Меню

Изложите гипотезу горячей вселенной физика

Теория горячей Вселенной

Концепции современного естествознания. Словарь основных терминов. — Новосибирск: Сибирский ГУТИ . Е. Ю. Матвеева . 2007 .

Смотреть что такое «Теория горячей Вселенной» в других словарях:

ГОРЯЧЕЙ ВСЕЛЕННОЙ ТЕОРИЯ — теория физических процессов в расширяющейся Вселенной, согласно которой в прошлом Вселенная имела значительно большую, чем сейчас, плотность материи и очень высокую температуру. Решающим подтверждением теории горячей Вселенной явилось открытие… … Большой Энциклопедический словарь

Горячей Вселенной теория — теория физических процессов в расширяющейся Вселенной, согласно которой в прошлом Вселенная имела значительно большую, чем сейчас, плотность материи и очень высокую температуру. Решающим подтверждением горячей Вселенной теории явилось открытие… … Энциклопедический словарь

Модель горячей Вселенной — космологическая модель, в которой эволюция Вселенной начинается с состояния плотной горячей плазмы, состоящей из элементарных частиц, и протекает при дальнейшем адиабатическом космологическом расширении. Впервые модель горячей вселенной… … Википедия

ГОРЯЧЕЙ ВСЕЛЁННОЙ ТЕОРИЯ — теория физ. процессов в расширяющейся Вселенной, согласно к рой в прошлом Вселенная имела значительно большую, чем сейчас, плотность материи и очень высокую темп ру. Решающим подтверждением Г. В. т. явилось открытие реликтового излучения … Естествознание. Энциклопедический словарь

История развития представлений о Вселенной — С ранних времен человек задумывался об устройстве окружающего его мира как единого целого. И в каждой культуре оно понималось и представлялось по разному. Так, в Вавилоне жизнь на Земле тесно связывали с движением звезд , а в Китае идеи гармонии… … Википедия

Модель Вселенной — современная Основные качественные выводы, следующие из анализа фридмановской модели (см. Модели Вселенной): Вселенная нестационарна (она расширяется), плотности энергии вещества, и излучения монотонно падают с течением времени; в прошлом… … Концепции современного естествознания. Словарь основных терминов

Общая теория относительности — Альберт Эйнштейн (автор общей теории относительности), 1921 год … Википедия

Инфляционная модель Вселенной — Космология Изучаемые объекты и процессы … Википедия

Тонкая настройка Вселенной — Проверить нейтральность. На странице обсуждения должны быть подробности … Википедия

Большого взрыва теория — Космология Возраст Вселенной Большой взрыв Содвижущееся расстояние Реликтовое излучение Космологическое уравнение состояния Тёмная энергия Скрытая масса Вселенная Фридмана Космологический принцип Космологические модели Формирован … Википедия

Источник

Гипотеза (модель) Гамова горячей Вселенной

Начала современного естествознания. Тезаурус. — Ростов-на-Дону . В.Н. Савченко, В.П. Смагин . 2006 .

Смотреть что такое «Гипотеза (модель) Гамова горячей Вселенной» в других словарях:

Вселенная — Крупномасштабная структура Вселенной как она выглядит в инфракрасных лучах с длиной волны 2,2 мкм 1 600 000 галактик, зарегистри … Википедия

Большой взрыв — У этого термина существуют и другие значения, см. Большой взрыв (значения). Запрос «Теория большого взрыва» перенаправляется сюда; о телесериале с таким названием см. Теория большого взрыва (телесериал). Космология … Википедия

Большого взрыва теория — Космология Возраст Вселенной Большой взрыв Содвижущееся расстояние Реликтовое излучение Космологическое уравнение состояния Тёмная энергия Скрытая масса Вселенная Фридмана Космологический принцип Космологические модели Формирован … Википедия

Большой Взрыв — Космология Возраст Вселенной Большой взрыв Содвижущееся расстояние Реликтовое излучение Космологическое уравнение состояния Тёмная энергия Скрытая масса Вселенная Фридмана Космологический принцип Космологические модели Формирован … Википедия

ГАМОВ Джордж — (Gamow, George) (1904 1968), Гамов Георгий Антонович, американский физик, создатель квантовой теории a распада радиоактивных ядер и автор гипотезы горячей Вселенной (теории Большого Взрыва). Родился 4 марта 1904 в Одессе. В 1926 окончил… … Энциклопедия Кольера

