.

A. 무료NS남성,NS그리고NS영국그리고 페트로그라드 대학의 수학자, 출판V1922 NS. 기사« 영형곡률우주 ".V그녀는 우주의 세 가지 모델의 존재에 대한 수학적 가능성을 배제하지 않은 일반 상대성 이론 연구 결과를 발표했습니다. 유클리드 공간의 우주 모델 ( 에게 = 0); 계수가 다음과 같은 모델( 케이> 0) Lobachevsky - Bolyai 공간의 모델( 에게< 0).

그의 계산에서 A. Fridman은 크기와

우주의 반지름은 에너지, 물질 및 기타의 양에 비례합니다

우주 전체에서 나타나는 형태. A. Friedman의 수학적 결론은 일반 상대성 이론이 팽창 과정이 압축 과정과 관련된 우주 모델의 존재 가능성을 배제하지 않았기 때문에 우주론적 반발력을 도입할 필요성을 부인했습니다. 밀도의 증가와 함께 우주를 구성하는 에너지 물질의 압력(물질, 장, 복사, 진공). A. Fridman의 결론은 많은 과학자들과 A. Einstein 자신 사이에 의심을 불러일으켰습니다. 이미 1908 년에 특수 상대성 이론에 대한 기하학적 해석을 제공 한 수학자 G. Minkowski는 곡률 계수가 0 인 우주 모델을 받았지만 ( 에게 = 0), 즉 유클리드 공간의 우주 모델입니다.

비유클리드 기하학의 창시자인 N. 로바체프스키는 지구에서 멀리 떨어져 있는 별들 사이의 삼각형의 각도를 측정한 결과 삼각형의 각도의 합이 180°, 즉 우주 공간이 유클리드임을 발견했습니다. 관찰된 우주의 유클리드 공간은 현대 우주론의 신비 중 하나입니다. 현재 물질의 밀도는

우주에서 임계 밀도의 0.1-0.2 부분입니다. 임계 밀도는 대략 2 · 10 -29 g/cm 3 입니다. 임계 밀도에 도달하면 우주가 축소되기 시작할 것입니다.

A. Friedman의 모델 "에게 > 0 "은 원본에서 확장되는 우주입니다.

다시 돌아와야 하는 그녀의 상태. 이 모델에서 우주의 나이 개념이 나타났습니다: 특정 순간에 관찰된 것과 관련된 이전 상태의 존재.

전체 우주의 질량이 5 10 2 1 태양질량이라고 가정하면, A.

프리드먼은 관측 가능한 우주가 압축 상태에 있다고 계산했습니다.

모델에 따르면 " 케이 > 0 "약 10-120억 년 전. 이후 팽창하기 시작했지만 이 팽창은 무한하지 않고 일정 시간이 지나면 우주는 다시 수축하게 된다. A. 프리드먼은 우주의 초기 압축 상태에 대한 물리학에 대한 논의를 거부했습니다. 그 당시에는 미시 세계의 법칙이 명확하지 않았기 때문입니다. A. Fridman의 수학적 결론은 A. Einstein뿐만 아니라 다른 과학자들에 의해 반복적으로 확인되고 재확인되었습니다. 일정 시간이 지난 후 A. Einstein은 A. Friedman의 편지에 대한 응답으로 이러한 결정의 정확성을 인정하고 A. Friedman을 "우주의 상대론적 모델을 구성하는 길을 택한 최초의 과학자"라고 불렀습니다. 불행히도 A. 프리드먼은 일찍 사망했습니다. 그의 경우 과학은 재능있는 과학자를 잃었습니다.

위에서 언급했듯이 A. Friedman도 A. Einstein도 1912년 미국 천문학자 W. Sliper(1875-1969)가 얻은 은하의 "후퇴" 사실에 대한 데이터를 알지 못했습니다. 1925년까지 그는 은하의 속도를 측정했습니다. 수십 개의 은하. 따라서 A. 프리드먼의 우주론적 사상은 주로 이론적인 용어로 논의되었다. N영형이미 V 1929

NS.미국 사람천문학자 A. 허블 (1889-1953) ~와 함께 돕다망원경 계측 스펙트럼NS분석~에서날개NS전화하다이자형나의NS효과

"빨간색변위 ".그가 관찰한 은하계에서 나오는 빛

가시광선의 색상 스펙트럼의 빨간색 부분으로 이동했습니다. 그것은 방법에 대해 이야기했습니다.

