Холодная стационарная модель вселенной

Модели Вселенной

Описание существующих моделей нашей Вселенной от статистической Вселенной Эйнштейна до Теории Большого взрыва и Горячей Вселенной

В настоящее время доминирующими моделями Вселенной считаются: Теория большого взрыва (модель горячей Вселенной), которая описывает химический состав Вселенной и модель расширяющейся Вселенной (модель Фридмана). Инфляционная модель, описывающая причины расширения, вызывает больше споров в ученом мире.

Модель «Холодной вселенной»

Столкнувшись с некоторыми нерешаемыми вопросами моделью «горячей вселенной» ученые стали искать иные физические модели «начала». В 1961 году академик Я.Б. Зельдович выдвинул альтернативную холодную модель Вселенной, согласно которой первоначальная плазма состояла из смеси холодных (с температурой ниже абсолютного нуля) вырожденных частиц — протонов, электронов и нейтрино. [далее…]

Инфляционная модель Вселенной

Инфляционная модель Вселенной – научная космологическая теория о законе и состоянии расширения Вселенной на раннем этапе Большого взрыва. В отличие от стандартной модели горячей Вселенной, данная теория предполагает ускоренный период расширения Вселенной на раннем этапе при температуре выше 1028 Кельвинов. [далее…]

Теория Большого взрыва

Модель «Горячей вселенной» и теория Большого взрыва

Как известно, в 1929 американский астроном Эдвин Хаббл (1889–1953) открыл, что большинство галактик удаляется от нас, причем тем быстрее, чем дальше расположена галактика (закон Хаббла). Это было интерпретировано как всеобщее расширение Вселенной, начавшееся примерно 15 млрд. лет назад. Встал вопрос о том, как выглядела Вселенная в далеком прошлом, когда галактики только начали удаляться друг от друга, и даже еще раньше. [далее…]

Модель расширяющейся Вселенной (Вселенная Фридмана, нестационарная Вселенная)

В 1922 году советский физик и математик А. Фридман на основе строгих расчетов показал, что Вселенная Эйнштейна не может быть стационарной, неизменной. При этом Фридман опирался на сформулированный им космологический принцип, который строится на двух предположениях: об изотропности и однородности Вселенной. Изотропность Вселенной понимается как отсутствие выделенных направлений, одинаковость Вселенной по всем направлениям. Однородность Вселенной понимается как одинаковость всех точек Вселенной: мы можем проводить наблюдения в любой из них и везде увидим изотропную Вселенную. [далее…]

Релятивистская модель Вселенной Эйнштейна (статистическая)

Новая модель Вселенной была создана в 1917 г. А. Эйнштейном. Ее основу составила релятивистская теория тяготения — общая теория относительности. Эйнштейн отказался от постулатов абсолютности и бесконечности пространства и времени, однако сохранил принцип стационарности, неизменности Вселенной во времени и ее конечности в пространстве. Свойства Вселенной, по мнению Эйнштейна, определяются распределением в ней гравитационных масс, Вселенная безгранична, но при этом замкнута в пространстве. [далее…]

Читать онлайн

книги о тайнах и загадках истории, а также о необъяснимых явлениях на нашем сайте

Источник

Модель «Холодной вселенной»

Столкнувшись с некоторыми нерешаемыми вопросами моделью «горячей вселенной» ученые стали искать иные физические модели «начала». В 1961 году академик Я.Б. Зельдович выдвинул альтернативную холодную модель Вселенной, согласно которой первоначальная плазма состояла из смеси холодных (с температурой ниже абсолютного нуля) вырожденных частиц — протонов, электронов и нейтрино.

Три года спустя астрофизики И.Д. Новиков и А.Г. Дорошкевич произвели сравнительный анализ двух противоположных моделей космологических начальных условий — горячей и холодной и указали путь опытной проверки и выбора одной из них. Было предложено с помощью изучения спектра излучений звезд и космических радиоисточников попытаться обнаружить остатки первичного излучения. Открытие остатков первичного излучения подтверждало бы правильность горячей модели, а если таковые не существуют, то это будет свидетельствовать в пользу холодной модели.

