Introducere Structura universului în antichitate

3Modelul heliocentric al universului. Modele cosmologice ale universului

1kosmologie

2Modelul staționar al universului

3Modelul non-staționar al universului

4Cercetarea modernă modele cosmologice ale universului. Premiul Nobel pentru deschiderea extinderii accelerate a universului

5 Matteria.

6 Energia

Concluzie

Literatură

Introducere

Universul în ansamblu este subiectul științei astronomice speciale - cosmologie având o istorie antică. Originile sale merg la antichitate. Cosmologia a fost mult timp sub influența semnificativă a viziunii religioase, fiind atât de mult subiectul cunoașterii, cât de mult este credința.

Pornind de la secolul al XIX-lea. Probleme cosmologice - nu în cazul credinței, ci subiectul cunoașterii științifice. Acestea sunt rezolvate cu ajutorul conceptelor științifice, idei, teorii, precum și instrumentelor și instrumentelor care permit să înțeleagă ce structura universului și modul în care a fost formată. În secolul XX Au existat progrese semnificative în înțelegerea științifică a naturii și evoluției universului în ansamblu. Bineînțeles, o înțelegere a acestor probleme este încă departe de finalizarea sa și, fără îndoială, viitorul va duce la noi coșuri excelente în opiniile luate acum pe imaginea universului. Cu toate acestea, este important să rețineți că aici avem de-a face cu știința, cu cunoștințe raționale și nu cu convingeri și credințe religioase.

Relevanța acestei lucrări este datorată, pe de o parte, de mare interes în structura universului în Știința modernă, pe de altă parte, este insuficient concepută, precum și atenția asupra universului din lumea modernă.

Obiectul studiului: Universul.

Subiectul cercetării: modelele structurii universului.

Scopul lucrării: să ia în considerare modele cosmologice moderne ale universului.

Pentru a atinge obiectivul, este necesar să se rezolve următoarele sarcini:

)Analizați literatura de specialitate pe parcursul fizicii și astronomiei generale, datorită alegerii subiectului studiului.

)Urmăriți istoria studiilor cosmologice.

)Luați în considerare modelele cosmologice moderne.

)Ridica materialul ilustrativ.

Lucrarea de curs constă în introducerea, trei capitole, concluzii și bibliografie. Capitolul 1 este dedicat istoriei structurii universului, capitolul 2 consideră modelele cosmologice ale universului, capitolul 3 deschide cercetarea modernă a modelelor cosmologice, concluzia rezumă rezultatele lucrărilor efectuate.

Capitolul 1. Structura universului în antichitate

.1 Modelul pyrocentric al universului

Calea de a înțelege poziția planetei noastre și a umanității care trăiesc în universul a fost foarte dificilă și, uneori, foarte dramatică. În antichitate era natural să credem că Pământul este staționar, plat și este situat în centrul lumii. Părea că, în general, întreaga lume a fost creată de dragul omului. Astfel de idei au fost numite antropocentrism (din limba greacă, antropos - om). Multe idei și gânduri care au fost afectate în continuare în ideile științifice moderne despre natură, în special în astronomie, au provenit din Grecia antică, în câteva secole la epoca noastră. Este dificil să enumeră numele tuturor gânditorilor și presupunerile lor ingenioase. Un matematician remarcabil Pythagoras (secolul VI î.Hr., E.) a fost convins că "lumea guvernează lumea". Se crede că a fost mai întâi Pythagoras că Pământul, ca toate celelalte corpuri celeste, are o formă sferică și este în universul fără suport. Pitagorii au oferit un model pirocentric al universului, în care stelele, soarele, luna și șase planete se întorc în jurul focului central (Gesty). Pentru a obține numărul sacru - zece-sfere, a șasea planetă a fost declarată opusă (Antichton). Atât soarele, cât și luna, pe această teorie, strălucea lumina reflectată a geiei. A fost primul sistem matematic al lumii - restul cosmogoniștilor vechi aveau imaginația mai degrabă decât logica. Distanțele dintre sferele strălucitoare din pitagoreni au corespuns intervalelor muzicale din gamma; Când se rotește, ei sună "Muzica sferelor", care nu ne-a inerent. Pithagoreenii au considerat că țara unui sferic și rotativ, motiv pentru care se schimbă ziua și noaptea. Pythagoreanii au apărut pentru prima dată și conceptul de eter. Acesta este stratul de sus, curat și transparent al aerului, locul de ședere al zeilor.

1.2 Model geocentric al universului

Un alt om de știință la fel de bine cunoscut al antichității, demitezul este fondatorul ideilor despre atomi, care au trăit cu 400 de ani înainte de epoca noastră, credeau că soarele a fost de multe ori mai mult decât țara pe care luna, nu ar străluci, ci doar reflectă lumina soareluiȘi Calea Lactee constă dintr-un număr mare de stele. Pentru a rezuma toate cunoștințele acumulate în secolul al IV-lea. BC. E., ar putea un filozof remarcabil al Anticului World Aristotel (384-322 î.Hr.).

Smochin. 1. Sistemul geocentric al lumii Aristotel Ptolemeu.

Activitatea sa a acoperit toate științele naturale - informații despre cer și pământ, despre modelele mișcării corporale, despre animale și plante etc. Principalul merit al lui Aristotel ca enciclopedist a fost acela de a crea un sistem unificat de cunoștințe științifice. Pentru aproape două milenii, opinia lui cu privire la multe probleme nu a fost pusă la îndoială. Potrivit lui Aristotel, toate severe caută centrul universului, unde se acumulează și formează o masă sferică - terenul. Planeta sunt plasate pe sfere speciale care se rotesc în jurul pământului. Un astfel de sistem al lumii a primit numele geocentrică (de la numele grec al pământului - gay). Aristotel nu a propus accidental să ia în considerare pământul de către un centru fix al lumii. Dacă terenul sa mutat, atunci, în conformitate cu opinia corectă a lui Aristotel, ar fi considerabil schimbări periodice locație reciprocă stele în sfera cerească. Dar niciunul dintre astronomi nu a observat așa ceva. Doar in devreme xix. în. În cele din urmă a fost descoperit și a măsurat stelele (parallax), care se întâmplă datorită mișcării Pământului în jurul Soarelui. Multe generalizări ale lui Aristotel s-au bazat pe astfel de concluzii, care la acel moment nu au putut fi verificate prin experiență. Deci, el a susținut că mișcarea corpului nu a putut să apară dacă forța nu acționează asupra ei. După cum știți din cursul fizicii, aceste idei au fost respinse numai în secolul al XVII-lea. În momente de Galilee și Newton.

1.3 Modelul heliocentric al universului

Printre oamenii de știință din antichitate sunt alocate de curajul ghicirii lor de Aristarh Samos, care a trăit în secolul al III-lea. BC. e. El a determinat mai întâi distanța până la Lună, a calculat dimensiunile soarelui, care, potrivit acesteia, sa dovedit a fi de 300 mai mult decât mai mult decât terenul în volum. Probabil, aceste date au devenit unul dintre motivele pentru retragerea că terenul împreună cu alte planete se mișcă în jurul acestui cel mai mare corp. În zilele noastre, Arystarha Samos a început să sune "Copernicul unei lumi antice". Acest om de știință a făcut un nou în doctrina stelelor. El credea că ei ar îndepărta de la pământ într-un incomensurat mai mult decât soarele. Pentru acea eră, această descoperire a fost foarte importantă: de la o casă confortabilă de casă, universul sa transformat într-o lume uriașă imensă. În această lume, terenul cu munții și câmpiile, cu păduri și câmpuri, cu mări și oceane au devenit un praf mic, pierdut într-un spațiu gol gol. Din păcate, lucrările acestui minunat om de știință înaintea noastră practic nu am ajuns, și mai mult de o jumătate de mii de ani, omenirea era încrezătoare că Pământul este un centru fix al lumii. În mare măsură, a fost facilitată o descriere matematică a mișcării vizibile a strălucirii, care sa dezvoltat pentru sistemul geocentric al lumii, unul dintre matematicienii remarcabili ai antichității - Claudius Ptolemeu în secolul al II-lea. ANUNȚ Cea mai dificilă sarcină a fost aceea de a explica mișcarea în formă de buclă a planetelor.

Ptolemeu în faimoasa sa compoziție "Tratatul matematic pe astronomie" (este mai cunoscut sub numele de "Almagest") a susținut că fiecare planetă se mișcă uniform prin cercul epiciclutului, centrul care se mișcă în jurul terenului pe o deferență - un cerc mare. Astfel, el a reușit să explice natura specială a mișcării planetelor, pe care le diferă de soare și de Lună. Sistemul Ptolemeu a dat o descriere pur cinematică a mișcării planetelor - alte științe din acea vreme nu a putut oferi. V-ați asigurat deja că utilizarea modelului de sferă ceresc atunci când descrieți mișcarea soarelui, Luna și Stele vă permite să efectuați multe calcule utile în scopuri practice, deși nu există într-adevăr o astfel de sferă. Același lucru este valabil și pentru epiciclete și defereri, pe baza căreia este posibilă calcularea poziției planetelor cu un anumit grad de precizie.

Smochin. 2. Mișcarea Pământului și a Marte.

Cu toate acestea, în timp, cerințele pentru acuratețea acestor calcule au crescut constant, a trebuit să adauge toate epiciclele noi și noi pentru fiecare planetă. Toate acestea au complicat sistemul Ptolemeu, făcându-l în mod inutil și incomod pentru calculele practice. Cu toate acestea, sistemul geocentric a rămas neclintit de aproximativ 1000 de ani. La urma urmei, după înflorire cultura antică În Europa, a sosit o perioadă lungă de timp, în timpul căreia nu a fost făcută o singură descoperire substanțială în astronomie și multe alte științe. Numai în epoca renașterii începe creșterea dezvoltării științelor, în care astronomia devine unul dintre lideri. În 1543, a fost publicată cartea unui om de știință poloneză remarcabil Nikolai Copernicus (1473-1543), în care a justificat un nou - heliocentric - sistemul lumii. Copernicus a arătat că mișcarea zilnică a tuturor luminarilor poate fi explicată prin rotirea pământului în jurul axei și mișcarea în formă de buclă a planetelor - faptul că toți, inclusiv pământul, se întorc în jurul soarelui.

Figura arată mișcarea Pământului și a lui Marte la acel moment când, așa cum ne pare, planeta descrie în cer o buclă. Crearea unui sistem centrat pe heliu a marcat o nouă etapă în dezvoltarea nu numai a astronomiei, ci și a tuturor științelor naturale. Ideea lui Copernicus a fost jucată un rol deosebit de important încât imaginea vizibilă a apariției fenomenelor, care se pare adevărată pentru noi, ar trebui să fie căutată și găsită inaccesibilă pentru observarea directă esența acestor fenomene. Sistemul heliocentric al lumii, justificat, dar nu dovedit de Copernicus, a primit confirmarea și dezvoltarea în scrierile unor oameni de știință remarcabili ca Galileo Galilee și Johann Kepler.

Galileea (1564-1642), unul dintre primii care trimit un telescop pe cer, a interpretat descoperirile făcute în același timp cu argumentele în favoarea teoriei Copernicus. Deschiderea schimbărilor fazelor lui Venus, el a concluzionat că o astfel de ordine poate fi observată numai în cazul apelului său în jurul Soarelui.

Smochin. 3. Sistemul heliocentric al lumii.

Patru sateliți ai planetei Jupiter le-au găsit, de asemenea, au negat ideile pe care Pământul este singurul centru din lume în jurul căruia alte organisme pot apărea în jur. Galilea nu numai că a văzut munții de pe Lună, dar și-a măsurat înălțimea. Împreună cu câțiva alți oameni de știință, el a observat, de asemenea, petele la soare și a observat mișcarea lor discul însorit. Pe această bază, el a concluzionat că soarele se rotește și, prin urmare, are o astfel de mișcare pe care Copernicus le-a atribuit planetei noastre. Așadar, sa concluzionat că soarele și luna au o anumită similitudine cu Pământul. În cele din urmă, vizionându-se în Calea Lactee și în afara multor stele slabe, inaccesibil cu ochiul liber, Galile concluzionează că distanța față de stele este diferită și nu există "sfera de stele fixe" nu există. Toate aceste descoperiri au devenit o nouă etapă în conștientizarea poziției Pământului în univers.

Capitolul 2. Modele cosmologice ale universului

.1 cosmologie

Tradus din cosmologia greacă înseamnă "o descriere a ordinii mondiale". aceasta disciplina științifică, concepute pentru a găsi cele mai frecvente legi ale mișcării problemei și pentru a construi o înțelegere a Universului ca una armonioasă. În mod ideal, în ea (în teoria cosmologică) nu ar trebui să existe șanse, dar toate fenomenele observate în spațiu ar trebui să pară ca manifestări ale legilor generale de mișcare a materiei. Astfel, cosmologia este cheile pentru a înțelege tot ceea ce apare atât în \u200b\u200bmacrosmos, cât și în microcosmos.

Cosmologie - Secțiunea de astronomie și astrofizică, studierea originii, structura la scară largă și evoluția universului. Datele pentru cosmologie sunt obținute în principal din observații astronomice. Pentru interpretarea lor, este utilizată în prezent teoria generală a relativității lui Einstein (1915). Crearea acestei teorii și desfășurarea observațiilor relevante permise la începutul anilor 1920 pentru a pune cosmologia într-o serie de științe exacte, în timp ce înainte de a fi mai degrabă o regiune de filosofie. Au apărut două școli cosmologice: empiricile se limitează la interpretarea datelor observaționale, fără a extrapola modelele lor în zone neexplorate; Teoreticienii încearcă să explice universul observat folosind unele ipoteze selectate în conformitate cu principiul simplității și eleganței. Modelul cosmologic al unei explozii mari este folosit pentru a fi o faimă largă, conform căreia expansiunea Universului a început cu ceva timp în urmă de o stare foarte densă și fierbinte; Modelul staționar al universului, în care există pentru totdeauna și nu are nici un început, nu este discutat nici un scop.

2.2 Modelul staționar al universului

start noua teorie Originea universului a fost publicată în 1916 activitatea lui Albert Einstein "Bazele Teoriei Generale a relativității".

Această lucrare este baza teoriei relativiste a gravitației, care, la rândul său, se bazează pe cosmologia modernă. Teoria generală a relativității se aplică tuturor sistemelor de referință (și nu numai mișcarea cu o viteză constantă reciprocă) și arată matematic mult mai dificilă decât cea specială (decît decalajul de unsprezece ani se datorează între publicarea lor). Acesta include atât un caz special al unei teorii speciale a relativității (cât și, în consecință, legile lui Newton). În același timp, teoria generală a relativității merge mult mai departe decât toți predecesorii săi. În special, aceasta oferă o nouă interpretare a gravitației. Teoria generală a relativității face lumea patru dimensiuni: timpul este adăugat la cele trei dimensiuni spațiale. Toate cele patru dimensiuni sunt inseparabile, deci nu se referă la distanța spațială dintre două obiecte, deoarece are loc în lumea tridimensională, dar despre intervale de timp spațiale între evenimentele care își combină îndepărtarea reciprocă - atât în \u200b\u200btimp cât și în timp Spațiu. Adică, spațiul și timpul sunt considerate ca un continuum spațial de patru dimensiuni sau, pur și simplu, spațiu-timp. Deja în 1917, Einstein însuși a sugerat un model de spațiu, cunoscut acum ca model al Universului Einstein, derivat din ecuațiile sale de câmp. În esență, a fost un model staționar. Pentru a nu confunda cu staticneala, Einstein și-a modificat teoria introducând așa-numita constantă cosmologică în ecuație. El a introdus o nouă forță "anti-gravitate", care, spre deosebire de alte forțe, nu a fost generată de nici o sursă, dar a fost pusă în structura spațiului-timp în sine. Einstein a susținut că spațiul - timpul în sine se extinde întotdeauna și această extindere este echipată exact prin atragerea restului materiei în univers, astfel încât universul se dovedește a fi static.

Având în vedere ecuația Cosmologic Constant Einstein Relaxați-vă:

unde ? - constant cosmologic, G ab. - Tensor metric, r ab. - Ricci Tensor, R - curbură scalară, t ab. - Tensor de impulsuri de energie, C este viteza luminii, G este o constantă gravitațională Newton.

"Universul descris de teoria relativității lui Einstein este similar cu un balon de săpun reflactând. Nu este înăuntru, ci un film. Suprafața balonului este bubimensională, iar bulele universului are patru dimensiuni: trei spațiale și una - temporară ", așa că a scris odată fizicianul englez de o dată Iacov James. Acest om de știință modern (el a murit în 1946), așa cum a fost, a reînviat ideea veche a urmașilor lui Platon și a lui Pitagore că totul este o matematică curată și Dumnezeu a creat acest univers matematic, el însuși era un mare matematician.