관찰된 은하들이 관찰자로부터 멀어지고 "흩어진다".

"적색편이" 효과는 도플러 효과의 특수한 경우입니다. 오스트리아 과학자 K. Doppler(1803-1853)가 1824년에 그것을 발견했습니다. 파동을 기록하는 장치에서 파동원을 제거하면 고정파 수신기에 접근할 때 파장이 증가하고 짧아집니다. 광파의 경우, 빛의 긴 파장은 빛 스펙트럼의 빨간색 부분(빨간색에서 보라색)에 해당하고 보라색 부분에는 짧습니다. E. Hubble은 "적색편이"의 효과를 사용하여 은하까지의 거리와 은하의 제거 속도를 측정했습니다. 은하에서 "적색편이"가 발생한 경우 NS, 예를 들어, 통증NS이자형 V 둘 타임스, 어떻게 ~에서 은하계 V, 그럼 은하까지의 거리 NS은하 이전보다 두 배 V.

E. 허블은 관측된 모든 은하가 거리에 비례하는 속도로 천구의 모든 방향으로 멀어지고 있음을 발견했습니다. VR = Нr, 어디 NS - 파섹으로 측정한 관측 은하까지의 거리(1ps는 대략 3.1×10×16m), VR - 관측된 은하의 속도, Η - 허블 상수, 또는 은하의 속도와 은하까지의 거리 사이의 비례 계수

관찰자로부터. 천구는 별이 빛나는 하늘에 있는 물체를 육안으로 묘사하는 데 사용되는 개념입니다. 고대인들은 천구를 현실로 여겼고 그 안쪽에는 별이 고정되어 있었습니다. 나중에 허블 상수로 알려지게 된 이 양의 값을 계산하면 E. Hubble은 약 500km/(s Mpc)라는 결론에 도달했습니다. 즉, 100만 파섹의 공간이 1초에 500km 증가합니다.

공식 VR= Нr 은하의 제거와 반대 상황, 특정 초기 위치로의 이동, 시간에 따른 은하의 "후퇴"의 시작을 모두 고려할 수 있습니다. 허블 상수의 역함수는 시간 차원을 갖습니다. NS(시간) = r / VR = 1/ 시간. 값이 시간, 위에서 언급한 E. Hubble은 30억 년에 해당하는 은하의 "후퇴"가 시작되는 시간을 얻었고, 이는 그가 계산한 값의 정확성의 상대성을 의심하게 만들었습니다. "적색편이"의 효과를 사용하여 E. Hubble은 당시 알려진 가장 먼 은하에 도달했습니다. 은하가 멀수록 밝기가 덜 감지됩니다. 이것은 E. Hubble이 공식 VR = 시간 A. Friedman의 모형에서 언급된 우주 팽창의 관찰된 사실을 표현합니다. E. Hubble의 천문학적 연구는 A. Friedman의 고정되지 않고 팽창하는 우주 모델의 정확성에 대한 실험적 확인으로 많은 과학자들에 의해 고려되기 시작했습니다.

이미 30대에 일부 과학자들은 데이터에 대해 의구심을 표명했습니다.

E. 허블. 예를 들어, P. Dirac은 양자 특성, 우주 공간의 전자기장과의 상호 작용으로 인한 빛 양자의 자연적 붉어짐에 대한 가설을 제시했습니다. 다른 사람들은 허블 상수의 이론적 불일치를 지적했습니다. 왜 허블 상수의 크기는 우주의 진화에서 매 순간마다 같아야 합니까? 이 허블 상수의 안정적인 불변성은 우리에게 알려진 우주의 법칙이 메가은하에서 작용한다는 사실이 전체 우주에 대해 의무적임을 시사합니다. 아마도 허블 상수의 비평가들이 말했듯이, 허블 상수가 준수하지 않을 몇 가지 다른 법칙이 있을 것입니다.