В конце 60-х годов группа американских ученых во главе с Робертом Дикке приступила к попыткам обнаружить реликтовое излучение. Но их опередили Л. Пепзиас и Р. Вильсон, получившие в 1978 г. Нобелевскую премию за открытие микроволнового фона (это официальное название реликтового излучения) на волне 7,35 см.

Примечательно, что будущие лауреаты Нобелевском премии не искали реликтовое излучение, а в основном занимались отладкой радиоантенны, для работы по программе спутниковой связи. С июля 1964 г. по апрель 1965 г они при различных положениях антенны регистрировали космическое излучение, природа которого первоначально была им не ясна. Этим излучением и оказалось реликтовое излучение.

Таким образом, в результате астрономических наблюдений последнего времени удалось однозначно решить принципиальный вопрос о характере физических условий, господствовавших на ранних стадиях космической эволюции: наиболее адекватной оказалась «горячая модель Вселенной» и его теория Большого взрыва. Однако, не означает, что подтвердились все теоретические утверждения и выводы космологической концепции Гамова.

Читать онлайн

книги о тайнах и загадках истории, а также о необъяснимых явлениях на нашем сайте

Источник

Модель холодной Вселенной

Из Википедии — свободной энциклопедии

Холодная начальная Вселенная — гипотеза о том, что первичное вещество Вселенной на начальной стадии её эволюции состояло из холодных нейтронов и имело нулевую энтропию ( S = 0 <\displaystyle S=0> ) и нулевой лептонный заряд ( L = 0 <\displaystyle L=0> ).

Гипотеза возникла в 1930-е годы при отсутствии конкретной теории сверхплотного состояния, позволяющей определить ядерные реакции при таких условиях. Позже выяснилось, что такой вариант начального состава вещества приводит к противоречию с наблюдениями. Дело в том, что в ходе расширения Вселенной нейтроны будут претерпевать бета-распад на протоны, электроны и антинейтрино. Образующийся протон будет соединяться с нейтроном, образуя дейтрон. Реакции усложнения атомных ядер будут продолжаться до тех пор, пока не образуется альфа-частица — ядро атома гелия. Вследствие этого всё вещество превратится в гелий. Этот вывод резко противоречит наблюдениям. Известно, что звёзды и межзвёздный газ состоят в основном из водорода, а не из гелия. Таким образом, наблюдения отвергают холодную нейтронную гипотезу первичного вещества.

В 1947 году Г. А. Гамовым была создана модель горячей Вселенной, которая на ранних этапах была заполнена большим количеством фотонов и, таким образом, имела высокую энтропию. В рамках этой модели удалось построить успешную модель первичного нуклеосинтеза, позволяющую теоретически получить среднюю распространённость химических элементов во Вселенной, согласующуюся с наблюдениями. Эта модель также предсказывала существование реликтового излучения с температурой в несколько кельвинов, которое было экспериментально открыто в 1965 году. Данное открытие окончательно убедило космологов в верности горячей модели.

Источник

О стационарной Вселенной

До начала ХХ века имелось много различных моделей Вселенной, но основной считалась теория стационарной Вселенной, которая существовала и будет существовать всегда. Этот взгляд вполне подходил под описание созданное Исааком Ньютоном, да и религиозные деятели вполне одобряли подобную идею. Однако научный прогресс остановить было нельзя.

Работы Эйнштейна по Теории Относительности во многом изменили взгляд на геометрию Вселенной, а затем последовало открытие допплеровского смещения, но уже для галактик. Работы по измерению расстояния между галактиками, проведенные Эдвином Хабблом, установление им связи между красным смещением спектра удаленных объектов и расстоянием до них, резко изменили привычную картину мира.

Стало очевидно, что галактики разбегаются друг от друга, и в прошлом расстояние между ними было значительно меньше. Отсюда последовал вывод, что разбегание в весьма далеком прошлом началось из одной точки.

Астрономы мира согласились с тем, что первоначально вся материя была заключена в одну точку, а затем, по какой-то причине, это точка начала безудержно расширяться. Споры велись только о дальнейшей судьбе Вселенной.