Dar Einstein a fost, de asemenea, un mare matematician. Formulele sale vă permit să calculați raza acestui univers. Deoarece curbura depinde de masa corpurilor, care o fac, atunci este necesar să se cunoască densitatea medie a materiei. Astronomii au studiat aceleași mici secțiuni ale cerului timp de mulți ani și au calculat cu scrupulozitate cantitatea de materie din ele. Sa dovedit că densitatea este de aproximativ 10-30 g / cm3. Dacă înlocuim această figură în formula Einstein, atunci, în primul rând, va fi o curbură pozitivă, adică universul nostru este închis! - A, în al doilea rând, raza sa este egală cu 35 de miliarde de ani de lumină. Acest lucru înseamnă că, deși universul este finit, dar este uriașă - o rază de lumină, grăbindu-se de-a lungul unui cerc cosmic mare, se va întoarce la același punct după 200 de miliarde de ani pământești!

Acesta nu este singurul paradox al Universului Einstein. Ea nu este doar finită, dar este nelimitată, ea este, de asemenea, inconstantă. Albert Einstein și-a formulat teoria sub formă de zece ecuații diferențiale neliniare așa-numite. Cu toate acestea, nu toți oamenii de știință au reacționat la ei ca zece porunci, permițând doar o singură interpretare unică. Da, nu este surprinzător - la urma urmei, matematica modernă nu poate rezolva astfel de ecuații pentru a rezolva astfel de ecuații, dar pot exista multe soluții aproximative.

2.3 Modelul non-staționar al universului

Primele consecințe cosmologice revoluționare fundamentale ale teoriei generale a relativității au evidențiat matematicianul sovietic remarcabil și fizicianul teoretic Alexander Alexandrovich Friedman (1888-1925).

Principalele ecuații ale Teoriei Generale a relativității sunt "ecuațiile mondiale" ale Einsteinului, care descriu proprietățile geometrice, sau spațiul curbat metric, patru dimensionali.

Soluția lor permite, în principiu, să construiască un model matematic al Universului. Einstein însuși a luat prima încercare. Având în vedere raza curburii constantă a spațiului (adică, pe baza ipotezei despre staționarul universului ca întreg, care părea a fi cel mai rezonabil), el a concluzionat că universul ar trebui să fie finit spațial și să aibă forma lui un cilindru de patru dimensiuni. În 1922-1924. Friedman a criticat concluziile lui Einstein. El a arătat nerezonabilitatea postulatei sale inițiale - despre staționare, invarianță în timp a universului. După analizarea ecuațiilor mondiale, Friedman a concluzionat că decizia lor fără niciun motiv nu ar putea fi fără echivoc și nu a putut da un răspuns la problema formei universului, membrelor sau infinității sale.

Pe baza postulatelor opuse - despre posibila modificare a razei de curbură a spațiului mondial în timp, Friedman a găsit soluții non-staționare ale "ecuațiilor mondiale". Ca exemplu de astfel de soluții, a construit trei modele posibile de universe. În două dintre ele, raza curburii spațiului este în creștere monotonică, iar universul se extinde (într-un model - de la punct, la celălalt - pornind de la un volum finit). Cel de-al treilea model a atras o imagine a universul pulsatoriu cu o rază de curbură de schimbare periodică.

Modelul Friedman se bazează pe ideile despre starea izotropă, omogenă și non-remarcabilă a universului:

Ø Izotropia indică faptul că în universul nu există puncte dedicate de direcții, adică proprietățile sale nu depind de direcție.

Ø Uniformitatea universului caracterizează distribuția substanței în el. Această distribuție uniformă a substanței poate fi justificată prin calcularea numărului de galaxii la această magnitudine vizibilă a starului. Conform observațiilor, densitatea substanței în partea vizibilă a spațiului este aceeași.

Ø Nonstationaritatea înseamnă că universul nu poate fi într-o stare statică, neschimbată și ar trebui să se extindă sau să se micșoreze

În cosmologia modernă, trei dintre aceste afirmații sunt numite postulate cosmologice. Combinația dintre aceste postulate este un principiu cosmologic fundamental. Principiul cosmologic rezultă direct din postulatele teoriei generale a relativității. A.Fridman, pe baza postulatelor prezentate de el, a creat un model al structurii universului, în care toate galaxiile sunt îndepărtate unul de celălalt. Acest model este similar cu o minge de cauciuc uniformă, din toate punctele de spațiu ale căror sunt îndepărtate una de cealaltă. Distanța dintre cele două puncte crește, totuși, nici unul dintre ele nu este numit centrul de expansiune. Mai mult, cu cât este mai mare distanța dintre punctele, cu atât mai repede sunt îndepărtate unul de celălalt. Friedman însuși a considerat un singur model al structurii universului, în care spațiul variază în dreptul parabolic. Aceasta este, la început, se va extinde încet, și apoi, sub influența forțelor gravitaționale, expansiunea este schimbată la compresie la dimensiunea originală. Următorii săi au arătat că există cel puțin trei modele pentru care sunt efectuate toate cele trei postulate cosmologice. Modelul parabolic a.Fridman este una dintre opțiunile posibile. O soluție oarecum diferită a sarcinii a găsit astronomul olandez V. de Sitter. Spațiul universului în modelul său este hiperbolic, adică extinderea universului cu o accelerație în creștere. Rata de expansiune este atât de mare încât impactul gravitațional nu poate împiedica acest proces. El a prezis efectiv extinderea universului. Cel de-al treilea comportament al universului a calculat preotul belgian J. Lemeter. În modelul său, universul se va extinde la infinit, dar rata de expansiune va scădea în mod constant - această dependență este logaritmică. În acest caz, viteza de expansiune este suficientă pentru a evita compresia la zero. În primul model, spațiul este răsucite și este închis de la sine. Aceasta este o sferă, astfel încât dimensiunile sale sunt finite. În cel de-al doilea model, spațiul este curbat altfel, sub forma unui paraboloid hiperbolic (sau șa), spațiul este infinit. În cel de-al treilea model cu o rată critică de expansiune, spațiul este plat și, prin urmare, infinit.

Inițial, aceste ipoteze au fost percepute ca un cazus, inclusiv A. Einstein. Cu toate acestea, deja în 1926, un eveniment epocal a avut loc în cosmologie, care a confirmat corectitudinea calculelor Friedman - de Sitter - lemetru. Un astfel de eveniment care a avut un impact asupra construcției tuturor modelelor existente ale Universului a fost lucrarea Astronomiei Americane Edwin P. Habbla. În 1929, la efectuarea observațiilor pe cel mai mare telescop, el a descoperit că lumina care mergea la pământ din galaxiile îndepărtate, se schimbă spre partea lungă a spectrului. Acest fenomen care a primit numele "efect de deplasare roșie" se bazează pe principiul deschis de faimosul fizician K. Doppler. Efectul Doppler sugerează că, în spectrul sursei de radiații care se apropie de observator, linia spectrului este deplasată într-o latură scurtă (violet), în spectrul sursă scos din observator, liniile spectrale sunt deplasate în roșu (val lung ) latură.

Efectul deplasării roșii indică îndepărtarea galaxiilor de la observator. Cu excepția celebrului nebuloasă Andromeda și a mai multor sisteme de stele cele mai apropiate de noi, toate celelalte galaxii sunt eliminate despre noi. Mai mult, sa dovedit că viteza galaxiilor nu este aceeași în diferite părți ale universului. Ele sunt îndepărtate de la noi cu atât mai repede decât următorul. Cu alte cuvinte, amploarea deplasării roșii sa dovedit a fi o distanță proporțională față de sursa de radiație - astfel este textul strictă al legii deschise a Hubble. Comunicarea regulată a ratei de îndepărtare a galaxiilor este descrisă cu distanța permanentă (H, KM / S pe 1 megaparsec distanță).

V \u003d hr. ,

În cazul în care V este rata de îndepărtare a galaxiilor, H este constant Hubble, R este distanța dintre ele.

Valoarea acestei constante nu este încă îndeplinită. Diferiți oameni de știință determină-o în intervalul de 80 ± 17 km / s pentru fiecare distanță megaparsec. Fenomenul părtinilor roșii a primit o explicație în fenomenul "Galaktik". În acest sens, problemele de a studia extinderea universului și de a-și determina vârsta pe durata acestei expansiuni sunt prezentate în prim plan.

Cei mai mulți cosmologi moderni înțeleg această expansiune, ca o expansiune a universului cu adevărat iminent și existent ... Din păcate, moartea timpurie nu a permis geniului teoreticul universului AA Friedman, ale căror idei de mai mult de o jumătate de secol a trimis ideea de Cosmologi, să participe la viitoarea dezvoltare revoluționară a actualizărilor procesului din imaginea cosmologică a lumii. Experiența istoriei cunoașterii lumii provoacă totuși ca imaginea cosmologică relativistă modernică a lumii, fiind rezultatul extrapolării asupra întregii cunoștințe "întregi" concepute ale părții limitate a universului, inevitabil inevitabil. Prin urmare, este posibil să credem că reflectă mai degrabă proprietățile unei părți limitate a universului (care pot fi numite metaglaxie) și poate doar una dintre etapele dezvoltării sale (care permite cosmologia relativistă și ceea ce poate fi eliminat cu clarificarea densității medii a materiei în metagoactive). În prezent, în acest paragraf, imaginea lumii rămâne incertă.

Capitolul 3. Studii moderne ale modelelor cosmologice ale universului

.1 Premiul Nobel pentru deschiderea extinderii accelerate a universului

Cosmologia modernă este un sistem complex, cuprinzător și în creștere rapidă de știință naturală (astronomie, fizică, chimie etc.) și cunoașterea filosofică a Universului în ansamblu, bazată pe ambele date observaționale și a concluziilor teoretice legate de observațiile astronomice ale lui partea universului.

Mai recent, în domeniul cosmologiei moderne, a fost făcută descoperirea, care în viitor va fi capabilă să ne schimbe ideile despre originea și evoluția universului nostru. Oamenii de știință care au contribuit imens la dezvoltarea acestei descoperiri au fost acordate pentru lucrările lor de către Premiul Nobel.

Premiul Nobel a fost acordat americanului Salu Pllmutter, Australian Brian Schmidt și American Adam Raw pentru deschiderea extinderii accelerate a universului.

În 1998, oamenii de știință au descoperit că universul se extinde cu accelerația. Descoperirea a fost făcută din cauza studiului de tip Supernova IA. Supernovae este stele care, din când în când, strică cerul din când în când și apoi repede încet. Datorită proprietăților sale unice, aceste stele sunt folosite ca markeri pentru a determina modul în care distanțele cosmologice sunt schimbate în timp. Focarul de supernova este un moment în viața unei stele masive atunci când se confruntă cu o explozie catastrofală. Supernovae este diferite tipuri în funcție de circumstanțele specifice care precedă cataclismul. Când este observat, tipul de focare este determinat de spectrul și forma curbei lucioase. Supernovae, care a primit desemnarea IA, are loc cu explozia termică a piticii albe, a cărei masa a depășit valoarea pragului de ~ 1.4 din masa soarelui, numită limita Chandranekar. În timp ce greutatea piticului alb este mai mică decât valoarea pragului, puterea gravitației stelelor este egalizată prin presiunea gazului electronic degenerat. Dar dacă o substanță curge în ea într-un sistem dublu apropiat de o stea vecină, apoi la un anumit punct, presiunea electronică se dovedește a fi insuficientă, iar stelele explodează, iar astronomii înregistrează un alt focar de supernova de tip IA. Deoarece masa de prag și motivul pentru care piticul alb explodează, întotdeauna același supernovae la maximul de luciu trebuie să aibă același lucru și o luminozitate foarte mare și poate servi ca o "lumânare standard" pentru a determina distanțele intergalactice. Dacă colectați date despre multe supernova și comparați distanțele cu ele cu galaxii roșii, în care s-au schimbat clipa, atunci este posibil să se determine modul în care ritmul de expansiune al universului sa schimbat în trecut și să alegeți modelul cosmologic corespunzător.

Studierea telecomenzii de la Pământul Supernovae, oamenii de știință au descoperit că sunt cel puțin un sfert de dim, ceea ce prezice teoria - aceasta înseamnă că stelele sunt prea departe. Prin calcularea, astfel, parametrii extinderii universului, oamenii de știință au descoperit că acest proces are loc cu accelerația.

3.2 Materia întunecată

Materia întunecată este asemănătoare cu substanța obișnuită, în sensul că este capabilă de galaxie (dimensiune, să spunem, cu galaxia sau acumularea de galaxii) și participă la interacțiunile gravitaționale, precum și la o substanță convențională. Cel mai probabil, este alcătuit din particule noi, non-deschise, încă în condiții pământești.

În plus față de datele cosmologice, în favoarea existenței materiei întunecate, este măsurată de domeniul gravitațional în acumulările de galaxii și în galaxii. Există mai multe modalități de a măsura câmpul gravitațional în acumulările de galaxii, dintre care unul este lenzing gravitațional ilustrat în fig. patru.

Smochin. 4. Lenzing gravitațional.

Domeniul gravitațional al clusterului răsucește razele luminii, emise de galaxie, care se află în spatele acumulării, adică câmpul gravitațional acționează ca o lentilă. În același timp, apar mai multe imagini ale acestei galaxii la distanță; În jumătatea stângă a fig. 7 Au o culoare albastră. Curbura luminii depinde de distribuția în masă din cluster, indiferent de particulele să creeze această masă. Distribuția în masă redusă în acest mod este prezentată în jumătatea dreaptă a fig. 7 albastru; Se poate observa că este foarte diferită de distribuția substanței luminoase. Massacrele măsurate într-un mod similar, galaxiile sunt în concordanță cu faptul că materia întunecată investește aproximativ 25% în densitatea completă a energiei în univers. Reamintim că același număr este obținut din compararea teoriei formării structurilor (galaxii, clustere) cu observații.

Materia întunecată este disponibilă în galaxii. Acest lucru rezultă din nou din măsurătorile câmpului gravitațional, acum în galaxii și împrejurimile acestora. Cu cât este mai puternic câmpul gravitațional, cu atât mai repede se rotește în jurul galaxiei stea și nori de gaz, astfel încât măsurătorile ratelor de rotație în funcție de distanța față de centrul galaxiei vă permit să restaurați distribuția în masă în ea.

Care sunt particulele de materie întunecată? Este clar că aceste particule nu trebuie să se dezintegreze pe alte particule mai ușoare, altfel ar fi rupte în timpul existenței universului. Acest fapt în sine sugerează că, în natură, există un nou, nu deschis, în timp ce legea conservării, interzicerea acestor particule să se descompună. Analogie aici cu legea conservării unei încărcături electrice: un electron este cea mai ușoară particulă cu o încărcătură electrică și de aceea nu se încadrează în particule mai mici (de exemplu, neutrino și fotoni). În continuare, particulele de materie întunecată sunt extrem de prost interacționează cu substanța noastră, altfel ar fi fost descoperite în experimentele Pământului. Regiunea începe regiunea de ipoteze. Cea mai credibilă (dar departe de singura!) Ipoteza este reprezentată că particulele de materie întunecată de 100-1000 de ori mai grei decât protonul și că interacțiunea lor cu substanța de intensitate convențională este comparabilă cu interacțiunea neutrino. Este în cadrul acestei ipoteze că densitatea modernă a materiei întunecate găsește o explicație simplă: particulele de materie întunecată au fost născuți intens și anihilați într-un univers foarte timpuriu la temperaturi ultra-ridicate (aproximativ 1015 de grade), iar unii dintre ei au trăit până azi. Cu acești parametri ai acestor particule, cantitatea lor modernă din univers este obținută doar ceea ce este necesar.

Este posibil să se aștepte descoperirea particulelor de materie întunecată în viitorul apropiat în condiții pământești? Pentru că astăzi nu cunoaștem natura acestor particule, este destul de ambiguitate să răspundem la această întrebare. Cu toate acestea, perspectiva este foarte optimistă.

Există mai multe moduri de a căuta particule de materie întunecată. Unul dintre ele este asociat cu experimente pe viitoarele acceleratori de înaltă energie - se ciocnesc. Dacă particulele de materie întunecată sunt cu adevărat mai grele decât protonul de 100-1000 de ori, ei vor fi născuți în coliziuni de particule convenționale, overclockate pe collinguri la energii mari (energii realizate pe collinguri existente, nu sunt suficiente pentru acest lucru). Cele mai apropiate perspective sunt legate de cele aflate în construcție la Centrul Internațional al CERN sub cel mai mare Collider de la soția Soției (LHC), care va primi protoni contra cu energia de 7x7 TeraelectronVolt. Trebuie spus că, potrivit ipotezei cele mai populare, particulele de materie întunecată sunt doar un reprezentant al unei noi familii de particule elementare, astfel încât, împreună cu deschiderea particulelor de materie întunecată, puteți spera ca detectarea unei clase de o întreagă particule noi și noi interacțiuni asupra acceleratoarelor. Cosmologia sugerează că lumea particulelor elementare cunoscute astăzi nu este epuizată astăzi!

Un alt mod constă în înregistrarea particulelor de materie întunecată care zboară în jurul nostru. Ele nu sunt în nici un caz: când masa egală cu 1000 de protoni de masă, aceste particule aici și acum trebuie să existe 1000 de bucăți într-un contor cubic. Problema este că ele sunt extrem de slab interacționate cu particulele convenționale, substanța este transparentă pentru ei. Cu toate acestea, particulele de materie întunecată se confruntă ocazional de nuclee atomice, iar aceste coliziuni se pot spera să se înregistreze. Căutarea în această direcție este efectuată cu un număr de detectoare foarte sensibile plasate adânc subteran, unde fundalul din razele cosmice este redus brusc.