예를 들어, 빛은 성간(ISS) 및 은하간(IGZ) 매체의 영향으로 인해 "빨간색으로 변할" 수 있으며, 이로 인해 관찰자를 향한 이동 파장이 길어질 수 있습니다. E. Hubble의 연구와 관련하여 논의를 일으킨 또 다른 문제는 은하가 빛의 속도를 초과하는 속도로 이동할 가능성을 가정하는 문제였습니다. 이것이 가능하다면, 일반 상대성 이론에서 어떤 신호도 빛보다 빠르게 전송될 수 없기 때문에 이 은하는 우리 관찰에서 사라질 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 대부분의 과학자들은 E. Hubble의 관측이 우주 팽창의 사실을 입증했다고 믿습니다.

은하가 팽창한다는 사실은 은하 자체 내에서 팽창을 의미하지 않는다. 왜냐하면 은하의 구조적 확실성은 내부 중력의 작용에 의해 제공되기 때문이다.

E. Hubble의 관찰은 A. Friedman의 모델에 대한 추가 논의에 기여했습니다. 벨기에 사람수도사그리고천문학자제이.르미디엄등(V네NS멀리서 짖는 소리과거의 절반)세기그렸다주목NS니~에슬이자형취주상황:은하의 산란수단확대우주,그 후,V과거

그것은감소하다용량그리고NS엘처지V이자형사회. Lemaitre는 물질의 초기 밀도를 10 9 3 g/cm 3 의 밀도를 가진 원자라고 불렀고, 이로부터 세상은 신에 의해 창조되었습니다. 이 모델에서 물질의 밀도 개념을 사용하여 공간과 시간 개념의 적용 한계를 결정할 수 있습니다. 10 9 3 g / cm 3의 밀도에서 시간과 공간의 개념은 일반적인 물리적 의미를 잃습니다. 이 모델은 초고밀도 및 초고온 물리적 매개변수로 물리적 상태에 주목했습니다. 또한, 모델이 제안되었습니다. 맥동우주:우주는 팽창하고 수축하지만 결코 극한에 이르지 않습니다. 맥동하는 우주 모델은 우주의 에너지 물질 밀도를 측정하는 것을 매우 중요하게 생각합니다. 임계 밀도 한계에 도달하면 우주가 팽창하거나 수축합니다. 결과는 용어 "신걸그래요르노 "(위도. 특이점 - 밀도와 온도가 무한한 값을 취하는 분리된 단일) 상태. 이 연구 라인은 우주의 "숨겨진 질량" 문제에 직면해 있습니다. 요점은 관측된 우주의 질량이 이론적인 모델에 기초하여 계산된 질량과 일치하지 않는다는 것입니다.

모델"큰폭발 ".우리 동포 G. Gamow (1904-1968)

페트로그라드 대학에서 일했으며 우주론에 익숙했습니다.

A. 프리드먼. 1934년 그는 미국으로 출장을 가서 평생을 그곳에 머물렀다. A. Friedman의 우주론적 아이디어의 영향으로 G. Gamow는 두 가지 문제에 관심을 갖게 되었습니다.

1) 우주에서 화학 원소의 상대적인 유병률과 2) 그 기원. 20세기 전반부가 끝날 무렵. 이러한 문제에 대한 활발한 토론이 있었습니다. 화학 원소수소(1 1 H)와 헬륨(4 H)이 우주에서 가장 흔한 화학 원소라면. G. Gamow는 화학 원소가 우주 팽창의 맨 처음부터 그들의 역사를 추적한다고 제안했습니다.

모델NS.가모우NNS~라고 불리는모델"큰폭발 ",N영형그녀그것은 가지고있다

그리고다른제목:"A-B-D-이론"... 이 제목은 1948년에 출판되어 "뜨거운 우주"의 모델이 포함된 기사(Alfer, Bethe, Gamow) 작성자의 첫 글자를 나타냅니다. 그러나 이 기사의 주요 아이디어는 G. Gamow에 속했습니다. .

이 모델의 본질에 대해 간략히 설명합니다.