— дальнейшее бесконечное расширение;

— замена красного смещения на фиолетовое и обратное сжатие в одну точку;

— периодическое пульсирование Вселенной около некого среднего положения равновесия.

Американский астроном Фред Хойл прославился не только своими открытиями и научно-фантастическими романами, но и весьма оригинальными идеями.

Одна из идей была разработана совместно с Томасом Голдом и Германом Бонди (правда были и еще единомышленники). Ученые предположили, что в теории стационарной Вселенной заложено рациональное зерно и переработали ее с учетом открытий первой половины 20 века.

Мысль положенная в основу новой теории стационарной Вселенной была проста и красива:

Вселенная стационарна, правда не статически, а динамически.

Расширение пространства происходит, и Хойл со товарищи с этим фактом не спорил, просто в появившихся промежутках появляется новое вещество, из которого формируются молодые галактики. Таким образом, промежутки заполняются новообразованиями, а Вселенная остается равномерно заполненной галактиками и стационарной, правда динамически.

Некоторые из наблюдаемых явлений подобный подход и в самом деле неплохо объяснял, так что новая теория стационарной Вселенной в 50-е годы прошлого века обрела себе немало сторонников. Сам Фред Хойл, полемизируя со сторонниками образования Вселенной из точки, назвал иронически ее первый миг жизни Большим Взрывом. Неожиданно для самого астронома это наименование прижилось.

Но затем у теории стационарной Вселенной начались проблемы. Появились мощные телескопы, которые позволили заглянуть гораздо дальше. Выяснилось, что удаленные на громадное расстояние галактики выглядят молодыми, что вполне соответствует теории Большого Взрыва (будем называть ее так!), поскольку они появились вскоре после Большого Взрыва, а их свет шел к нам миллиарды лет.

Второй удар идея Хойла получила после открытия реликтового излучения — выяснилось, что Вселенная имеет собственное тепловое излучение соответствующее температуре примерно 2,7 градуса Кельвина. Если Вселенная стационарна, то и ее температура должна равняться абсолютному нулю. А вот при Большом Взрыве первоначально температура была чудовищная, затем последовало расширение пространства, следовательно, температура начала падать. А реликтовое излучение это просто остаток тепла после Большого взрыва.

Эти два открытия резко уменьшили число сторонников теории стационарной Вселенной, хотя отдельные астрономы и поныне пытаются ее модернизировать.

Источник

Стационарная модель — Steady-state model

• Категория
• Астрономический портал

В космологии , то стационарная модель является альтернативой Большого Взрыва теории эволюции Вселенной. В стационарной модели плотность материи в расширяющейся Вселенной остается неизменной из-за непрерывного создания материи, тем самым придерживаясь идеального космологического принципа , принципа, который утверждает, что наблюдаемая Вселенная практически одинакова в любое время и в любое время. место.

В то время как модель устойчивого состояния пользовалась некоторой поддержкой меньшинства в научном мейнстриме до середины 20-го века, теперь она отвергается подавляющим большинством космологов , астрофизиков и астрономов , поскольку данные наблюдений указывают на космологию горячего Большого взрыва с конечным возраст Вселенной , который не предсказывает стационарная модель.

СОДЕРЖАНИЕ

История

В 13 веке Сигер из Брабанта написал тезис «Вечность мира» , в котором утверждалось, что не было ни первого человека, ни первого экземпляра какой-либо конкретной вещи: физическая вселенная, таким образом, не имеет какого-либо первого начала и, следовательно, вечна. Взгляды Сигера были осуждены папой в 1277 году .

Космологическое расширение было первоначально обнаружено в результате наблюдений Эдвина Хаббла . Теоретические расчеты также показали, что статическая Вселенная, смоделированная Эйнштейном (1917), была нестабильной. Современная теория Большого взрыва — это теория, согласно которой Вселенная имеет конечный возраст и со временем эволюционировала в результате охлаждения, расширения и образования структур в результате гравитационного коллапса.

Модель установившегося состояния утверждает, что, хотя Вселенная расширяется, она, тем не менее, не меняет своего внешнего вида с течением времени ( идеальный космологический принцип ); у вселенной нет ни начала, ни конца. Это требовало непрерывного создания материи, чтобы плотность Вселенной не уменьшалась. Влиятельные статьи по установившейся космологии были опубликованы Германом Бонди , Томасом Голдом и Фредом Хойлом в 1948 году. Подобные модели были предложены ранее , среди прочих, Уильямом Дунканом Макмилланом .