Источник

Теория горячей Вселенной

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Апреля 2012 в 14:46, доклад

Краткое описание

Исторически первой еще в 1930-е годы была рассмотрена модель холодной Вселенной. Предполагалось, что все вещество существовало в виде холодных нейтронов. Однако, как выяснилось позднее, в такой Вселенной в результате цепочки ядерных реакций (с образованием протона, дейтерия и т. д.) все вещество, в конце концов, превратилось бы в гелий. Это противоречит наблюдениям, поскольку подавляющая часть вещества Вселенной состоит из водорода. Другой вариант теории холодной Вселенной был предложен Я. Б. Зельдовичем в начале 60-х годов. Он предполагал, что первоначально холодное вещество Вселенной состояло из смеси протонов, электронов и нейтрино. При расширении Вселенной такая смесь должна была превратиться в чисто водородную плазму. Что касается гелия и других химических элементов, то, согласно этой гипотезе, они синтезировались много позднее, после того, как образовались звезды. В отношении всех элементов, кроме гелия, это справедливо. Но обилие гелия (30 % от всего вещества Вселенной по массе) невозможно объяснить ядерными реакциями в звездах.

Содержимое работы — 1 файл

Теория горячей Вселенной.doc

Теория горячей Вселенной.

Исторически первой еще в 1930-е годы была рассмотрена модель холодной Вселенной. Предполагалось, что все вещество существовало в виде холодных нейтронов. Однако, как выяснилось позднее, в такой Вселенной в результате цепочки ядерных реакций (с образованием протона, дейтерия и т. д.) все вещество, в конце концов, превратилось бы в гелий. Это противоречит наблюдениям, поскольку подавляющая часть вещества Вселенной состоит из водорода. Другой вариант теории холодной Вселенной был предложен Я. Б. Зельдовичем в начале 60-х годов. Он предполагал, что первоначально холодное вещество Вселенной состояло из смеси протонов, электронов и нейтрино. При расширении Вселенной такая смесь должна была превратиться в чисто водородную плазму. Что касается гелия и других химических элементов, то, согласно этой гипотезе, они синтезировались много позднее, после того, как образовались звезды. В отношении всех элементов, кроме гелия, это справедливо. Но обилие гелия (30 % от всего вещества Вселенной по массе) невозможно объяснить ядерными реакциями в звездах.

Советский и американский физик Георгий Антонович Гамов в 1946 году заложил основы одной из фундаментальных концепций современной космологии — теории «горячей Вселенной».

Гамов Г.А. выдвинул предположение о том, что расширение Вселенной началось с «горячего» состояния, когда вещество представляло собой смесь различных взаимодействующих между собой элементарных частиц высоких энергий

Теория горячей Вселенной — физическая теория эволюции Вселенной, в основе которой лежит предположение о том, что до того, как в природе появились звезды, галактики и другие астрономические объекты, вещество представляло собой быстро расширяющуюся и первоначально очень горячую среду.

Один из выводов, который вытекал из теории Гамова, состоял в том, что в настоящее время во Вселенной, помимо излучения звезд (и других источников), должно существовать электромагнитное излучение, образовавшееся в ту далекую эпоху, когда никаких звезд еще не было, а Вселенная представляла собой однородную горячую плазму. Согласно модели горячей Вселенной, плазма и электромагнитное излучение на ранних стадиях расширения Вселенной обладали высокой плотностью и температурой. В ходе космологического расширения Вселенной эта температура падала. При достижении температуры около 4000 К произошла рекомбинация протонов и электронов, после чего равновесие образовавшегося вещества (водорода и гелия) с излучением нарушилось — кванты излучения уже не обладали необходимой для ионизации вещества энергией и проходили через него как через прозрачную среду. Температура обособившегося излучения продолжала снижаться и к нашей эпохе составила около 3К. Таким образом, это излучение, названное реликтовым, сохранилось до наших дней как реликт от эпохи рекомбинации и образования нейтральных атомов водорода и гелия. Оно осталось как эхо бурного рождения Вселенной.

Читайте также:  Каковы свойства живого вещества как самой активной формы материи во вселенной вернадский

Несмотря на столь фундаментальный вывод, вытекающий из теории Гамова, никто не пытался его проверить. Надо сказать, что сам Гамов не надеялся на обнаружение реликтового излучения, так как полагал, что оно полностью маскируется излучением звезд, возникших на более поздней стадии эволюции Вселенной. В 1965 г. реликтовое излучение было открыто чисто случайно американскими физиками Р. Вилсоном и А. Пензиасом с помощью 7-метровой рупорной антенны, предназначенной для наблюдения искусственного спутника Земли «Эхо». Таким образом, теория горячей Вселенной получила экспериментальное подтверждение, а Пензиас и Вилсон за открытие реликтового излучения были удостоены Нобелевской премии.