1. Friedman의 모델에 따르면 우주의 "원래 시작"은 초밀도 및 초고온 상태로 표현되었습니다.

2. 이 상태는 우주의 에너지 성분인 전체 물질의 이전 압축의 결과로 발생했습니다.

3. 이 상태는 극소량에 해당한다.

4. 이 상태에서 밀도와 온도의 일정한 한계에 도달한 에너지 물질이 폭발하여 빅뱅이 발생했고, 이를 가모우가 불렀다.

"우주론적 빅뱅".

5. 그것은이다비정상적인 폭발에 대해.

6. 빅뱅은 빅뱅 이전의 원래 물리적 상태의 모든 파편에 일정한 이동 속도를 주었다.

7. 초기 상태가 매우 뜨거웠기 때문에 팽창은 팽창하는 우주의 모든 방향에서 이 온도의 잔여물을 유지해야 합니다.

8. 이 잔류 온도의 크기는 우주의 모든 지점에서 거의 같아야 합니다.

이 현상을 relict (고대), m의 배경 복사라고합니다.

1953년 G. Gamow는 유물 복사의 파동 온도를 계산했습니다. 그에게

그것은 10K로 밝혀졌습니다. 유물 복사는 마이크로파 전자기 복사입니다.

1964년 미국 전문가 A. Penzias와 R. Wilson은 우연히 유물 방사선을 발견했습니다. 새로운 전파 망원경의 안테나를 설치 한 후 7.8cm 범위의 간섭을 제거 할 수 없었습니다.이 간섭, 소음은 크기와 모든 방향에서 동일한 공간에서 왔습니다. 이 배경 복사를 측정한 결과 10K 미만의 온도가 나타났습니다.

따라서 G. Gamow의 잔존, 배경 방사선에 대한 가설이 확인되었습니다. 배경 복사의 온도에 대한 그의 작업에서 G. Gamow는 시간에 따른 복사 밀도 변화의 의존성을 표현하는 A. Friedman의 공식을 사용했습니다. 포물선( 케이> 0) 우주의 모형. 프리드먼은 무한히 팽창하는 우주의 문제를 방사선이 지배하는 상태를 고려했습니다.

Gamow의 모델에 따르면 우주의 발전에는 두 가지 시대가 있었습니다. a) 물질에 대한 복사(물리적 장)의 우세

b) 방사선에 대한 물질의 우세. 초기에는 방사선이 물질보다 우세했고, 그 다음에는 그 비율이 같을 때가 있었고 물질이 방사선보다 우세하기 시작한 기간이 있었습니다. Gamow는 7,800만 년이라는 이 시대의 경계를 정의했습니다.

20세기 말. 백그라운드 방사선의 미세한 변화를 측정하는 것입니다. 잔물결NSNS,많은 연구자들이 이 잔물결이 밀도의 변화를 나타낸다고 주장할 수 있도록 했습니다. 물질그리고에너NSUIV중력의 작용으로 인해 개발의 초기 단계우주.

모델 "잉NS엘달걀영형귀찮아우주 ".

"인플레이션"이라는 용어(lat. 인플레이션)은 팽만감으로 해석됩니다. 두 연구원 A. Guth와 P. Seinhardt가 이 모델을 제안했습니다. 이 모델에서 우주의 진화는 양자 진공의 거대한 팽창을 동반합니다. 10-30초 동안 우주의 크기는 10 50 배 증가합니다. 인플레이션은 단열 과정입니다. 냉각과 관련이 있으며 약한 상호 작용, 전자기 및 강한 상호 작용 간의 구별이 나타납니다. 우주 팽창의 비유는 대략 과냉각된 액체의 갑작스러운 결정화로 나타낼 수 있습니다. 처음에 인플레이션 단계는 빅뱅 이후 우주의 "중생"으로 여겨졌습니다. 현재 인플레이션 모델은 개념을 사용합니다. 그리고NNS라톤영형NS필드... 이것은 임의의 변동 덕분에 10-33cm 이상의 크기를 가진이 필드의 균질한 구성이 형성된 가상의 필드("인플레이션"이라는 단어에서 유래)입니다. 우리가 살고 있는 우주의.