În cele din urmă, un alt mod este asociat cu înregistrarea produselor de anihilare a particulelor de materie întunecată între ele. Aceste particule ar trebui să se acumuleze în centrul pământului și în centrul soarelui (substanța este practic transparentă pentru ei și sunt capabili să cadă în interiorul pământului sau la soare). Acolo sunt anihilați unul cu celălalt și, în același timp, se formează alte particule, inclusiv neutrino. Acești neutrini sunt liberi prin grosimea pământului sau a soarelui și pot fi înregistrate la instalații speciale - telescoape de neutrină. Unul dintre aceste telescoape de neutrino este situat în adâncurile lacului Baikal, celălalt (Amanda) - adânc în gheață pe polul de sud. Există și alte abordări ale căutării particulelor de materie întunecată, de exemplu, căutarea produselor de anihilare în regiunea centrală a galaxiei noastre. Care dintre aceste căi va duce mai întâi la succes, timpul va arăta, dar în orice caz, deschiderea acestor noi particule și studiul proprietăților lor va deveni cea mai importantă realizare științifică. Aceste particule ne vor spune despre proprietățile Universului după 10-9 s (un miliard de secunde!) După o explozie mare, când temperatura universului a fost de 1015 de grade, iar particulele de materie întunecată au fost intens interacțite cu plasmă cosmică.

3.3 Energie întunecată

Energia întunecată este o substanță mult ciudată decât materia întunecată. Începeți cu faptul că nu merge la ceasuri, dar în mod egal "vărsat" în univers. În galaxii și clustere, galaxiile sunt la fel de mult ca și cele din ele. Cel mai neobișnuit lucru este că energia întunecată într-un anumit sens se confruntă cu anti-gravitate. Am spus deja că metodele astronomice moderne nu numai că măsoară actualul ritm de extindere a universului, ci și de a determina cum sa schimbat în timp. Astfel, observațiile astronomice indică faptul că astăzi (și în trecut, universul se extinde cu accelerația: rata de expansiune crește în timp. În acest sens, puteți vorbi despre anti-gravitate: atracția obișnuită gravitațională ar încetini galaxiile, iar în universul nostru se dovedește, opusul este.

heliocentric Universe Gravitate cosmologică

Smochin. 5. Ilustrația energiei întunecate.

O astfel de imagine, în general, nu contrazice teoria generală a relativității, dar pentru această energie întunecată ar trebui să aibă o proprietate specială - o presiune negativă. Acest lucru îl deosebește brusc de formele convenționale de materie. Nu va fi o exagerare să spunem că natura energiei întunecate este principalul mister al fizicii fundamentale a secolului XXI.

Unul dintre candidații pentru rolul energiei întunecate este un vid. Densitatea energiei în vid nu se schimbă atunci când extinderea universului și aceasta înseamnă presiunea negativă a vidului. Un alt candidat este un nou câmp excesiv, permeabilând întregul univers; Pentru el, se folosește termenul "Quintessence". Există și alți candidați, dar în orice caz energia întunecată reprezintă ceva complet neobișnuit.

O altă modalitate de a explica extinderea accelerată a universului este de a presupune că legile gravitaționale sunt modificate la distanțe cosmologice și timpuri cosmologice. O astfel de ipoteză este departe de a fi inofensivă: încercările de rezumare a teoriei generale a relativității în această direcție se confruntă cu dificultăți grave. Aparent, dacă o astfel de generalizare este în general posibilă, va fi asociată cu ideea existenței unor dimensiuni suplimentare ale spațiului, în plus față de cele trei dimensiuni pe care le percepem în experiența de zi cu zi.

Din păcate, nu este acum modalități vizibile de studiu experimental direct al energiei întunecate în condiții pământești. Acest lucru, desigur, nu înseamnă că în viitor nu pot exista idei noi strălucitoare în această direcție, dar astăzi speranțele de clarificare a naturii energiei întunecate (sau, mai larg, motivele pentru extinderea accelerată a Universul) sunt conectate exclusiv cu observații astronomice și de a primi date cosmologice noi și mai precise. Trebuie să învățăm în detaliu, întrucât extinderea universului într-o etapă relativ târziu a evoluției sale și acest lucru ar trebui să sperăm să aleagă între ipoteze diferite.

Concluzie

În acest curs, au fost luate în considerare modelele cosmologice ale universului. După analizarea literaturii pe parcursul fizicii și astronomiei generale, am urmărit istoria studiilor cosmologice, am considerat modele cosmologice moderne ale universului și am luat material ilustrativ la subiectul de cercetare. Prin demonstrarea relevanței subiectului ales, rezumat în funcție de lucrarea făcută.

Literatură

1.Berry A. Poveste scurta Astronomie. Traducerea S. Zamovsky. - M., L.: GITL, 1946.

.Veselovsky i.N. Aristarh Samos - Copernicus din lumea antică. Studii istorice și astronomice. - M.: ȘTIINȚĂ, 1961. Sp.7, p.44.

.Efremov Yu.N., Pavlovskaya E.D. Definiția epocii de supraveghere a catalogului Almagest Star în funcție de mișcările proprii de stele. - Cercetare istorică și astronomică. M.: Science, 1989, Ediția 18.

.I. G. Kolchinsky, A. A. Korsun, M. G. Rodriguez. Astronomii. A doua ed., Kiev, 1986.

.Kapenkov s.kh. Concept Știința naturală modernă: Manual pentru universități / M.: Prospect academic, 2001.

.Klimin I.A. Deschizând universul. - M.: ȘTIINȚĂ, 1987.

.Matviyevskaya g.p. Ca-sufi. - Cercetare istorică și astronomică. M.: ȘTIINȚĂ, 1983, ediția 16, p.93-138.

.Pannekuk A. Istoria astronomiei. - M.: ȘTIINȚĂ, 1966.

.S. Shapiro, S. Tyukali. Găuri negre, pitici albe și stele neutronice. Moscova, Mir, 1985

.Samygin S.I. "Concepte ale științei naturale moderne" / Rostov N / D: "Phoenix", 1997.

.Fizica cosmos: enciclopedia mică. M.: OV. Enciclopedia, 1986.

.Hawking S. Scurt istoric istoric: de la o explozie mare la găuri negre. M.: MIR, 1990.

.E.v. Kononovich, V.I. Moroz. Cursul astronomiei generale. Moscova, 2002.

.Einstein A. Evoluția fizicii / M.: Lumea durabilă, 2001.

Tutoring.

Aveți nevoie de ajutor pentru a studia ce teme de limbă?

Specialiștii noștri vor consilia sau vor avea servicii de îndrumare pentru subiectul interesului.
Trimite o cerere Cu subiectul chiar acum, pentru a afla despre posibilitatea de a primi consultări.

Conceptele "Universului" și "Metagalaxiei" sunt concepte foarte apropiate: caracterizează același obiect, dar în diferite aspecte. Conceptul de "univers" înseamnă întreaga lume materială existentă; Conceptul de "metagalaxie" este aceeași lume, dar din punctul de vedere al structurii sale - ca un sistem ordonat de galaxii.

În știința clasică a existat o așa-numită teorie a stării staționare a universului, conform căreia universul era întotdeauna aproape la fel ca acum. Astronomia a fost statică: au fost studiate mișcările planetelor și cometei, stelele au fost descrise, clasificările lor au fost create, desigur, foarte importante. Dar problema evoluției universului nu a fost pusă.

In acest controlul muncii Principalele modele cosmologice ale universului vor fi luate în considerare.

1.1 Modele cosmologice moderne ale universului: model Enstein A., modelul a.a. Friedman.

Modelele cosmologice moderne ale universului se bazează pe teoria generală a relativității A. Einstein, conform căreia metricul de spațiu și timp este determinat de distribuirea maselor gravitaționale în univers. Proprietățile sale sunt la fel de bine datorate densității medii a materiei și a altor factori fizici specifici.

Ecuația lui Einstein nu este una, ci multe decizii decât prezența multor modele cosmologice ale universului. Primul model a fost dezvoltat de A. Einstein însuși în 1917. A aruncat postulatele cosmologiei Newtoniene despre absolutismul și infinitatea spațiului și timpului. În conformitate cu modelul cosmologic al Universului A. Einstein, spațiul mondial este omogen și izotrop, problema este distribuită în mod egal, atracția gravitațională a maselor este compensată de repulsia cosmologică universală.

Timpul de existență al universului este infinit, adică nu are nici un început, fără sfârșit, iar spațiul este infinit, dar, desigur.

Universul din modelul cosmologic A. Einstein este staționar, infinit în timp și fără limită în spațiu.

În 1922, matematicianul rus și geofizicianul A. Un Friedman au aruncat postulatul cosmologiei clasice la staționarul universului și a primit soluția ecuației lui Einstein, descriind universul cu spațiul "extins".

Raportul dintre densitatea medie a universul critică este indicată

Există trei modele cosmologice în funcție de numele creatorului numit Friedmann. În aceste modele, energia de vid (constanță cosmologică) nu este luată în considerare.

I model Friedman ,. Extinderea Universului va fi veșnică, iar viteza galaxiilor nu se va strădui niciodată pentru zero. Spațiul dintr-un astfel de model este infinit, are o curbură negativă, descrie geometria Lobachevsky. Prin fiecare punct al unui astfel de spațiu, un set infinit de direct, paralel dat, suma unghiurilor triunghiului este mai mică de 180 °, raportul dintre lungimea circumferinței la raza este mai mare de 2π.

II Modelul Friedman ,. Extinderea Universului va fi veșnică, dar în infinit, viteza lui se va strădui pentru zero. Spațiul dintr-un astfel de model este infinit, plat, descris de geometria Euclidea.

III Modelul Friedman ,. Extinderea Universului va fi schimbată prin comprimare, colapsul și va încheia că universul se va alătura punctului singular (o criză mare). Spațiul dintr-un astfel de model este finit, are o curbură pozitivă, în formă reprezintă o hipertensiune tridimensională, descrie geometria sferică a lui Riemann. Într-un astfel de spațiu, nu există linii drepte paralele, suma unghiurilor de triunghi este mai mare de 180 °, raportul dintre circumferința circumferinței față de raza este mai mică de 2π. Masa totală totală a unui astfel de univers este zero.

Potrivit datelor moderne .

1.2 Modele cosmologice alternative ale universului

În plus față de modelul standard de explozie ridicat, în principiu există modele cosmologice alternative:

1. Modelul, compararea simetrică la materie și antimaterie, implică o prezență egală a acestor două specii în univers. Deși este evident că Galaxia noastră practic nu conține antimaterie, sistemele vecine de stea ar putea consta complet din ea; În același timp, radiația lor ar fi exact aceeași cu galaxiile normale. Cu toate acestea, în epocile anterioare de extensie, atunci când substanța și antimateria au fost într-un contact mai strâns, anihilarea lor ar fi trebuit să aibă naștere la radiații puternice gamma. Observațiile nu o descoperă, ceea ce face un model simetric este puțin probabil.

2. În modelul de explozie mare rece, se presupune că expansiunea a început la temperatura zero absolută. Adevărat, în acest caz, sinteza nucleară ar trebui să apară și să se răzbune substanța, dar radiația de fundal cu microunde nu poate fi asociată direct cu o explozie mare și este necesar să se explice cumva diferit. Această teorie este atractivă în faptul că substanța din acesta este supusă fragmentării și acest lucru este necesar pentru a explica eterogenitatea la scară largă a universului.

3. Modelul cosmologic staționar implică nașterea continuă a unei substanțe. Poziția principală a acestei teorii, cunoscută sub numele de principiul cosmologic ideal, argumentează că universul a fost întotdeauna și rămâne ca acum. Observațiile o resping.

4. A luat în considerare variantele modificate ale teoriei gravitației Einstein. De exemplu, teoria lui K. Brans și R.dikka de la Princeton, în general, este de acord cu observații în cadrul sistemului solar. Modelul Branz - Dickka, precum și un model mai radical F.Khuli, în care unele constante fundamentale variază în timp, au aproape aceiași parametri cosmologici în epoca noastră, precum și modelul de explozie mare.

5. În 1927, abbot belgian și om de știință J. Lemeter au eliminat "expansiunea" spațiului cu date astronomice de observare. Lemetul a introdus conceptul de început al universului ca o singularitate (adică statul super-stat) și nașterea universului ca o explozie mare. Pe baza teoriei Einstein modificate a căii ferate, în 1925, un model cosmologic a construit o explozie mare, cu o fază lungă a unei stări liniștite în timpul căreia galaxiile ar fi putut fi formate. Einstein a devenit interesată de această ocazie pentru a-și justifica modelul cosmologic favorit al universului static, dar când universul a fost deschis, el a refuzat public.

Λcdm (Lambda-Cidiyam (Lambda-Cidiyam este citită) - o reducere a materiei întunecate la lambda-rece, un model cosmologic standard modern în care este umplut universul plat spațial, în plus față de materia obișnuită de barizare, energia întunecată (descrisă de constanta cosmologică λ de Materia crevată a lui Einstein) și materia întunecată rece (materia întunecată în engleză). Conform acestui model, vârsta universului este egală miliarde de ani.

Deoarece densitatea medie a substanței din univers nu este cunoscută, astăzi nu știm în care din aceste spații ale universului trăim.

În 1929, astronomul american E. P. Hable a descoperit existența unei dependențe ciudate între distanța și viteza Galaxik: toate galaxiile se deplasează de la noi, iar la rata care crește proporțional cu distanța, sistemul Galaxian se extinde.

Extinderea universului este considerată un fapt stabilit științific. Conform calculelor teoretice ale lui J. Lemeter, raza universului din starea inițială a fost de 10-12 cm, care este aproape de dimensiunea pe raza electronului, iar densitatea sa a fost de 1096 g / cm3. Într-un stat singular, Universul a fost un micro-obiect de dimensiuni neglijabile. Din starea unică inițială, universul sa mutat la extindere ca urmare a unei explozii mari.

Calculele retrospective determină vârsta Universului la 13-20 miliarde de ani. G. A. Gamov a sugerat că temperatura substanței a fost mare și a căzut cu expansiunea universului. Calculele sale au arătat că universul în evoluția sa suferă anumite etape, în timpul căreia are loc educația elemente chimice și structuri. În cosmologia modernă, pentru claritate, stadiul inițial al evoluției universului este împărțit în "ERA"

La evaluarea gradării amplorii universului, apare întotdeauna o întrebare filosofică clasică: finită sau infinită universul? Conceptul de Infinity operează în principal matematică și filosofi. Fizicienii experimentali care au metode experimentale și tehnici de măsurare, întotdeauna valori finite ale valorilor măsurate sunt întotdeauna obținute. Importanța mare a științei și a fizicii moderne este că acum a fost obținută de multe caracteristici cantitative ale obiectelor nu numai macro și microbryr, ci și megamira.

Scala spațială a universului nostru și dimensiunea formațiunilor principale de materiale, inclusiv micro-lecturile, pot fi trimise din tabelul următor, unde dimensiunile sunt date în metri (numai ordinele numerelor sunt date pentru simplitate, adică numere aproximative în interiorul o comandă):

Radius de orizont cosmologic

sau universul vizibil 10 26

Diametrul galaxiei noastre 10 21

Distanța de la Pământ la Sun 10 11

Diametrul Soarelui 10 9

Dimensiunea persoanei 10 0

Lungimea de undă de lumină vizibilă 10 -6 - 10 -8

Virus Dimensiune 10 -6 -10 -8

Diametrul atomului de hidrogen 10 -10

Diametrul miezului atomic 10 -15

Distanța minimă

disponibil astăzi la măsurătorile noastre 10 -18

Din aceste date este clar că raportul dintre cea mai mare dimensiune la cea mai mică dimensiune, accesibilă de experimentul de astăzi, este de 44 de comenzi. Odată cu dezvoltarea științei, această atitudine a crescut și va crește ca acumularea de noi cunoștințe despre lumea din jurul nostru. La urma urmei, "Lumea noastră este doar o școală în care învățăm să știm", a declarat filosoful francez Michel Monten (1533-1592).

Universul este la un nivel foarte diferit, de la particule elementare condiționate și ultralifice gigantice de galaxii, inerente structuralității. Structura modernă a universului este rezultatul evoluției cosmice, în care galaxiile au fost formate din protestele Roblacticii, din protosts - stele, de la planetele protoplanetice.

1.3 Model de explozie fierbinte

Conform modelului cosmologic al Friedman - Lemetru, Universul a apărut la momentul Big Bang - cu aproximativ 20 de miliarde de ani în urmă, iar expansiunea sa continuă până acum, încetinește treptat. În primul moment al exploziei din univers a avut o densitate și o temperatură nesfârșită; Această condiție se numește singularitate. Conform teoriei generale a relativității, gravitatea nu este o forță reală, dar există o curbură a timpului spațial: cu atât mai mult densitatea materiei, curbura mai puternică. La momentul unei singularități inițiale, curbura a fost, de asemenea, infinită. Puteți să exprimați o curbură nesfârșită de spațiu-timp cu alte cuvinte, spunând că, în momentul inițial al materiei și al spațiului, a explodat în același timp peste tot în univers. Ca spațiu al universului extins, densitatea materiei se încadrează în ea.