Теперь известно, что Альберт Эйнштейн рассматривал стационарную модель расширяющейся Вселенной, как указано в рукописи 1931 года, за много лет до Хойла, Бонди и Голда. Однако он быстро отказался от этой идеи.

Наблюдательные тесты

Количество радиоисточников

Проблемы со стационарной моделью начали возникать в 1950-х и 60-х годах, когда наблюдения начали подтверждать идею о том, что Вселенная на самом деле меняется: яркие радиоисточники ( квазары и радиогалактики ) обнаруживались только на больших расстояниях (поэтому могли иметь существовали только в далеком прошлом), а не в более близких галактиках. В то время как теория Большого взрыва предсказывала то же самое, стационарная модель предсказывала, что такие объекты будут обнаружены по всей Вселенной, в том числе вблизи нашей галактики. К 1961 году статистические тесты, основанные на обзорах радиоисточников, исключили стационарную модель в умах большинства космологов, хотя некоторые сторонники устойчивого состояния настаивали на том, что радиоданные были подозрительными.

Космический микроволновый фон

Для большинства космологов окончательное опровержение стационарной модели пришло с открытием в 1964 году космического микроволнового фонового излучения, предсказанного теорией Большого взрыва. В стационарной модели микроволновое фоновое излучение объясняется светом древних звезд, рассеянным галактической пылью. Однако уровень космического микроволнового фона очень равномерен во всех направлениях, что затрудняет объяснение того, как он может быть создан многочисленными точечными источниками, а микроволновое фоновое излучение не показывает никаких признаков таких характеристик, как поляризация, которые обычно связаны с рассеянием. Более того, его спектр настолько близок к спектру идеального черного тела, что вряд ли он может быть сформирован суперпозицией вкладов множества пылевых сгустков при разных температурах, а также на разных красных смещениях . Стивен Вайнберг писал в 1972 году:

Модель устойчивого состояния, похоже, не согласуется с наблюдаемой зависимостью d _L от z или с подсчетом источников . В некотором смысле, это несогласие является заслугой модели; единственная среди всех космологий модель устойчивого состояния дает такие определенные предсказания, что их можно опровергнуть даже с учетом ограниченных данных наблюдений, имеющихся в нашем распоряжении. Модель устойчивого состояния настолько привлекательна, что многие из ее приверженцев все еще сохраняют надежду на то, что доказательства против нее в конечном итоге исчезнут по мере улучшения наблюдений. Однако, если космическое микроволновое излучение . действительно является излучением черного тела, будет трудно сомневаться в том, что Вселенная эволюционировала из более горячей и плотной ранней стадии.

Со времени этого открытия считается, что теория Большого взрыва дает лучшее объяснение происхождения Вселенной. В большинстве астрофизических публикаций Большой взрыв неявно признается и используется в качестве основы для более полных теорий.

Квазистационарное состояние

Квазистационарная космология (QSS) была предложена в 1993 году Фредом Хойлом, Джеффри Бербидж и Джаянтом В. Нарликаром как новое воплощение идей стационарного состояния, призванных объяснить дополнительные особенности, не учтенные в первоначальном предложении. Модель предлагает очаги творения, происходящие с течением времени во вселенной, иногда называемые мини- взрывами, событиями мини-творения или маленькими взрывами . После наблюдения ускоряющейся Вселенной в модель были внесены дальнейшие модификации. Планковская частица — это гипотетическая черная дыра , радиус Шварцшильда которой приблизительно равен ее комптоновской длине волны ; испарение такой частицы было вызвано как источник легких элементов в расширяющейся стационарной Вселенной.

Астрофизик и космолог Нед Райт указал на недостатки модели. Эти первые комментарии вскоре были опровергнуты сторонниками. Райт и другие основные космологи, проводящие обзор QSS, указали на новые недостатки и несоответствия с наблюдениями, которые сторонники не объяснили.

Источник