"인플레이션 우주"모델에 기반한 우주의 사건에 대한 설명은 10-30초의 팽창에서 시작하여 빅뱅 모델에 기반한 설명과 완전히 일치합니다. 인플레이션 단계는 관측 가능한 우주가 우주의 일부일 뿐임을 의미합니다. T. Ya. Dubnischeva의 교과서 "현대 자연 과학의 개념"에서 "인플레이션 우주" 모델에 따라 다음과 같은 이벤트 과정이 제안됩니다.

1) NS - 10 - 4 5 p. 이때까지 우주의 팽창이 시작된 후 그 반지름은 약 10-50cm였으며 이것은 현대 물리학의 관점에서 볼 때 이례적인 일입니다. 이는 팽창장의 양자 효과에 의해 생성된 이벤트가 선행되는 것으로 가정됩니다. 이 시간은 "플랑크 시대"(10 - 4 3 초)보다 적습니다. 그러나 이것은 10-50초의 시간으로 계산을 수행하는 이 모델의 지지자를 괴롭히지 않습니다.

2) NS - 약 10 -43 ~ 10 -35 초 - "대통일"의 시대 또는 물리적 상호 작용의 모든 힘의 통일;

3) NS - 약 10 - 3 5에서 10 -5 - 인플레이션 단계의 빠른 부분,

우주의 지름이 10 5 0 배 증가했을 때. 우리는 전자-쿼크 매질의 출현과 형성에 대해 이야기하고 있습니다.

4) NS- 약 10 -5 ~ 10 5 초, 쿼크는 먼저 강입자에 국한된 다음 미래 원자의 핵이 형성되고 이로부터 물질이 후속적으로 형성됩니다.

이 모델에서 우주 팽창이 시작된 지 1초 후, 물질의 출현 과정, 전자기 상호 작용의 광자로부터 분리, 원시 초은하단 및 원시 은하의 형성이 발생합니다. 가열은 입자와 반입자가 서로 상호 작용하여 나타나는 결과로 발생합니다. 이 과정을 소멸(lat. 니힐 - 아무것도 또는 아무것도 되지 않음). 이 모델의 저자는 소멸이 우리 우주를 구성하는 일반 입자의 형성에 대해 비대칭적이라고 믿습니다. 따라서 인플레이션 우주 모델의 주요 아이디어는 우주론에서 개념을 배제하는 것입니다

"빅뱅"은 우주의 진화에서 특별하고 비정상적이며 예외적인 상태입니다. 그러나 이 모델에서도 똑같이 특이한 상태가 나타납니다. 이 상태 NSNNS비유와NNS라톤 필드.이 모델에서 우주의 나이는 100-150억 년으로 추정됩니다.

"인플레이션 모델"과 "빅뱅" 모델은 관찰된 우주의 불균일성(물질의 응축 밀도)에 대한 설명을 제공합니다. 특히, 우주가 팽창했을 때 우주의 불균일성 조직이 물질 덩어리의 배아로 생겨났고 나중에 은하계와 그 은하단으로 확장되었다고 믿어집니다. 이는 1992년 기록으로 증명된다. 유물 복사 온도의 평균값 2.7K에서 약 0.00003K 차이. 두 모델 모두 뜨거운 팽창 우주에 대해 말하고 있으며, 평균적으로 유물 복사에 대해 균질하고 등방성입니다. 후자의 경우, 우리는 관찰자로부터 모든 방향으로 관찰된 우주의 모든 부분에서 유물 방사선의 값이 실질적으로 동일하다는 사실을 의미합니다.

빅뱅과 인플레이션에 대한 대안이 있습니다.

우주 ":" 고정 우주 "," 차가운 우주 "의 모델 및

"자기 일관된 우주론".