S. Khoking și R. Penrose au demonstrat că, în trecut, a fost cu siguranță un stat singular dacă teoria generală a relativității este aplicabilă pentru a descrie procesele fizice într-un univers foarte timpuriu. Pentru a evita singularitatea catastrofică în trecut, este necesar să se schimbe în mod semnificativ fizica, de exemplu, presupunând posibilitatea nașterii spontane a materiei, ca și în teoria universului staționar. Dar observațiile astronomice nu dau niciun motiv pentru asta. Evenimentele anterioare pe care le considerăm, cu atât mai puțin scara lor spațială a fost; Întrucât abordează începutul expansiunii, orizontul observatorului este comprimat (figura 1).

Smochin. 1. Ilustrație a unor modele mari de explozie

În primele momente, scara este atât de mică încât nu mai putem aplica teoria generală a relativității: pentru a descrie fenomenele într-o astfel de scară mică necesită mecanică cuantică. Dar teoria cuantice a gravitației nu există încă, astfel încât nimeni nu știe cum evenimentele s-au dezvoltat în momentul 10-43 s, numite timpul planacian (în onoarea teoriei tatălui cuantum). În acel moment, densitatea materiei a atins o valoare incredibilă de 1090 kg / cm3, care nu poate fi comparată nu numai cu densitatea corpurilor din jurul nostru (mai puțin de 10 g / cm3), dar chiar și cu densitatea Nucleul atomic (aproximativ 1012 kg / cm3) - cea mai mare densitate disponibilă în laborator. Prin urmare, pentru fizica modernă, începutul extinderii Universului este timpul de scânteie.

Modelele mari de explozie sunt reprezentate de trei tipuri cele mai importante: modelul standard deschis, standardul standard și modelul Lemetului. Timpul orizontal a fost amânat, vertical - distanța dintre oricare dintre cei doi suficient de îndepărtați unul de celălalt (pentru a exclude interacțiunea lor) de galaxii. Cercul a marcat epoca noastră. Dacă universul sa extins întotdeauna la viteza actuală exprimată de Hubble N, atunci ar începe aproximativ 20 de miliarde de ani în urmă și a avut loc așa cum se arată printr-o linie Diagonală punctată. Dacă expansiunea încetinește, ca într-un model deschis al unei lumi nelimitate sau într-un model închis al unei lumi limitate, atunci vârsta Universului este mai mică de 1 / n. Cea mai mică vârstă la modelul închis, a cărui extensie este întârziată rapid și este înlocuită cu comprimare. Modelul Lemetra descrie Universul, a cărei vârstă este semnificativ mai mare de 1 / n, deoarece în istoria sa există o perioadă lungă de timp când extensiile aproape nu au apărut. Modelul Lemet și un model deschis descriu universul care se va extinde întotdeauna.

În astfel de condiții, nașterea Universului a fost de neconceput și densitatea a avut loc. Mai mult, ar putea fi o naștere în sens literal: unii cosmologi (Să spunem, Ya.B. Zeldovich în Ussr și L.Parker din SUA) au crezut că particulele și fotonii gamma s-au născut în acea epocă a domeniului gravitațional . Din punctul de vedere al fizicii, acest proces ar putea avea loc dacă singularitatea a fost anizotropică, adică. Câmpul gravitațional a fost neomogen. În acest caz, forțele gravitaționale de maree ar putea "scoate" particulele reale din vid, creând, astfel, substanța universului. Studierea proceselor care au avut loc imediat după Big Bang, înțelegem că teoriile noastre fizice sunt încă foarte imperfecte. Evoluția termică a universului timpuriu depinde de nașterea particulelor elementare masive - Hadrons, pe care fizica nucleară o cunoaște mai puțin. Multe dintre aceste particule sunt instabile și de scurtă durată.

Fizicianul elvețian R.Hagedorn consideră că poate exista un mare set de herane de creștere a maselor, care, în abundență, ar putea fi formate la o temperatură de aproximativ 10 12 k, când densitatea gigantică a radiației a dus la nașterea perechilor Hadron constând din particule și antiparticule. Acest proces ar trebui să limiteze creșterea temperaturii în trecut. Conform unui alt punct de vedere, numărul de tipuri de particule elementare masive este limitat, astfel încât temperatura și densitatea în epoca administratorului ar trebui să fi atins valori nesfârșite. În principiu, acest lucru ar putea fi verificat: dacă componentele Hadrons - cuarci erau particule stabile, atunci un număr de cuarci și antichidari ar fi trebuit să fie păstrate din epoca fierbinte. Dar căutarea quark-urilor a fost zadarnică; Cel mai probabil, ele sunt instabile.

După prima milisecundă a expansiunii universului, interacțiunea puternică (nucleară) a încetat să joace un rol decisiv în ea: temperatura a scăzut atât de mult încât nucleele atomice au încetat să se prăbușească. Alte procese fizice au fost determinate de o interacțiune slabă responsabilă de nașterea particulelor ușoare - leptoni (adică electroni, pozitroni, mesoni și neutrini) sub acțiunea radiațiilor termice. Când, în timpul expansiunii, temperatura de radiație a scăzut la aproximativ 10 10 k, perechile de lepton au încetat să se nască, aproape toate postronii și electronii anihilați; Numai neutrinii și antineutrino au rămas, fotoni și un pic conservat cu epoca anterioară a protonilor și a neutronilor. Deci, epoca leptonului sa încheiat. Următoarea fază a expansiunii este o epocă fotonică - caracterizată prin predominanța absolută a radiației termice. Pe fiecare proton conservat sau electron conturi pentru un miliard de fotoni. La început, a fost Quanta Gamma, dar, pe măsură ce universul se extinde, au pierdut energia și au devenit radiografii, ultraviolete, optice, infraroșu și, în cele din urmă, au fost acum radio-canale pe care le acceptăm ca emisii de radio de masă neagră (relict) .

1.4 Probleme cosmologice nerezolvate ale Big Bang

Puteți marca 4 probleme acum înainte de modelul cosmologic al Big Bang.

1. Problema Singularității: Multe îndoieli Aplicabilitatea Teoriei Generale a relativității, care dă singurătate în trecut. Sunt propuse teorii cosmologice alternative fără singularitate.

2. În strânsă legătură cu problema de singularitate a izotropiei universului. Se pare ciudat că extinderea care a început de la statul singular sa dovedit a fi atât de izotropă. Nu este exclus faptul că extinderea inițială anizotropă a devenit treptat izotropă sub acțiunea forțelor disipative.

3. uniformă pe cea mai mare scară, la o scară mai mică, universul este foarte neomogen (galaxii, acumularea de galaxii). Este greu de înțeles modul în care o gravitate ar putea duce la apariția unei astfel de structuri. Prin urmare, cosmologii explorează posibilitățile modelelor neomogene ale unei explozii mari.

4. În cele din urmă, puteți întreba care este viitorul universului? Pentru un răspuns, trebuie să cunoașteți densitatea medie a materiei în univers. Dacă depășește o anumită valoare critică, atunci geometria timpului spațiu este închisă, iar în viitor universul va fi cu siguranță stoarse. Universul închis nu are granițe, dar volumul său este finit. Dacă densitatea este sub critică, universul este deschis și se va extinde pentru totdeauna. Universul deschis este infinit și are o singură singularitate la început. În timp ce observațiile sunt cel mai bine în concordanță cu modelul Open Univers. Originea unei structuri la scară largă. Cosmologii au două puncte opuse de vedere asupra acestei probleme. Cel mai radical este că la început era haos. Extinderea universului timpuriu a avut loc extrem de anizotropic și ineumon, dar apoi procesele disipative netezite anizotropia și au adus expansiunea modelului Friedman - lemetru. Soarta de neomogenități este foarte curioasă: dacă amplitudinea lor era mare, au fost necesare în mod inevitabil să se prăbușească în găuri negre cu o masă definită de orizontul curent. Formarea lor ar putea începe direct din timpul de scânteie, așa că în universul ar fi putut fi multe găuri negre mici cu masele de până la 10-5 g. Cu toate acestea, S. Choking a arătat că "mini-găurile" ar trebui, radiante, să-și piardă Masa, și epocii noastre ar putea continua numai găurile negre cu mase de peste 10 16 g, ceea ce corespunde masei unui munte mic.

Haosul primar ar putea conține perturbații de orice scară și amplitudine; Cea mai mare dintre ele sub formă de valuri sonore ar putea fi păstrate din epoca universului timpuriu la epoca radiației, când substanța era încă suficient de caldă pentru a emite, absorbi și a elimina radiațiile. Dar, cu sfârșitul acestei ere, plasma răcită recombinată și a încetat să interacționeze cu radiațiile. Presiunea și viteza sunetului în gaz au căzut, ca rezultat al căruia undele sonore au transformat în valuri de șoc, comprimarea gazului și forța să se prăbușească în galaxie și la clusterele lor. În funcție de tipul de valuri sursă, calculele prezice o imagine foarte diferită, departe de a fi întotdeauna adecvate. Pentru a selecta între opțiunile posibile pentru modelele cosmologice, o idee filosofică, cunoscută sub numele de principiul antropic, este important: de la bun început, universul trebuia să aibă astfel de proprietăți care au permis galaxiilor, stelelor, planetelor și vieții rezonabile asupra lor. În caz contrar, nu a existat nimeni care să se angajeze în cosmologie. Un punct de vedere alternativ este că structura inițială a universului nu poate fi găsită pe care o dau observații. Conform acestei abordări conservatoare, tânărul universant haotic nu poate fi luat în considerare, deoarece acum este foarte izotrop și omogen. Abaterile de la omogenitate, pe care le observăm sub formă de galaxii, ar putea crește sub acțiunea gravitației de la heterogenități mici de densitate inițială. Cu toate acestea, studiile distribuției pe scară largă a galaxiilor (mai ales realizate de J. Plis în Princeton), se pare că nu confirmă această idee. O altă oportunitate interesantă este că acumulările de găuri negre născute în epoca Strronle ar putea deveni fluctuațiile inițiale pentru formarea galaxiilor. Universul deschis sau închis? Cele mai apropiate galaxii sunt îndepărtate de la noi la o viteză proporțională cu distanța; Dar mai îndepărtat nu se supune acestei dependențe: mișcarea lor indică faptul că extinderea Universului încetinește cu timpul. Într-un model închis al universului sub acțiunea gravitației, expansiunea la un anumit punct se oprește și este înlocuită cu compresie (figura 2), dar observațiile arată că decelerarea galaxiilor nu este încă atât de rapidă, astfel încât oprirea completă a avut loc vreodată.

Liniile orizontale marchează momentele caracteristice ale evoluției, iar triunghiurile arătate de ei arată zona Universului la dispoziția observatorului în acest moment. Cu cât timp a trecut mai mult de la începutul expansiunii, cu atât mai mult zona devine disponibilă pentru observare. În prezent, lumina vine la noi de la stele, quasari și clustere de galaxii la distanță de miliarde de ani de lumină, dar în epocile timpurii, observatorul putea vedea o zonă mult mai mică a universului. În diverse epoci, au fost dominate diferite forme de materie: deși substanța nucleelor \u200b\u200batomice (nucleoni) domină, înainte ca universul să fi fost fierbinte, radiația (fotoni) dominată și chiar mai devreme - particule elementare ușoare (leptoni) și grele (Hadron) .

Figura 2 - Modelul standard de explozie mare: timpul este amânat vertical, iar distanța este orizontală.

Pentru ca universul să fie închis, densitatea medie a materiei ar trebui să depășească o anumită valoare critică. Evaluarea densității substanței vizibile și invizibile este foarte apropiată de această valoare. Distribuția galaxiilor în spațiu este foarte inamogen. Grupul nostru local de galaxii, inclusiv Calea Lactee, Nebuloasa Andromeda și câteva galaxii mai mici, se află pe periferia unui sistem imens de galaxii, cunoscut sub numele de SuperCount în Fecioara (Fecioara), centrul care coincide cu grupul Fecioară galaxii. Dacă densitatea medie a lumii este mare și universul este închis, ar fi trebuit să se observe o abatere puternică de la o expansiune izotropă cauzată de atragerea galaxiilor noastre vecine la centrul de super-consum. În universul deschis, această abatere este nesemnificativă. Observațiile sunt mai în concordanță cu modelul deschis. Marele interes al cosmologilor determină conținutul în satelitul izotopului greu al hidrogenului - deuteriu, care a fost format în timpul reacțiilor nucleare în primele momente după o explozie mare. Conținutul de deuteriu sa dovedit a fi extrem de sensibil la densitatea substanței din epocă și, prin urmare, în noi. Cu toate acestea, "testul de deuteriu" nu este ușor, deoarece este necesar să se investigheze substanța primară care nu a vizitat adâncurile stelelor din momentul sintezei cosmologice, unde deuteriul este ușor de ars. Studiul galaxiilor extrem de îndepărtate a arătat că conținutul de deuteriu corespunde cu densitatea scăzută a materiei și, prin urmare, modelul deschis al universului.

Concluzie

Modelele cosmologice duc la concluzia că soarta universului extins depinde numai de densitatea medie a substanței sale de umplere și de valoarea unui hubble constant. Dacă densitatea medie este egală sau sub o anumită densitate critică, extinderea universului va continua pentru totdeauna. Dacă densitatea este mai mare critică, expansiunea se va opri devreme sau mai târziu și va fi redusă prin comprimare.

În acest caz, universul este restrâns la dimensiunile pe care le-au fost probabil în caz de apariție, dând drumul la fenomenul numit o compresie mare.

Listăm principalele modele ale universului: Model de Sitter: modelul universului extins, propus în 1917, în care nu există nici o substanță sau radiație. Această ipoteză nerealistă a avut, totuși, importantă din punct de vedere istoric, deoarece a avansat prima dată ideea de extindere și nu a universul static; Modelul de lemetru: modelul universului, care începe cu o explozie mare, înlocuind faza statică și extinderea ulterioară infinită. Modelul este numit de numele J. Lemeter (1894-1966),

Modelul universului extins fără utilizarea teoriei generale a relativității propuse în 1948 de către Edward Milne (Edward Milne). Acest univers expanding, izotrop și omogen. Care nu conține substanțe. Are o curbură negativă și dezghețată.

Modelul Fredman: modelul universului, care se poate prăbuși în sine. În 1922, matematicianul sovietic A. Friedman (Alexander Friedmann, 1888-1925), analizând ecuația Teoriei Generale a relativității

Universul lui Friedman poate fi închis dacă densitatea substanței este suficient de mare pentru a opri extensia. Acest fapt a condus la căutarea așa-numitei mase lipsă. În viitor, concluziile Friedman au fost confirmate în observații astronomice, așa-numita schimbare roșie a liniilor spectrale în spectrele de galaxii, ceea ce corespunde eliminării reciproce a acestor sisteme stelare.

Modelul Einstein de Sitter: Cele mai simple modele cosmologice moderne în care universul are o presiune zero, o curbură zero (adică o geometrie plană) și o lungime infinită, iar expansiunea sa nu este limitată în spațiu și în timp. Modelul propus în 1932, acest model este un caz special (la curbura zero) a unui univers mai general Friedman.

2. Care este esența proceselor de auto-organizație în natură vie și inanimată?

Toate obiectele de viață și natură neînsuflețită pot fi reprezentate ca anumite sisteme care au caracteristici și proprietăți specifice care caracterizează nivelul de organizare. Având în vedere nivelul organizației, este posibil să se ia în considerare ierarhia structurilor organizării obiectelor materiale de natură vie și neînsuflețită. O astfel de ierarhie a structurilor începe cu particule elementare, care sunt nivelul inițial al organizării materiei și se încheie cu organizațiile și comunitățile vii - cele mai înalte niveluri ale organizației.

În prezent, în domeniul fizicii teoretice fundamentale, sunt dezvoltate concepte, potrivit căruia o lume existentă în mod obiectiv nu este epuizată de lumea materială, percepută de simțurile noastre sau de aparatele fizice. Autorii acestor concepte au ajuns la următoarea concluzie: împreună cu lumea materială există o realitate pre-comandă, care are o natură fundamental diferită față de realitatea lumii materiale.

Studiul materiei și nivelurile sale structurale este o condiție prealabilă pentru formarea viziunii asupra lumii, indiferent dacă va fi în cele din urmă materialistă sau idealistă.

Este destul de evident că rolul de a determina conceptul de materie, înțelegerea acestuia din urmă ca fiind inepuizabilă pentru a construi imagine științifică Pace, rezolvând problema realității și cunoașterea obiectelor și fenomenelor lumilor Micro, Macro și Mega.

Sub organizarea sistemului, vom înțelege schimbarea structurii sistemului, care asigură comportamentul coordonat sau funcționarea sistemului, care este determinată de condițiile externe.

Dacă se află sub modificarea organizației, înțelegeți modificarea metodei subsistemelor de compunere (sau de comunicare) care formează sistemul, fenomenul de auto-organizare poate fi definit ca o schimbare inevitabilă a sistemului și a funcțiilor sale, care apare în afara Orice efecte suplimentare, datorită interacțiunii sistemului cu condițiile existenței și se apropie de un stat relativ durabil.