모델"변화 없는우주의 ".이 모델은 1948년에 개발되었습니다. 그것은 우주의 "우주적 불변성"의 원칙에 기반을 두고 있습니다. 우주에는 단일 할당된 장소가 없어야 할 뿐만 아니라 어느 한 순간도 시간에 할당되어서는 안 됩니다. 이 모델의 저자는 G. Bondi, T. Gold 및 F. Hoyle이며, 후자는 우주론 문제에 관한 유명한 책의 저자입니다. 그의 작품 중 하나에서 그는 다음과 같이 썼습니다.

"모든 구름, 은하, 모든 별, 모든 원자에는 시작이 있었지만 전체 우주가 아니라 우주는 그 부분 이상입니다. 비록 이 결론이 예상치 못한 것처럼 보일 수도 있지만요." 이 모델은 "우주의 압축을 방지하는 일정한 수준"에서 에너지 물질의 밀도를 유지하는 에너지 저장소인 내부 소스가 우주에 존재한다고 가정합니다. 예를 들어, F. Hoyle는 1천만 년마다 한 개의 원자가 공간의 한 버킷에 나타나면 우주 전체의 에너지, 물질 및 방사선 밀도가 일정할 것이라고 주장했습니다. 이 모델은 화학 원소, 물질 등의 원자가 어떻게 생겨났는지 설명하지 않습니다.

e. 잔존, 배경 방사선의 발견은 이 모델의 이론적 토대를 크게 훼손했습니다.

모델« 추운우주NS». 60년대에 제안된 모델

소비에트 천체 물리학자 J. Zel'dovich의 지난 세기. 비교

모델에 따른 밀도 및 복사 온도의 이론 값

전파 천문학 데이터가있는 "빅뱅"은 Ya. Zeldovich가 우주의 초기 물리적 상태가 중성미자가 혼합 된 차가운 양성자 전자 가스라는 가설을 제시 할 수있게했습니다. 각 양성자에는 하나의 전자가 있습니다 그리고 하나의 중성미자. 우주 진화의 초기 고온 상태에 대한 가설을 확인하는 잔류 방사선의 발견으로 젤도비치는 "차가운 우주"에 대한 자신의 모델을 포기했습니다. 그러나 다른 유형의 입자 수와 우주의 풍부한 화학 원소 사이의 관계를 계산한다는 아이디어는 유익한 것으로 판명되었습니다. 특히 우주에서 에너지 물질의 밀도는 유물 방사선의 밀도와 일치한다는 것이 밝혀졌습니다.

모델"우주V원자 ".이 모델은 실제로 하나가 아니라 많은 우주가 있다고 주장합니다. "원자 안의 우주" 모델은 A. Friedman에 따르면 닫힌 세계의 개념을 기반으로 합니다. 닫힌 세계는 구성 요소 사이의 인력이 전체 질량의 에너지와 동일한 우주 영역입니다. 이 경우 그러한 우주의 외부 차원은 미시적일 수 있습니다. 외부 관찰자의 관점에서는 미세한 물체이지만 이 우주 내부의 관찰자의 관점에서는 은하계, 별 등 모든 것이 다르게 보입니다. 이러한 물체를 NS읽어보기.학자 A.A. Markov는 Fridmon이 무제한 있을 수 있고 완전히 개방될 수 있다고 가정했습니다. 즉, 그들은 세계로의 입구와 다른 세계와의 출구(연결)가 있습니다. 그것은 일련의 우주로 밝혀졌습니다. 또는 소련 과학 아카데미 I.S.Shklovsky의 해당 회원이 그의 작품 중 하나에서 호출한 것처럼 - 메타버스.

복수의 우주에 대한 아이디어는 우주 인플레이션 모델의 저자 중 한 명인 A. Guth에 의해 표현되었습니다. 팽창하는 우주에서는 모우주로부터의 "동맥류"(의학 용어, 혈관벽의 돌출을 의미함)의 형성이 가능합니다. 이 저자에 따르면 우주의 창조는 충분히 가능합니다. 이렇게하려면 10kg의 물질을 압축해야합니다.

소립자의 1000조분의 1도 안되는 크기.

자가 테스트를 위한 질문

1. 빅뱅 모델.

2. E. Hubble의 천문학 연구와 발달에서의 역할

현대 우주론.

3. 유물, 배경 방사선.

4. "인플레이션 우주" 모델.