Sub auto-organizație, vom înțelege schimbarea structurii, asigurând coerența comportamentului datorită prezenței relațiilor interne și a conexiunilor cu mediul extern.

Autorizolarea este o expresie naturală a științei procesului de materie auto-aparentă. Abilitatea de auto-organizare are un sistem natural de viață și inanimat, precum și sisteme artificiale. Configurația specifică a structurii există numai în condiții strict definite și în anumite momente ale "mișcării" sistemului complex. Dinamica dezvoltării sistemelor conduce la o schimbare consecventă a structurilor lor.

O schimbare naturală a structurii sistemului, respectiv, schimbări istorice în raport cu mediul extern și se numește evoluție.
Schimbarea structurii unui sistem complex în procesul de interacțiune cu mediul este o manifestare a proprietăților de deschidere ca o creștere a posibilității de accesare a noului. Pe de altă parte, schimbarea structurii unui sistem complex asigură extinderea condițiilor de viață asociate cu complicația organizației și creșterea activității vitale, adică. Achiziționarea de valori mai generale pentru a stabili legături cu noi partide la mediul extern.

Autorizolarea se caracterizează prin apariția funcționării coordonate intern datorită conexiunilor interne și conexiunilor cu mediul extern. În plus, funcția și structura conceptului sistemului sunt strâns legate; Sistemul este organizat, adică Modifică structura pentru executarea funcției.

Structurarea și organizarea sistemică a materiei sunt printre cele mai importante atribute, exprimă Sucursala existenței materiei și a acelor forme concrete în care se manifestă.

Sub structura materiei înțeleg, de obicei, structura sa în Macromir, adică. Existența sub formă de molecule, atomi, particule elementare etc. Acest lucru se datorează faptului că un om este o creatură macroscopică și o scală macroscopică este familiarizată, astfel încât conceptul de structură este de obicei asociat cu diferite micro-obiecte.

Dar dacă luăm în considerare problema în ansamblu, conceptul structurii materiei va acoperi, de asemenea, organismele macroscopice, toate sistemele megamir cosmice și, în orice scară arbitrar de timp spațială. Din acest punct de vedere, conceptul de "structură" se manifestă în faptul că există sub forma unei varietăți infinite de sisteme holistice, strâns interconectate între ele, precum și în ordonarea structurii fiecărui sistem. O astfel de structură este infinită în relații cantitative și calitative.

Manifestările infinității structurale ale materiei sunt:

- inexhauzibilitatea obiectelor și proceselor microworld;

- infinitatea spațiului și a timpului;

- Infinitatea modificărilor și dezvoltarea proceselor.

Din varietatea de forme de realități obiective, disponibil empiric rămâne întotdeauna numai regiunea finală a lumii materiale, care se extinde acum în 10-15 la 10 28 cm și în timp - până la 2 × 109 ani.

Structuralitatea și organizarea sistemică a materiei sunt printre cele mai importante atribute. Ei exprimă raționalizarea existenței materiei și a formelor sale specifice în care se manifestă.

Lumea materială este una: înțelegem că toate părțile sale - de la obiecte neînsuflețite la ființele vii, de la ceresc Tel. Înainte de o persoană ca membru al societății - într-un fel sau altul sunt conectate.

Sistemul este că într-un anumit mod legat unul de celălalt și subordonat legilor relevante.

Sistemele sunt obiectiv existente și teoretice sau conceptuale, adică Existent numai în conștiința umană.

Sistemul este un set intern sau extern ordonat de elemente interdependente și interacționale.

Ordonarea setului implică prezența relațiilor naturale între elementele sistemului, care se manifestă sub forma legilor unei organizații structurale. Ordinul intern este disponibil în toate sistemele naturale care decurg din interacțiunea organismelor și auto-dezvoltarea naturală a materiei. Exteriorul este caracteristic sistemelor artificiale ale omului: tehnice, industriale, conceptuale etc.

Nivelurile structurale ale materiei sunt formate dintr-un anumit set de obiecte ale oricărei clase și se caracterizează printr-un tip special de interacțiune între componentele lor cu elemente.

Criteriul pentru alocarea diferitelor niveluri structurale este următoarele semne:

- scale spatio-temporare;

- un set de proprietăți cruciale;

- legile specifice ale mișcării;

- gradul de complexitate relativă care apare în procesul de dezvoltare istorică a materiei în domeniu;

- alte semne.

În prezent, nivelurile structurale cunoscute de materie pot fi alocate în funcție de caracteristicile de mai sus din următoarele domenii.

1. Microwr. Acestea includ:

- particule elementare și nuclee de atomi - regiunea de aproximativ 10-15 cm;

- atomi și molecule 10-8 -10-7 cm.

Micrometrul este moleculele, atomii, particulele elementare - lumea micro-prelegerilor extrem de mici, observate direct, diferența spațială este calculată de la 10-8 la 10 -16 cm, iar durata de viață este de la infinit la 10 -24 p .

2. Macromir: corpuri macroscopice 10-6 -10 7 cm.

Macromir - lumea formelor stabile și valorile umane proporționale, precum și complexele cristaline de molecule, organisme, comunități de organisme; Lumea obiectelor macro, a căror dimensiune este corelată cu amploarea experienței umane: valorile spațiale sunt exprimate în milimetri, centimetri și kilometri și timp - în secunde, minute, ore, de ani de zile.

Megamir este planete, complexe de stele, galaxii, Metagalaxie - Lumea Cântarelor și a vitezelor cosmice uriașe, distanța în care este măsurată după ani de lumină și timpul existenței obiectelor spațiale - milioane și miliarde de ani.

Și, deși aceste niveluri își operează modelele specifice, micro, macro- și megamir sunt interconectate intersecțional.

3. Megamir: sisteme spațiale și scale nelimitate până la 1028 cm.

Sunt caracterizate diferite niveluri de materie tipuri diferite conexiuni.

În scară de 10-13 cm - interacțiuni puternice, integritatea miezului este asigurată de forțele nucleare.


Integritatea atomilor, moleculelor, Macrotel oferă forțe electromagnetice.


1. Într-o scară spațială - forțe gravitaționale.
   

   Cu o creștere a dimensiunii obiectelor, energia de interacțiune scade. Dacă luăm energia interacțiunii gravitaționale pe unitate, atunci interacțiunea electromagnetică în atom va fi de 1039 mai mult, iar interacțiunea dintre nucleoni - componentele particulelor de kernel este de 1041 ori mai mult. Cu cât dimensiunea mai mică a sistemelor materiale, cu atât mai ferm cu elementele lor.
   

   Divizarea materiei pe niveluri structurale este relativă. Într-o scară spațială accesibilă, structura materiei se manifestă în organizația sa sistemică, existența unui set de sisteme de interacțiune ierarhic, variind de la particule elementare și terminând cu metabalaxie.
   

   Vorbind despre structura - disecția internă a ființei materiale, se poate observa că ar trebui să existe o gamă largă de științe mondiale mondiale, este strâns legată de detectarea tuturor formațiunilor structurale noi și noi. De exemplu, dacă mai devreme o privire la univers a fost închisă de galaxie, apoi sa extins la sistemul de galaxii, atunci metagalaxia este acum studiată ca un sistem special cu legi specifice, interacțiuni interne și externe.
   

   În știința modernă, metoda de analiză structurală este utilizată pe scară largă, care ia în considerare sistemul de obiecte studiate. La urma urmei, structuralitatea este disecția internă a ființei materiale, metoda de existență a materiei. Nivelurile structurale ale materiei sunt formate dintr-un anumit set de obiecte de orice specie și se caracterizează printr-o metodă specială de interacțiune între componentele lor cu elemente, cu referire la cele trei domenii principale ale realității obiective, aceste niveluri arată ca acesta (tabel ).
   

   Tabel - niveluri structurale de materie
   

   Natura anorganică	Natură	Societate
   Submicroel-mentor.	Macromolecular biologic	Individual
   Micreagnetary.	Celular	O familie
   Nuclear	Microorganic	Colectiv
   Atomic	Organe și țesături	Grupuri sociale mari (clase, națiune)
   Molecular	Corpul în general	Stat (societatea civilă)
   Nivelul macro.	Populație	Sisteme de state
   Megurant (planete, sisteme stea-planetare, galaxii)	Biocenoza	Umanitatea în general
   Megurant (metagalaxie)	Biosferă	Noosferă

   Fiecare dintre domeniile realității obiective include un număr de niveluri structurale interdependente. În interiorul acestor niveluri, relațiile de coordonare sunt dominante și între niveluri - subordonare.
   

   Un studiu sistemar al obiectelor materiale implică nu numai stabilirea metodelor de descriere a relațiilor, a legăturilor și a structurii unui set de elemente, ci și alocarea celor care formează sistemul, adică. Furnizați o funcționare separată și dezvoltarea sistemului. Abordarea sistematică a formațiunilor materiale implică posibilitatea înțelegerii sistemului în cauză nivel inalt. Pentru sistem este, de obicei, caracterizat de ierarhia structurii, adică. Incluziunea secvențială a unui sistem de nivel inferior într-un sistem de nivel superior.
   

   Astfel, structura materiei la nivelul naturii inanimate (anorganice) include particule elementare, atomi, molecule (obiecte micro30, macker și obiecte megamira: planete, galaxii, sisteme metagoactive etc.). Metagalaxia este adesea identificată din întregul univers, dar universul este înțeles în sensul maxim larg răspândit al cuvântului, este identic cu întreaga lume materială și de materia mobilă, care pot include multe metagoactue și alte sisteme spațiale.
   

   Natura vie este, de asemenea, structurată. A subliniat nivelul biologic și social nivel. Nivelul biologic include subevels:
   

   - Macromolecule ( acizi nucleici, ADN, ARN, proteine);
   

   - nivel celular;
   

   - microorganic (organisme cu un singur celulare);
   

   - organele și țesuturile corpului în ansamblu;
   

   - populație;
   

   - biocenitoare;
   

   - Biosfera.
   

   Principalele concepte de acest nivel asupra ultimilor trei subcoisme sunt conceptele de biotop, biocenoză, biosferă, care necesită explicații.
   

   Biotopul este un set (comunitate) de indivizi ai aceleiași specii (de exemplu, o turmă de lupi), care poate traversa și reproduce astfel de astfel de populații.
   

   Biocenoza este o combinație de populații de organisme, în care produsele activității vitale sunt singure sunt condițiile pentru existența altor organisme care locuiesc pe sushi sau de apă.
   

   Biosfera este un sistem global de viață, partea din mediul geografic (partea inferioară a atmosferei, partea superioară a litosferei și hidrosfera), care este habitatul organismelor vii, asigurând condițiile necesare pentru supraviețuirea lor ( Temperatura, solul etc.) formată ca urmare a interacțiunii biocenoze.
   

   Baza generală a vieții la nivel de biologic - metabolism organic (metabolism, energie și informații despre mediu) - se manifestă pe oricare dintre sublevelii selectați:
   

   - la nivelul organismelor, metabolismul înseamnă asimilarea și disimularea prin transformări intracelulare;
   

   - la nivelul ecosistemelor (biocenoză) constă dintr-un circuit de conversie a substanței inițial asimilat de organisme-producători cu organisme de consum și organisme abordabile referitoare la diferite tipuri;
   

   - La nivelul biosferei, există un ciclu global de substanță și energie cu soarta directă a factorilor de scară spațială.
   

   Într-o anumită etapă a dezvoltării biosferei, există populații speciale de ființe vii, care, datorită capacității lor de a lucra, au format un nivel special - social. Realitatea socială într-un aspect structural este împărțită în substraturi: indivizi, familii, diverse colective (producție), grupuri sociale etc.
   

   Nivelul structural al activității sociale este în conexiunile ambigue-liniare între ele (de exemplu, nivelul națiunilor și nivelul de state). Trecând diferite nivele în cadrul societății generează o idee despre dominația activităților de șanse și haotice în activitățile sociale. Dar analiza atentă dezvăluie prezența structurilor fundamentale în IT - principalele sfere ale vieții publice, care sunt sfere materiale și sociale, politice, care au propriile legi și structuri. Toate acestea într-un anumit sens sunt subordonate în componența formării socio-economice, profund structurate și determină unitatea genetică a dezvoltării sociale în ansamblu.
   

   Astfel, oricare dintre cele trei regiuni ale realității materiale se formează dintr-o serie de niveluri structurale specifice care sunt în ordine strictă în compoziția unei anumite zone de realitate.
   

   Trecerea de la o regiune la alta este asociată cu complicația și o creștere a multitudinii de factori formați care asigură integritatea sistemelor. În interiorul fiecăruia dintre nivelurile structurale, există relații de subordonare (nivelul molecular include atomic, și nu invers). Modelele de niveluri noi nu sunt detașate de modelele de niveluri pe baza căreia au apărut și conduc la acest nivel al organizării materiei. Organizația structurală, adică Sistență, este o modalitate de a exista materie.
   

   Ipoteza model multi-dimensionat al universului

   Prefața autor al site-ului: Cititorii site-ului "Cunoașterea-Power" sunt oferite fragmente din capitolul 29 al Cartei Andrei Dmitrievich Saharov "amintiri". Academicianul Sakharov vorbește despre lucrări în domeniul cosmologiei, pe care la condus după ce a început să se angajeze în mod activ în activitățile legate de drepturile omului - în special în legătura Gorky. Acest material este de interes fără îndoială pe tema "Universul" discutat în acest capitol al site-ului nostru. Vom fi familiarizați cu ipoteza modelului multiceld al universului și a altor probleme de cosmologie și fizică. ... și, bineînțeles, să ne amintim trecutul nostru tragic recent.

   Academician Andrei Dmitrievich Saharov (1921-1989).

   La Moscova în anii '70 și în Gorky, am continuat încercările de a se angaja în fizică și cosmologie. În acești ani, nu am putut numi idei semnificativ noi și am continuat să dezvolt acele direcții care au fost deja prezentate în lucrările mele ale anilor '60 (și descris în prima parte a acestei cărți). Este probabil o mulțime de oameni de știință la realizarea lor de o vârstă limită pentru ei. Cu toate acestea, nu pierd speranța că pot, poate altceva "clipește". În același timp, trebuie să spun că observând pur și simplu procesul științific în care tu singur nu participi, dar știi ce să se întâmple cu ce, dă o bucurie profundă interioară. În acest sens, eu "nu lacom".

   În 1974, am făcut-o, iar în 1975 am publicat un loc de muncă în care am dezvoltat ideea zero lagrangian a domeniului gravitațional, precum și acele metode de calcul pe care le-am aplicat în lucrările anterioare. În același timp, sa dovedit că am ajuns la metodă, cu mulți ani în urmă de Vladimir Alexandrovich Fock și apoi - Julian Shinger. Cu toate acestea, concluzia mea este calea de a construi, metodele au fost complet diferite. Din păcate, nu mi-am putut trimite munca lui Foku - tocmai a murit.

   Ulterior, am găsit câteva erori în articolul meu. În ea, nu a rămas clarificată până la sfârșit, indiferent dacă "gravitatea indusă" (un termen modern aplicat în loc de termenul "zero lagrangian") semn corect de constantă gravitațională în orice opțiuni pe care le-am luat în considerare.<...>

   Trei lucrări - unul publicat înainte de expulzarea mea și două după expulzare - sunt dedicate problemelor cosmologice. În primul loc de muncă, discută despre mecanismele apariției asimetriei de baryon. Un interes, poate, reprezintă considerații generale ale cineticii reacțiilor care duc la asimetria de baryon a universului. Cu toate acestea, în special în această lucrare, eu conduc raționamentul ca parte a vechii mele ipoteze despre prezența unei legi "combinate" a conservării (cantitatea de quark-uri și leptoni este păstrată). Am scris deja în prima parte a amintirilor, deoarece am venit la această idee și de ce consider că este greșit acum. În general, această parte a muncii mi se pare fără succes. Mult mai mult îmi place acea parte a lucrării, unde scriu despre Modelul celui mai bun al universului . Vorbim despre presupunerea că Expansiunea cosmologică a universului este înlocuită cu compresie, apoi cu o nouă extensie în așa fel încât ciclurile de compresie - extensia este repetată a numărului infinit. Astfel de modele cosmologice au fost mult timp atrase atenția. Diferiți autori le-au numit "Pulsator" sau "Oscilant" Modele ale universului. Îmi place termenul mai mult "Model multi-lateral" . Se pare că mai expresiv, mai relevant simț emoțional și filosofic al unei imagini grandioase a unei repetări multiple a ciclurilor de ființă.

   Atâta timp cât a fost asumată conservarea, modelul multi-dimensionat a fost totuși o dificultate insurmontabilă, următoarele de la una din legile de bază ale naturii - al doilea început al termodinamicii.

   Retragere. În termodinamică, este introdusă o anumită caracteristică a corpului corpului. Tatăl meu a reamintit odată vechea carte științifică și populară, numită "Regina lumii și umbra ei". (Din păcate, am uitat cine este uitat autorul acestei cărți.) Regina este, desigur, energie și umbra - entropia. Spre deosebire de energia pentru care există o lege de conservare, pentru entropie, al doilea început al termodinamicii stabilește legea creșterii (exacte - non-profit). Procesele în care organismele totale de entropie nu se schimbă sunt numite (considerate) reversibile. Un exemplu de proces reversibil - mișcarea mecanică fără frecare. Procesele reversibile - abstractizare, evenimentul de procese ireversibile, însoțite de o creștere a entropiei totale a organismelor (cu frecare, schimb de căldură etc.). Entropia matematică este definită ca magnitudinea, creșterea în care este egală cu influxul de căldură împărțit în temperaturi absolute (se acceptă suplimentar - precis, rezultă din principiile generale - acea entropie cu un zero absolut de temperatură și entropia de vid sunt zero ).

   Exemplu numeric pentru claritate. Un fel de corp având o temperatură de 200 de grade dă un al doilea corp cu un al doilea corp având o temperatură de 100 de grade. Entropia primului organism a scăzut cu 400/200, adică. de 2 unități, iar entropia celui de-al doilea organism a crescut cu 4 unități; Entropia totală a crescut cu 2 unități, în conformitate cu cerința celui de început al doilea. Rețineți că acest rezultat este o consecință a faptului că căldura este transferată de la un corp mai rece la o răceală.

   Creșterea totală a entropiei în procesele de nonehilibrium duce în cele din urmă la încălzirea substanței. Întoarceți-vă la cosmologie, la modelele multi-dimensiuni. Dacă, în același timp, asumăm numărul de barione fix, atunci entropia, care vine la Barion, va crește pe o perioadă nedeterminată. Substanța cu fiecare ciclu nu va fi încălzită pe o perioadă nedeterminată, adică Condițiile din univers nu vor fi repetate!

   Dificultatea este eliminată dacă refuză să-și asume păstrarea încărcăturii de baryon și să ia în considerare, în conformitate cu ideea mea din 1966 și de dezvoltarea ulterioară a acestora de către mulți alți autori, că taxa de baryon rezultă din entropia (adică substanța fierbinte neutră) în etapele incipiente ale expansiunii cosmologice a universului. În acest caz, numărul de baruri produse este proporțional cu entropia pe fiecare ciclu de expansiune - compresie, adică Condițiile evoluției substanței, formarea formelor structurale poate fi aproximativ aceeași în fiecare ciclu.

   Am introdus pentru prima oară termenul "model multiceld" în 1969. În ultimul articol, folosesc același termen într-un sens oarecum diferit; Menționez aici despre asta pentru a evita neînțelegerile.

   În primele trei din ultimele articole (1979), a fost considerat un model în care spațiul în medie se presupune a fi plat. De asemenea, se presupune că Einsteinul constant cosmologic nu este egal cu zero și negativ (deși foarte mic în valoare absolută). În acest caz, ca ecuațiile teoriei lui Einstein, extinderea cosmologică este înlocuită în mod inevitabil cu compresie. În acest caz, fiecare ciclu repetă complet cel precedent în caracteristicile sale medii. Este esențial ca modelul să fie spațial plat. Considerarea împreună cu o geometrie plană (Geometria Euclidiană) este, de asemenea, geometria Lobachevski și geometria hiperspiratiei (analogul tridimensional al sferei bidimensionale) două dintre următoarele lucrări sunt dedicate. În aceste cazuri, totuși, apare o altă problemă. O creștere a entropiei duce la o creștere a razei universului la momentele corespunzătoare ale fiecărui ciclu. Extrapplying În trecut, obținem că numai un număr finit de cicluri ar putea fi precedate de fiecare ciclu dat.

   În cosmologia "standard" (singură), există o problemă: ceea ce a fost până la densitatea maximă? În cosmologiile multicelde (cu excepția cazului unui model plat spațial), nu este posibilă lăsarea acestei probleme - întrebarea este amânată de expansiunea primului ciclu. Puteți deveni în acest punct de vedere că începutul expansiunii primului ciclu sau, în cazul unui model standard, singurul ciclu este momentul creării lumii și, prin urmare, problema a ceea ce a fost înainte, se află dincolo Cercetarea științifică. Cu toate acestea, poate, de asemenea, sau, în opinia mea, o abordare care admite un studiu științific nelimitat al lumii materiale și spațiu-timp este legitim și fructuos. În același timp, aparent, nu există loc pentru actul de creație, dar principalul concept religios al sensului divin al ființei nu este afectat de știință, se află dincolo de limitele sale.

   Știu două ipoteze alternative aparținând problemei în discuție. Unul dintre ele mi se pare, pentru prima dată când am fost exprimat de mine în 1966 și am fost supus unui număr de clarificări în lucrarea ulterioară. Aceasta este ipoteza "timpului de întoarcere a timpului". Este strâns legată de așa-numita problemă de reversibilitate.

   După cum am scris, nu există procese complet reversibile în natură. Frecarea, transferul de căldură, radiația luminii, reacțiile chimice, procesele de viață se caracterizează prin ireversibilitate, separarea trecutului din trecut din viitor. Dacă ajungeți pe un film procesul ireversibil Apoi, lăsați filmele în direcția opusă, atunci vom vedea ce nu se poate întâmpla în realitate pe ecran (de exemplu, un volant care se rotește în inerție mărește viteza rotației sale, iar lagărele sunt răcite). Ireversibilitatea cantitativă este exprimată în creșterea monotonă a entropiei. În același timp, atomi, electroni, nuclee atomice și altele asemenea fac parte din toate corpurile. Trecerea prin legile mecanicii (cuantum, dar nu este semnificativă), care au o reversibilitate completă în timp (în teoria câmpului cuantic - cu reflecție simultană CP, vezi în prima parte). Asimetria celor două direcții de timp (prezența "săgețile timpului", așa cum se spune) cu simetria ecuațiilor mișcării a schimbat mult timp atenția creatorilor mecanicii statistice. Discuția acestei probleme a început în ultimele decenii ale secolului trecut și uneori a fost destul de violentă. Soluția care este mai mult sau mai puțin aranjată pentru toți, a fost o ipoteză că asimetria se datorează condițiilor inițiale de mișcare și poziției tuturor atomilor și câmpurilor "într-o trecută infinit de îndepărtare". Aceste condiții inițiale trebuie să fie într-un anumit sens de "aleatoriu".

   Așa cum am sugerat (în 1966 și într-o formă mai clară - în 1980), în teoriile cosmologice cu un punct dedicat în timp, aceste condiții inițiale aleatorii ar trebui să fie atribuite pasului infinit de la distanță (T -\u003e - ∞) și la acest lucru punct selectat (t \u003d 0).

   Apoi, în mod automat, în acest moment, entropia are o valoare minimă, iar atunci când este scos din ea în timp înainte sau înapoi entropia înapoi. Aceasta este ceea ce am numit "Întorcând săgețile timpului". De când în circulație săgețile, toate procesele sunt abordate, inclusiv informații (inclusiv procesele de viață), atunci nu apare niciun paradox. Ideile de mai sus despre recursul săgeților de timp, din câte știu, nu au primit recunoaștere în lumea științifică. Dar ele par interesante pentru mine.

   Rotirea timpului de timp restabilește simetria a două direcții de timp inerente ecuațiilor de mișcare în imaginea cosmologică a lumii.

   În 1966-1967. Am sugerat că, la punctul de rotație a săgeții din timp, există o reflecție CPT. Această presupunere a fost una dintre punctele de plecare ale lucrării mele despre Asimetria Beryon. Aici voi afirma o altă ipoteză (Kirzhnitz, Linde, Gut, Turner și alții au pus o mână; am doar o remarcă aici că există o întoarcere a săgeții de timp).

   În teoriile moderne, se presupune că vidul poate exista în diferite stări: un stabile, cu o precizie ridicată egală cu densitatea de energie zero; și instabil, având o mare densitate energetică pozitivă (constantă cosmologică eficientă). Ultimul stat este numit uneori un "vacuum fals".

   Una dintre soluțiile ecuațiilor teoriei generale a relativității pentru astfel de teorii este astfel. Universul este închis, adică. La fiecare moment este un "hipersffer" al volumului final (hiperspirația este un analog tridimensional al suprafeței bidimensionale a sferei, hiperstrul poate fi "imbricat" în spațiul euclidan de patru dimensiuni, precum și Sfera bidimensională "a investit" spațiu tridimensional). Radiusul hipersphere are o valoare finală minimă la un moment dat (denotăm t \u003d 0) și crește atunci când îndepărtând din acest punct ca în fața și înapoi. Entropia este zero pentru un vid fals (precum și pentru orice vid în general) și atunci când se îndepărtează de la punctul T \u003d 0 înainte sau înapoi în timp, aceasta crește datorită dezintegrării unui vid fals care se deplasează într-o stare de echilibru a unui vid adevărat . Astfel, la punctul t \u003d 0, timpul este rotit (dar nu există o simetrie CPT CSPologic, care necesită o comprimare infinită la punctul de reflecție). La fel ca în cazul simetriei CPT, toate încărcăturile persistente sunt, de asemenea, egale cu zero (conform unui motiv trivial - la starea de vid T \u003d 0). Prin urmare, în acest caz, este necesar, de asemenea, să se asigure aspectul dinamic al Asimetriei de Baryon observate, datorită încălcării invarianței CP.

   O ipoteză alternativă cu privire la preistoria universului este că, de fapt, nu există un universul și nu doi (ca - într-un anumit sens al cuvântului - în ipoteza direcției de timp) și setul de fundamental diferite unul de celălalt și care rezultă din un spațiu "primar" (sau componente ale particulelor sale; acesta este probabil un mod diferit de exprimare). Alte universuri și spațiu primar, dacă are sens să vorbească despre el, pot, în special, să aibă comparativ cu universul nostru decât măsurători spațiale și temporale "macroscopice" (în univers - trei spațiale și o măsură temporară; în toate Universurile pot fi diferite!) Vă cer să acordați o atenție deosebită adjectivului "Macroscopic" prizonier în citate. Este asociată cu ipoteza "compactare", conform căreia majoritatea măsurătorilor sunt compactibile, adică. Sa provocat pe o scară foarte mică.

   
   Structura "Mega-Universe"

   Se presupune că nu există o legătură cauzală între universul diferit. Aceasta este ceea ce justifică interpretarea lor ca universuri separate. Eu numesc această mare structură a mega-universului. Unii autori au discutat despre opțiunile pentru astfel de ipoteze. În special, ipoteza nașterii multiple a universurilor închise (aproximativ hipersemice) protejează într-una din lucrările lui Ya.B. Zeldovich.

   Ideile lui Mega-Universe sunt extrem de interesante. Poate că adevărul se află în această direcție. Pentru mine, unele dintre aceste construcții sunt, cu toate acestea, o ambiguitate este oarecum tehnică. Este foarte posibil să presupunem că condițiile din diferite domenii ale spațiului sunt complet diferite. Dar, în mod necesar, legile naturii ar trebui să fie peste tot și întotdeauna singure și la fel. Natura nu poate fi similară cu regina din basmul de la Carroll "Alice în Wonderland", care în arbitraritatea sa a schimbat regulile jocului în crocketh. Ființa nu este un joc. Îndoielile mele se referă la ipotezi care permit ruperea continuității spațiale - timp. Sunt date astfel de procese? Există vreo încălcare în punctele decalajului legilor naturii și nu "condițiile de a fi"? Repet, nu sunt sigur că acestea sunt temeri rezonabile; Poate că sunt din nou, ca în chestiunea conservării numărului de fermioane, vine din punct de vedere prea îngust. În plus, ipotezele sunt complet incomode, unde nașterea universurilor are loc fără a perturba continuitatea.

   Presupunerea că nașterea multor oameni apare spontan și, probabil, numărul infinit al universurilor care diferă în parametrii lor și că universul din jurul nostru este evidențiat printre numeroasele lumi că starea vieții și a minții a devenit numele " Principiul antropic "(AP). Zeldovich scrie că prima considerație a AP în contextul universului extins aparține IDLI (1958). Conceptul universului multiceld, principiul antropic poate, de asemenea, să joace un rol, dar să aleagă între cicluri coerente sau regiunile lor. Această caracteristică este considerată în munca mea "modele multilatente ale universului". Una dintre dificultățile modelelor multicelde este că formarea "găurilor negre" și fuziunea lor încalcă simetria la etapa de compresie, care este complet de neînțeles, indiferent dacă condițiile din următorul ciclu sunt potrivite pentru formarea unor structuri foarte organizate. Pe de altă parte, procesele de defectare a bariului și evaporarea găurilor negre apar în cicluri suficient de lungi, ceea ce duce la netezirea tuturor dezlegirii densității. Presupun că efectul cumulativ al acestor două mecanisme - formarea de gauri negre și neomogenități de nivelare - duce la schimbarea consistentă a unor cicluri mai "netede" și mai "perturbate". Ciclul nostru, prin ipoteză, a fost precedat de un ciclu "neted", în timpul căruia nu au fost formate găuri negre. Pentru certitudine, puteți lua în considerare universul închis cu vacuumul "fals" la punctul de rotație a săgeții din timp. Constata cosmologică în acest model poate fi considerată egală cu zero, schimbarea expansiunii cu comprimarea are loc pur și simplu datorită atracției reciproce a unei substanțe convenționale. Durata ciclurilor crește datorită creșterii entropiei la fiecare ciclu și depășește orice număr dat (tinde la infinit), astfel încât se efectuează condițiile pentru prăbușirea protonilor și evaporarea "găurilor negre".

   Modelele multilante dau un răspuns la așa-numitul paradox al numerelor mari (o altă explicație posibilă - în ipoteza lui Guta și alții, ca impunând o etapă de lungă durată de "umflare", vezi capitolul 18).

   
   Planeta la marginea unui cluster de stea îndepărtat. Artistul © Don Dixon

   De ce numărul total de protoni și fotoni în universul volumului final este atât de neîngrijit, deși, desigur? Și cealaltă formă a acestei probleme referitoare la opțiunea "deschisă" - de ce este numărul de particule din zona lumii infinite a lui Lobachevsky, a cărui volum este de aproximativ 3 (și este raza curburii)?

   Răspunsul care este dat de modelul multi-dimensiune este foarte simplu. Se presupune că multe cicluri au trecut deja de când T \u003d 0, în timpul fiecărui ciclu, entropia a crescut (adică numărul de fotoni) și, în consecință, în fiecare ciclu, a fost generat un exces de baryon în creștere. Raportul dintre numărul de barioane la numărul de fotoni din fiecare ciclu este constant, deoarece este determinat de dinamica etapelor inițiale ale extinderii universului în acest ciclu. Numărul total de cicluri din momentul în care este doar că a dovedit numărul observat de fotoni și baryoni. După cum se produce creșterea numărului lor progresie geometricăPentru numărul necesar de cicluri, nu vom ajunge chiar atât de importante.

   Rezultatul lateral al lucrării mele din 1982 este formula pentru probabilitatea de lipire gravitațională a găurilor negre (o evaluare în cartea Zeldovich și Cartea Novikov).

   O altă imaginație interesantă este asociată cu modele multi-eșantionare. Poate o minte foarte organizată, dezvoltând miliarde de miliarde de ani pentru un ciclu, găsește o modalitate de a transmite în forma codificată. O parte foarte valoroasă a informațiilor sale are moștenitori în următoarele cicluri separate de acest ciclu de timp într-o perioadă de timp Starea super-stat. .. Analogia - transmiterea creaturilor vii de la generație la generarea de informații genetice, "comprimate" și codificate în cromozomii nucleului celulei fertilizate. Această caracteristică, desigur, este complet fantastică și nu am decis să scriu despre asta articole științifice, dar paginile acestei cărți ți-au dat voință. Dar, în mod independent de această ipoteză de vis a modelului multi-dimensionat al universului, mi se pare importantă în lumea asupra planului filosofic.

   Dragi vizitatori!

   Ați misiunea cu handicap JavaScript.. Activați scripturile de browser și veți deschide funcționalitatea completă a site-ului!

   8.2. Dezvoltarea ideilor despre univers. Modelele universului

   Din punct de vedere istoric, ideile despre univers dezvoltate întotdeauna în cadrul modelelor mentale ale universului, începând cu miturile antice. În mitologia aproape orice popor, miturile despre univers - originea, entitatea, structura, relațiile și posibile motive Sfârșit.

   În majoritatea miturilor antice, lumea (universul) nu este veșnică, este creată de cele mai înalte forțe ale unei anumite substanțe primare, de obicei din apă sau din haos. Timpul în ideile cosmogonice antice este cel mai adesea ciclic, adică. Evenimentele de naștere, existența și moartea universului urmăresc reciproc într-un cerc, ca toate obiectele în natură. Universul este un singur întreg, toate elementele sale sunt interconectate, adâncimea acestor legături este diferită până când posibilele reciproce și evenimentele urmăresc reciproc, înlocuindu-se reciproc (iarna și vara, zi și noapte). Această ordine mondială se opune haosului. Spațiul lumii este limitat. Forțele mai mari (uneori zei) sunt fie creatori ai universului, fie a gardienilor procedurii mondiale. Structura universului în mituri implică multi-strat: împreună cu o lume manifestată (mediană), există lumi superioare și inferioare, axa universului (adesea sub forma unui copac mondial sau munte), centrul orașului Lumea este un loc înzestrat cu proprietăți sacre speciale, există o legătură între straturile individuale ale lumii. Existența lumii gândește în mod regresionat - de la "epoca de aur" la decădere și de moarte. Un bărbat în miturile antice poate fi un analog al întregului spațiu (întreaga lume este creată dintr-o gigantică asemănătoare cu un om-gigant), care întărește legătura omului și a universului. În modelele antice, o persoană nu are niciodată un loc central.

   În secolele VI-V. BC. Primele modele naturosofile ale universului sunt create, cele mai dezvoltate în Grecia antică. Conceptul final din aceste modele este spațiul ca un întreg, frumos și fără lege. Întrebarea despre modul în care lumea a fost formată este completată de întrebarea despre care este aranjată lumea, așa cum se schimbă. Răspunsurile sunt formulate fără figurativ, ci un limbaj abstract, filosofic. Timpul în modele cel mai adesea este, de asemenea, ciclic, dar spațiul este, desigur. Ca o substanță, ele acționează ca elemente separate (apă, aer, incendiu - în școala de miletsky și în Heraclita), un amestec de elemente și un singur spațiu fix, indivizibil (în Elean), număr ontologizat (în pythagoreni), unități structurale indivizibile - Atomii care asigură unitatea lumii - la demite. Este modelul universului demitelui fără sfârșit în spațiu. Naturofilosofele au determinat starea obiectelor spațiale - stele și planete, diferențe între ele, rolul și interconectarea acestora în univers. În majoritatea modelelor, mișcarea joacă un rol semnificativ. Cosmos construit conform unei singure legi - logo-uri, aceeași lege este subordonată omului - un microcosmos, o copie redusă a spațiului.

   Dezvoltarea vederilor Pythagorean, a spațiului de geometrizare și pentru prima dată, a prezentat-o \u200b\u200bclar sub forma unei sfera care se rotește în jurul focului central și aceeași înconjurătoare, a fost încorporată în dialogurile târzii din Platon. Videxul logic al vederilor antichității în spațiu pentru un lung secol a fost considerat modelul Aristotel, tratat matematic cu Ptolem. Într-o formă simplificată, acest model susținut de autoritatea bisericii a existat aproximativ 2 mii de ani. Potrivit lui Aristotel, Universul: Oh, există un întreg cuprinzător, constând dintr-un set de toate corpurile percepute; O este singurul de acest gen;

   despre spațial finit, limitat la sfera extremistă extremă,

   astfel "nu există nici o golire, nici un loc"; O veșnic, este imperativ și infinit în timp. În același timp, Pământul este încă și este situat în centrul universului, pământesc și ceresc (permanent) se opun absolut compoziției lor fizico-chimice și natura mișcării.

   În X1U-X\u003e / 1 secole, în Renaștere, modelele filosofice naturale ale universului sunt din nou apărute. Ele sunt caracterizate, pe de o parte, întorcându-se la latitudinea și filozofia vederilor antichității și pe cealaltă logică și matematică strictă moștenită din Evul Mediu. Ca urmare a studiilor teoretice, Nikolay Kuzansky, N. Copernicus, J. Bruno oferă modele ale universului cu un spațiu infinit, un timp liniar ireversibil, sistem solar heliocentric și multe lumi ca aceasta. Galileea, continuând această tradiție, a investigat legile mișcării - proprietatea inerției și primele modele mentale folosite conștient (constructe, mai târziu a devenit baza fizicii teoretice), limba matematică, pe care a considerat limba universală a universului, Combinația de metode empirice și ipoteza teoretică, pe care experiența ar trebui să o confirme sau să respingă, iar în cele din urmă observațiile astronomice cu un telescop, extinderea semnificativă a oportunităților științifice.

   Galileea, R. Descarte, I. Kepler a pus bazele ideilor fizice și cosmogonice moderne despre lume și pe baza lor și pe baza legilor deschise din Newton la sfârșitul secolului al XVII-lea. Primul model cosmologic științific este numele de universul Newtonian clasic. Conform acestui model, Universul: Despre static (staționar), adică în medie neschimbată în timp; Oh omogenă - toate punctele de taxă egală; O izotropic - egală și toate direcțiile; O Infinită veșnică și spațială, cu spațiu și timp absolut - nu depindeți unul de celălalt și de la masele în mișcare; O are o densitate excelentă a materiei; O are o structură care este complet înțeleasă în limba sistemului de numerar a cunoștințelor fizice, ceea ce înseamnă extrapolarificarea infinită a legilor mecanicii, legea lumii, care sunt legi de bază pentru mișcarea tuturor organelor cosmice.

   În plus, universul este aplicabil principiului efectelor cu rază lungă de acțiune, adică. Distribuția instantanee a semnalelor; Unitatea universului este asigurată de o singură structură - o structură atomică a substanței.

   Baza de date empirică a acestui model a fost toate datele obținute în observațiile astronomice, un aparat matematic modern a fost folosit pentru a le procesa. Acest design sa bazat pe determinism și materialism al filozofiei raționaliste a noului timp. În ciuda contradicțiilor descoperite (paradoxuri fotometrice și gravitaționale - consecințele extrapolării modelului în infinit), atractivitatea ideologică și consistența logică, precum și potențialul euristic a făcut un model newtonian cu singura acceptabilă pentru cosmologi până la secolul XX.

   La necesitatea de a revizui opinii cu privire la univers, numeroase descoperiri făcute în secolele XIX și XX au fost împinse: prezența presiunii luminii, delicatețea atomului, defectul în masă, modelul clădirii atomului, non -Planificarea geometriei lui Riemann și Lobachevsky, dar numai cu apariția teoriei relativității a fost un nou univers cuantic-relativist.

   Din ecuațiile celei speciale (STO, 1905) și a generalului (din 1916), teoria relativității A. Einstein rezultă că spațiul și timpul sunt interconectate într-o singură metrică, depind de materia mobilă: la viteze apropiate de Lumina de fotografiere, spațiul este comprimat, timpul este întins, iar în apropierea maselor compacte puternice spațiu-timp este răsucite, prin urmare, modelul Universul este geometrizat. S-au încercat chiar să-și imagineze întregul univers ca o perioadă de timp curbată, noduri și defecte ale căror au fost interpretate ca mase.

   Einstein, rezolvarea ecuațiilor pentru Universul, a primit un model limitat în spațiu și staționar. Dar pentru a păstra staționarul, a fost obligat să introducă un membru suplimentar de lambda în soluții, care în mod empiric nu a sprijinit domeniul echivalent care se opunea gravitației la distanțe cosmologice. Cu toate acestea, în 1922-1924. A.A. Friedman a propus o soluție diferită a acestor ecuații, din care posibilitatea de a obține trei modele diferite ale universului în funcție de densitatea materiei, dar toate cele trei modele au fost non-staționare (evoluție) - un model cu o extensie, o comprimare, o oscilare model și un model cu o expansiune infinită. În acel moment, respingerea staționarității universului a fost cu adevărat un pas revoluționar și a fost perceput de oamenii de știință cu mare dificultate, deoarece păreau contrare tuturor opiniilor științifice și filosofice stabilite asupra naturii, conducând în mod inevitabil la creanismul.

   Prima confirmare experimentală a nontationarității universului a fost obținută în 1929 - Hubble a deschis o schimbare roșie în spectrele galaxiilor la distanță, care, în funcție de efectul Doppler, a mărturisit la extinderea universului (această interpretare a fost apoi împărțită la toți cosmologi). În 1932-1933 Theoristul belgian J. Lemegro a propus un model al universului cu "principiul fierbinte", așa-numita "explozie mare". Dar în anii 1940 și în anii 1950. A oferit modele alternative (Odată cu nașterea particulelor din câmpul C, de la vid), conservând staționarul universului.

   În 1964, oamenii de știință americani - astrofizicistul A. Penzias și Radiastron K. Wilson au descoperit radiații relice izotroice omogene, care mărturisesc în mod clar la "începutul fierbinte" al universului. Acest model a devenit dominant, a fost recunoscut de majoritatea cosmologilor. Cu toate acestea, acest punct "Început", punctul de Singularitate a dat naștere multor probleme și dispute atât despre mecanismul "exploziei mari", cât și pentru că comportamentul sistemului (Universul) lângă ea nu a putut fi descris în cadrul Teorii științifice bine cunoscute (temperatura infinit mare și densitatea ar fi trebuit să fie combinate cu dimensiuni infinit de mici). În secolul XX O varietate de modele universale au fost prezentate - de la cei care au respins ca bază teoria relativității, celor care s-au schimbat în modelul de bază, de exemplu, structura celulară "univers" sau teoria corzilor. Deci, pentru a elimina contradicțiile asociate cu singularitatea, în 1980-1982. Astronomul american P. Steinhart și Sovietic Astrofysicik A. Linde a oferit o modificare a modelului universului extins - un model cu o fază inflaționistă (model de "universul de umflare"), în care primele momente după "explozia mare" a primit o nouă interpretare. Acest model a continuat să rafineze și mai târziu, a eliminat o serie de probleme semnificative și contradicții ale cosmologiei. Studiile nu se opresc astăzi: Un grup de oameni de știință japonezi O ipoteză de origine a câmpurilor magnetice primare este bine compatibilă cu modelul descris mai sus și vă permite să vă așteptați noi cunoștințe despre stadiile incipiente ale existenței universului.

   Ca obiect de studiu, universul este prea complicat să îl studieze deductiv, capacitatea de a avansa în cunoștințele sale este metodele de extrapolare și modelare. Cu toate acestea, aceste metode necesită respectarea exactă a tuturor procedurilor (de la formularea problemei, selectarea parametrilor, gradul de similitudine al modelului și originalul la interpretarea rezultatelor obținute) și chiar și cu îndeplinirea ideală a tuturor cerințelor, Rezultatele cercetării vor fi fundamental probabiliste.

   Matematizarea cunoștințelor care sporește în mod semnificativ posibilitățile euristice ale multor metode este o tendință generală a secolului științific XX. Cosmologia nu a exceptat: o varietate de simulare mentală a apărut - modelarea matematică, metoda de ipoteză matematică. Esența sa este că ecuațiile sunt rezolvate mai întâi, iar apoi interpretarea fizică a soluțiilor obținute este împărțită. Această procedură care nu este caracteristică științei trecutului are un potențial colosal fie defect. Această metodă a adus Friedman la crearea unui model de extindere a universului, a fost astfel de deschidere a positronului și au fost făcute multe descoperiri mai importante în știința sfârșitului secolului XX.

   Modelele de calculatoare, inclusiv în modelarea universului, sunt născuți de dezvoltarea echipamentelor informatice. Pe baza lor, este finalizat modelul universului cu faza inflaționistă; La începutul secolului XXI. Garitele mari de informații obținute din sonda cosmică sunt procesate și un model pentru dezvoltarea universului, ținând cont de "materia întunecată" și "energia întunecată".

   În timp, interpretarea multor concepte fundamentale sa schimbat.

   Vacuumul fizic este deja înțeles ca fiind gol, nu ca o difuzare, ci ca o stare complexă cu un potențial (virtual) conținut de materie și energie. În același timp, corpurile cosmice și domeniile cunoscute de știința modernă sunt un procent minor din masa universului, iar cea mai mare parte a masei este închisă în detectarea indirectă a "materia întunecată" și "energia întunecată". Studiile din ultimii ani au arătat că o parte semnificativă a acestei energii acționează asupra expansiunii, întinzându-se, ruperea universului, ceea ce poate duce la o accelerare fixă \u200b\u200bde expansiune. În acest sens, aceasta necesită revizuirea scenariului unui posibil univers viitor. Categoriile de timp este una dintre categoriile cele mai discutate în cosmologie. Majoritatea cercetătorilor dau o natură obiectivă a timpului, dar în conformitate cu tradiția venită din Augustin și I. Kant, timpul și spațiul sunt formele contemplațiilor noastre, adică. Ele sunt interpretate subiectiv. Timpul este considerat fie ca un parametru care nu depinde de nici un factor (conceptul substanțial care vine de la demitet și care stă la baza modelului clasic newtonian al universului) sau ca un parametru asociat fluxului de materie (conceptul relațional, provenind din Aristotel și a devenit baza modelului cuantic - relivist al universului). Cel mai comun concept dinamic, care reprezintă timpul în mișcare (vorbiți despre fluxul de timp), dar conceptul opus a fost prezentat - static. Timp în diferite modele acționează sau ciclic sau finit sau infinit și liniar. Esența timpului este cel mai adesea asociată cu cauzalitatea. Problemele sunt discutate ca rațiune pentru descărcarea de descărcare a timpului, orientarea, anizotropia, ireversibilitatea, versatilitatea timpului, adică. Cu toate statele universului, există timp și dacă este întotdeauna unidimensională sau poate avea o dimensiune diferită și nu există nici măcar în anumite condiții (de exemplu, la punctul de singularitate). Cea mai puțin dezvoltată problema particularităților timpului în sisteme complexe: biologică, mentală, socială.

   La crearea modelelor universului, unele constante joacă un rol semnificativ - o constantă gravă, o bară constantă, viteza luminii, densitatea medie a materiei, numărul de măsurători ale spațiului-timp. Explorarea acestor constante, unii cosmologi au ajuns la concluzia că la alte valori ale acestor constante în univers nu ar exista forme complexe Probleme, să nu mai vorbim de viață și cu atât mai mult motiv.

   Lista bibliografică

   Evysyukov V.V. Mituri despre univers. Novosibirsk, 1988.

   LaTypov H.h., Balin V.A., Veshkov G.m. Vacuum, particule elementare și universe. M., 2001.

   Linde a.d. Fizica particulelor elementare și cosmologia inflaționistă. M., 1990.

   Nacadeev a.C. Filozofia și știința în epoca antichității. M., 1990.

   Novikov i.D. Evoluția universului. M., 1990.

   Pavlenko a.n. Cosmologie europeană: fundamentul transformării epistemologice. M., 1997.

   Hawking S. de la o explozie mare la găuri negre. M., 1990.

   COSMOLOGIE- Secțiunea de astronomie și astrofizică, studiind originea, structura la scară largă și evoluția universului. Datele pentru cosmologie sunt obținute în principal din observații astronomice. Pentru interpretarea lor, este utilizată în prezent teoria generală a relativității lui Einstein (1915). Crearea acestei teorii și desfășurarea observațiilor relevante permise la începutul anilor 1920 pentru a pune cosmologia într-o serie de științe exacte, în timp ce înainte de a fi mai degrabă o regiune de filosofie. Au apărut două școli cosmologice: empiricile se limitează la interpretarea datelor observaționale, fără a extrapola modelele lor în zone neexplorate; Teoreticienii încearcă să explice universul observat folosind unele ipoteze selectate în conformitate cu principiul simplității și eleganței. Modelul cosmologic al unei explozii mari este folosit pentru a fi o faimă largă, conform căreia expansiunea Universului a început cu ceva timp în urmă de o stare foarte densă și fierbinte; Staționarul este discutatmodelul universului, în care există pentru totdeauna și nu are nici un început, fără sfârșit. Date cosmologice.

   În conformitate cu datele cosmologice înțeleg rezultatele experimentelorși observațiile legate de univers ca un întreg într-o gamă largă de spațiu și timp. Orice gând cosmologic de gândire trebuie să satisfacă aceste date. 6 Principalele fapte observaționale pot fi distinse, ceea ce trebuie să explice cosmologia:

   1. La scară largă, universul este omogen și izotrop, adică. Galaxiile și clusterele lor sunt distribuite în spațiu uniform (uniform), iar mișcarea lor este haotică și nu are o direcție clar selectată (izotropă). Principiul Copernicului, "schimbarea terenului din centrul lumii", a fost rezumată de către astronomi pe sistemul solar și galaxia noastră, care sa dovedit a fi destul de obișnuită. Prin urmare, excluzând heterogenitățile mici în distribuția galaxiilor și a clusterelor lor, astronomii consideră universul ca fiind omogen de pretutindeni, ca lângă noi.

   2. Universul se extinde. Galaxiile sunt îndepărtate una de cealaltă.

   A descoperit astronomul american E.Habble în 1929. Legea Hubble prevede: În continuare, galaxia, cu atât mai repede este eliminat de la noi.Dar acest lucru nu înseamnă că suntem în centrul universului: în orice altă galaxie, observatorii văd același lucru. Cu ajutorul noilor telescoape, astronomii s-au adâncit în universul mult mai departe decât Hubble, dar legea sa a rămas credincioasă.

   3. Spațiul din jurul pământului este umplut cu cuptor cu microunde de fundal

   emisii radio. Deschis în 1965, a devenit, împreună cu galaxiile, obiectul principal al cosmologiei. Proprietatea sa importantă este o izotropie ridicată (independență față de direcție), indicând relația sa cu zonele îndepărtate ale universului și confirmând omogenitatea lor ridicată. Dacă ar fi radiația galaxiei noastre, ar reflecta structura sa. Dar experimentele privind cilindrii și sateliții au demonstrat că este radiația în gradul înalt. Uniform și are un spectru absolut de emisie a corpului negru, cu o temperatură de aproximativ 3 k. Evident, este o radiație relicască a unui univers tânăr și fierbinte care a fost puternic răcit ca urmare a expansiunii sale.

   4. Vârsta de teren, meteoriți și cele mai vechi stele puțin

   mai puțină vârstă a universului calculată cu viteza expansiunii sale.În conformitate cu Legea Hubble, universul se extinde peste tot la aceeași rată, numită permanent Hubble N.. Acesta poate fi evaluat de vârsta Universului ca 1 / N.. Măsurători moderne N. duce la vârsta Universului Aprox. 20 de miliarde de ani. Studiile privind produsele de degradare radioactive în meteoriți dau abordarea vârstei. 10 miliarde de ani, iar cele mai vechi stele au o abordare de vârstă. 15 miliarde de ani. Până în 1950, distanța față de galaxii a fost subestimată, ceea ce a dus la o supraestimare N. Și vârsta mică a universului, o vârstă mai mică a pământului. Pentru a rezolva această contradicție, G. Bondi, T. Agold și F.Hyl în 1948 au propus un model cosmologic staționar în care vârsta Universului este infinită și, după cum se va naște extensia, se naște o nouă substanță.

   5. În întregul univers observat, de la stelele apropiate până la cele mai îndepărtate galaxii, pentru fiecare 10 atomi de hidrogen reprezintă un atom de heliu. Se pare incredibil faptul că condițiile locale au fost la fel peste tot. Partea puternică a modelului mare de explozie este doar că prezice același raport între helium și hidrogen peste tot.

   6. În zonele UNIVERSE eliminate de la noi în spațiu și în timp, mai multe galaxii și quasari mai active decât lângă noi. Acest lucru indică evoluția universului și contrazice teoria universului staționar.

   Modele cosmologice

   Orice model cosmologic al Universului se bazează pe o anumită teorie a gravitației. Există multe astfel de teorii, dar numai unii dintre ei satisfac fenomenele observate. Teoria lui Newton nu le satisface chiar și în cadrul sistemului solar. Teoria generală a relativității lui Einstein este cea mai în concordanță cu observațiile, pe baza căreia meteorologul rus A.FRIDMAN în 1922 și abbotul belgian și matematicianul W. MAr în 1927 a descris matematic extinderea universului. Din principiul cosmologic care postulează omogenitatea spațială și izotropia lumii, au primit un model de explozie mare. Concluzia lor a fost confirmată când Hubble a descoperit relația dintre distanța și viteza galaxiilor. Cea de-a doua predicție importantă a acestui model realizată de G. Gamov, sa referit la radiația relicască, observată acum ca echilibrul epocii Big Bang. Alte modele cosmologice nu pot explica, de asemenea, în mod natural această radiație de fundal izotropă.Fierbinte explozie mare. Conform modelului cosmologic al Friedman - Lemetru, Universul a apărut la momentul Big Bang - aprox. Cu 20 de milioane de ani în urmă, iar expansiunea sa continuă până acum, încetinește treptat. În primul moment al exploziei din univers a avut o densitate și o temperatură nesfârșită; Această condiție se numește singularitate.

   Conform teoriei generale a relativității, gravitatea nu este o forță reală, dar există o curbură a timpului spațial: cu atât mai mult densitatea materiei, curbura mai puternică. La momentul unei singularități inițiale, curbura a fost, de asemenea, infinită. Puteți să exprimați o curbură nesfârșită de spațiu-timp cu alte cuvinte, spunând că, în momentul inițial al materiei și al spațiului, a explodat în același timp peste tot în univers. Ca spațiu al universului extins, densitatea materiei se încadrează în ea. S. Khoking și R. Penrose au demonstrat că, în trecut, a fost cu siguranță un stat singular dacă teoria generală a relativității este aplicabilă pentru a descrie procesele fizice într-un univers foarte timpuriu.

   Pentru a evita singularitatea catastrofică în trecut, este necesar să se schimbe în mod semnificativ fizica, de exemplu, presupunând posibilitatea nașterii spontane a materiei, ca și în teoria universului staționar. Dar observațiile astronomice nu dau niciun motiv pentru asta.

   Evenimentele anterioare pe care le considerăm, cu atât mai puțin scara lor spațială a fost; Întrucât abordează începutul expansiunii, orizontul observatorului este comprimat (figura 1). În primele momente, scara este atât de mică încât nu mai putem aplica teoria generală a relativității: pentru a descrie fenomenele într-o astfel de mecanică cuantică la scară mică (cm. MECANICA CUANTICĂ). Dar teoria cuantice a gravitației nu există, astfel încât nimeni nu știe cum eventualele evenimente până la 10 ani

   -43. C, numit timp de plank(în onoarea teoriei tatălui Quantum). În acel moment, densitatea materiei a atins o valoare incredibilă de 1090 kg / cm 3 care nu pot fi comparate nu numai cu densitatea corpurilor din jurul nostru (mai puțin de 10 g / cm3 ), dar chiar și cu densitatea nucleului atomic (aprox. 1012 kg / cm 3 ) - cea mai mare densitate disponibilă în laborator. Prin urmare, pentru fizica modernă, începutul extinderii Universului este timpul de scânteie.

   În astfel de condiții, nașterea Universului a fost de neconceput și densitatea a avut loc. Mai mult, ar putea fi o naștere în sens literal: unii cosmologi (Să spunem, Ya.B. Zeldovich în Ussr și L.Parker din SUA) au crezut că particulele și fotonii gamma s-au născut în acea epocă a domeniului gravitațional . Din punctul de vedere al fizicii, acest proces ar putea avea loc dacă singularitatea a fost anizotropică, adică. Câmpul gravitațional a fost neomogen. În acest caz, forțele gravitaționale tidale ar putea "scoate particulele reale din vid, creând astfel substanța universului.

   Studierea proceselor care au avut loc imediat după Big Bang, înțelegem că teoriile noastre fizice sunt încă foarte imperfecte. Evoluția termică a universului timpuriu depinde de nașterea particulelor elementare masive - Hadrons, pe care fizica nucleară o cunoaște mai puțin. Multe dintre aceste particule sunt instabile și de scurtă durată. Fizicianul elvețian R. Khagdorn crede că pot exista un număr mare de mase de creștere, care, în abundență, ar putea fi formate la o temperatură de aproximativ 10 ani

   12 La, atunci când densitatea gigantică a radiației a dus la nașterea perechilor Hadron constând din particule și antiparticule. Acest proces ar trebui să limiteze creșterea temperaturii în trecut.

   Conform unui alt punct de vedere, numărul de tipuri de particule elementare masive este limitat, astfel încât temperatura și densitatea în epoca administratorului ar trebui să fi atins valori nesfârșite. În principiu, acest lucru ar putea fi verificat: dacă componentele Hadrons - cuarci erau particule stabile, atunci un număr de cuarci și antichidari ar fi trebuit să fie păstrate din epoca fierbinte. Dar căutarea quark-urilor a fost zadarnică; Cel mai probabil, ele sunt instabile. Cm . de asemenea, particulele sunt elementare.

   După prima milisecundă a expansiunii universului, interacțiunea puternică (nucleară) a încetat să joace un rol decisiv în ea: temperatura a scăzut atât de mult încât nucleele atomice au încetat să se prăbușească. Alte procese fizice au fost determinate de o interacțiune slabă responsabilă de nașterea particulelor ușoare - leptoni (adică electroni, pozitroni, mesoni și neutrini) sub acțiunea radiațiilor termice. Când în timpul expansiunii, temperatura de radiație a scăzut la aproximativ 10

   10 K, cuplurile de lepton au încetat să se nască, aproape toate postronii și electronii anihilați; Numai neutrinii și antineutrino au rămas, fotoni și un pic conservat cu epoca anterioară a protonilor și a neutronilor. Deci, epoca leptonului sa încheiat.

   Următoarea fază a expansiunii este o epocă fotonică - caracterizată prin predominanța absolută a radiației termice. Pe fiecare proton conservat sau electron conturi pentru un miliard de fotoni. La început, a fost Quanta Gamma, dar, pe măsură ce universul se extinde, au pierdut energia și au devenit radiografii, ultraviolete, optice, infraroșu și, în cele din urmă, au fost acum radio-canale pe care le acceptăm ca emisii de radio de masă neagră (relict) .

   Probleme nerezolvate ale cosmologiei unei explozii mari. Puteți marca 4 probleme acum înainte de modelul cosmologic al Big Bang.

   1. Problema Singularității: Multe îndoieli Aplicabilitatea Teoriei Generale a relativității, care dă singurătate în trecut. Sunt propuse teorii cosmologice alternative fără singularitate.

   2. În strânsă legătură cu problema de singularitate a izotropiei universului. Se pare ciudat că extinderea care a început de la statul singular sa dovedit a fi atât de izotropă. Nu este exclus faptul că extinderea inițială anizotropă a devenit treptat izotropă sub acțiunea forțelor disipative.

   3. uniformă pe cea mai mare scară, la o scară mai mică, universul este foarte neomogen (galaxii, acumularea de galaxii). Este greu de înțeles modul în care o gravitate ar putea duce la apariția unei astfel de structuri. Prin urmare, cosmologii explorează posibilitățile modelelor neomogene ale unei explozii mari.

   4. În cele din urmă, puteți întreba care este viitorul universului? Pentru un răspuns, trebuie să cunoașteți densitatea medie a materiei în univers. Dacă depășește o anumită valoare critică, atunci geometria timpului spațiu este închisă, iar în viitor universul va fi cu siguranță stoarse. Universul închis nu are granițe, dar volumul său este finit. Dacă densitatea este sub critică, universul este deschis și se va extinde pentru totdeauna. Universul deschis este infinit și are o singură singularitate la început. În timp ce observațiile sunt cel mai bine în concordanță cu modelul Open Univers.

   Originea unei structuri la scară largă. Cosmologii au două puncte opuse de vedere asupra acestei probleme.

   Cel mai radical este că la început era haos. Extinderea universului timpuriu a avut loc extrem de anizotropic și ineumon, dar apoi procesele disipative netezite anizotropia și au adus expansiunea modelului Friedman - lemetru. Soarta de neomogenități este foarte curioasă: dacă amplitudinea lor era mare, au fost necesare în mod inevitabil să se prăbușească în găuri negre cu o masă definită de orizontul curent. Formarea lor ar putea începe chiar de la timpul de scânteie, astfel încât universul ar putea avea o mulțime de găuri negre mici cu masele de până la 10 ani

   -5 Dl. Cu toate acestea, S.Hoking a arătat că "mini-găuri" ar trebui, radiere, să-și piardă masa, și doar găurile negre cu masele de mai mult de 10 ar putea continua să-și piardă era.16 G, care corespunde masei unui munte mic. Cm . de asemenea, o gaură neagră.

   Haosul primar ar putea conține perturbații de orice scară și amplitudine; Cea mai mare dintre ele sub formă de valuri sonore ar putea fi păstrate din epoca universului timpuriu la epoca radiației, când substanța era încă suficient de caldă pentru a emite, absorbi și a elimina radiațiile. Dar, cu sfârșitul acestei ere, plasma răcită recombinată și a încetat să interacționeze cu radiațiile. Presiunea și viteza sunetului în gaz au căzut, ca rezultat al căruia undele sonore au transformat în valuri de șoc, comprimarea gazului și forța să se prăbușească în galaxie și la clusterele lor. În funcție de tipul de valuri sursă, calculele prezice o imagine foarte diferită, departe de a fi întotdeauna adecvate. Pentru a selecta între opțiunile posibile pentru modelele cosmologice, o idee filosofică, cunoscută sub numele de principiul antropic, este important: de la bun început, universul trebuia să aibă astfel de proprietăți care au permis galaxiilor, stelelor, planetelor și vieții rezonabile asupra lor. În caz contrar, nu a existat nimeni care să se angajeze în cosmologie.

   Un punct de vedere alternativ este că structura inițială a universului nu poate fi găsită pe care o dau observații. Conform acestei abordări conservatoare, tânărul universant haotic nu poate fi luat în considerare, deoarece acum este foarte izotrop și omogen. Abaterile de la omogenitate, pe care le observăm sub formă de galaxii, ar putea crește sub acțiunea gravitației de la heterogenități mici de densitate inițială. Cu toate acestea, studiile distribuției pe scară largă a galaxiilor (mai ales realizate de J. Plis în Princeton), se pare că nu confirmă această idee. O altă oportunitate interesantă este că acumulările de găuri negre născute în epoca Strronle ar putea deveni fluctuațiile inițiale pentru formarea galaxiilor.

   Universul deschis sau închis? Cele mai apropiate galaxii sunt îndepărtate de la noi la o viteză proporțională cu distanța; Dar mai îndepărtat nu se supune acestei dependențe: mișcarea lor indică faptul că extinderea Universului încetinește cu timpul. Într-un model închis al universului sub acțiunea gravitației, expansiunea la un anumit punct se oprește și este înlocuită cu compresie (figura 2), dar observațiile arată că decelerarea galaxiilor nu este încă atât de rapidă, astfel încât oprirea completă a avut loc vreodată.

   Pentru ca universul să fie închis, densitatea medie a materiei ar trebui să depășească o anumită valoare critică. Evaluarea densității substanței vizibile și invizibile este foarte apropiată de această valoare.

   Distribuția galaxiilor în spațiu este foarte inamogen. Grupul nostru local de galaxii, inclusiv Calea Lactee, Nebuloasa Andromeda și câteva galaxii mai mici, se află pe periferia unui sistem imens de galaxii, cunoscut sub numele de SuperCount în Fecioara (Fecioara), centrul care coincide cu grupul Fecioară galaxii. Dacă densitatea medie a lumii este mare și universul este închis, ar fi trebuit să se observe o abatere puternică de la o expansiune izotropă cauzată de atragerea galaxiilor noastre vecine la centrul de super-consum. În universul deschis, această abatere este nesemnificativă. Observațiile sunt mai în concordanță cu modelul deschis.

   Marele interes al cosmologilor determină conținutul în satelitul izotopului greu al hidrogenului - deuteriu, care a fost format în timpul reacțiilor nucleare în primele momente după o explozie mare. Conținutul de deuteriu sa dovedit a fi extrem de sensibil la densitatea substanței din epocă și, prin urmare, în noi. Cu toate acestea, "testul de deuteriu" nu este ușor, deoarece este necesar să se investigheze substanța primară care nu a vizitat adâncurile stelelor din momentul sintezei cosmologice, unde deuteriul este ușor de ars. Studiul galaxiilor extrem de îndepărtate a arătat că conținutul de deuteriu corespunde cu densitatea scăzută a materiei și, prin urmare, modelul deschis al universului.

   Modele cosmologice alternative. În general, la începutul existenței sale, universul ar putea fi destul de haotic și eterogen; Amprentele acestui lucru putem vedea astăzi în distribuția pe scară largă a substanței. Cu toate acestea, perioada de haos nu a putut dura mult timp. O omogenitate ridicată a radiației de fundal cosmic indică faptul că universul a fost foarte omogen la vârsta de 1 milion. Calculele sintezei nucleare cosmologice indică faptul că, după o secundă după începerea expansiunii, au existat mari abateri de la modelul standard, compoziția universului ar fi complet diferită de în realitate. Cu toate acestea, ceea ce a fost în timpul primei secunde poate încă să argumenteze. În plus față de modelul standard de explozie ridicat, în principiu există modele cosmologice alternative:

   1. Modelul, compararea simetrică la materie și antimaterie, implică o prezență egală a acestor două specii în univers. Deși este evident că Galaxia noastră practic nu conține antimaterie, sistemele vecine de stea ar putea consta complet din ea; În același timp, radiația lor ar fi exact aceeași cu galaxiile normale. Cu toate acestea, în epocile anterioare de extensie, atunci când substanța și antimateria au fost într-un contact mai strâns, anihilarea lor ar fi trebuit să aibă naștere la radiații puternice gamma. Observațiile nu o descoperă, ceea ce face un model simetric este puțin probabil.

   2. În modelul de explozie mare rece, se presupune că expansiunea a început la temperatura zero absolută. Adevărat, în acest caz, sinteza nucleară ar trebui să apară și să se răzbune substanța, dar radiația de fundal cu microunde nu poate fi asociată direct cu o explozie mare și este necesar să se explice cumva diferit. Această teorie este atractivă în faptul că substanța din acesta este supusă fragmentării și acest lucru este necesar pentru a explica eterogenitatea la scară largă a universului.

   3. Modelul cosmologic staționar implică nașterea continuă a unei substanțe. Poziția principală a acestei teorii, cunoscută sub numele de principiul cosmologic ideal, argumentează că universul a fost întotdeauna și rămâne ca acum. Observațiile o resping.

   4. A luat în considerare variantele modificate ale teoriei gravitației Einstein. De exemplu, teoria lui K. Brans și R.dikka de la Princeton, în general, este de acord cu observații în cadrul sistemului solar. Modelul Branz - Dickka, precum și un model mai radical F.Khuli, în care unele constante fundamentale variază în timp, au aproape aceiași parametri cosmologici în epoca noastră, precum și modelul de explozie mare.

   5. Pe baza teoriei Einstein modificate a Malerului Railway în 1925, a fost construit un model cosmologic, unind o explozie mare cu o fază lungă de stare calmă în care s-ar fi putut forma galaxiile. Einstein a devenit interesată de această ocazie pentru a-și justifica modelul cosmologic favorit al universului static, dar când universul a fost deschis, el a refuzat public.