В настоящее время теория горячей Вселенной считается общепризнанной,

Источник

суть теории «горячая вселенная»?

Теория горячей Вселенной (англ. Big Bang, «большой взрыв») была развита в работах Алфера, Бете и Гамова (1948), рассмотревших состояние вещества, при котором плотность излучения намного больше плотности вещества. Их идея состояла в получении через ядерные реакции наблюдаемый в настоящее время химический состав вещества. Фактически они предсказали наличие реликтового микроволнового излучения с K, оставшегося от эпохи, когда горячее вещество (плазма) было непрозрачно для излучения и вещество находилось в состоянии термодинамического равновесия с излучением. Открытие микроволнового фонового (реликтового) излучения в 1967 г. не оставило сомнений в правильности концепции горячей Вселенной.
Решение Фридмана дает при (напомним, что на ранних стадиях независимо от наличия давления, космологической постоянной и значения полной плотности !). С физической точки зрения обращение плотности в бесконечность недопустимо, и требуется адекватное описание материи при очень высоких плотностях.

Рассмотрение состояния материи при высоких плотностях должно удовлетворять требованиям:

1. Остаются в силе основные физические принципы: сохранение барионного и лептонного числа, электрического заряда, I-е и II-е начала термодинамики.

2. Скорость установления равновесия между частицами должно быть много больше скорости расширения, тогда расширение происходит адиабатически, , энтропия не изменяется.

3. Состояние равновесия определяется энтропией и др. сохраняющимися величинами и не зависит от путей перехода к равновесию.

Американский физик Георгий Антонович Гамов в 1946 году заложил основы модели «горячей Вселенной». Основное внимание переносится на состояние вещества и физические процессы, идущие на разных стадиях расширения Вселенной, включая наиболее ранние стадии, когда состояние было необычным. С построением моделей «горячей Вселенной» в космологии наряду с законами тяготения активно применяются законы термодинамики, данные ядерной физики и физики элементарных частиц. Возникает релятивистская астрофизика. Модель горячей Вселенной получила эмпирическое подтверждение в 1965 году в открытии реликтового излучения американскими учеными Пензиасом и Уилсоном. Реликтовое излучение — одна из составляющих общего фона космического электромагнитного излучения. Реликтовое излучение равномерно распределено по небесной сфере и по интенсивности соответсвует тепловому излучению абсолютно черного тела при температкур около 3К. Согласно модели горячей Вселенной, плазма и электромагнитное излучение на ранних стадиях расширения Вселенной обладали высокой плотностью и температурой. В ходе космологического расширения Вселенной эта температура падала. При достижении температуры около 4000 К произошла рекомбинация протонов и электронов, после чего равновесие образовавшегося вещества (водорода и гелия) с излучением нарушилось — кванты излучения уже не обладали необходимой для ионизации вещества энергией и проходили через него как через прозрачную среду. Температура обособившегося излучения продолжала снижаться и к нашей эпохе составила около 3К. Таким образом, это излучение сохранилось до наших дней как реликт от эпохи рекомбинации и образования нейтральных атомов водорода и гелия. Оно осталось как эхо бурного рождения Вселенной, которое часто называют Большим взрывом.

Согласно модели горячей Вселенной, плазма и электромагнитное излучение на ранних стадиях расширения Вселенной обладали высокой плотностью и температурой. В ходе космологического расширения Вселенной эта температура падала. При достижении температуры около 4000 К произошла рекомбинация протонов и электронов, после чего равновесие образовавшегося вещества (водорода и гелия) с излучением нарушилось — кванты излучения уже не обладали необходимой для ионизации вещества энергией и проходили через него как через прозрачную среду. Температура обособившегося излучения продолжала снижаться и к нашей эпохе составила около 3К. Таким образом, это излучение сохранилось до наших дней как реликт от эпохи рекомбинации и образования нейтральных атомов водорода и гелия. Оно осталось как эхо бурного рождения Вселенной, которое часто называют Большим взрывом. В основе современной космологии лежат представления об однородности и изотропности Вселенной: во Вселенной нет каких-либо выделенных точек и направлений, т. е. все точки и направления равноправны. Это утверждение об однородности и изотропности Вселенной часто называют космологическим постулатом.

В моделях однородной изотропной Вселенной выделяется ее особое начальное состояние — сингулярность. Это состояние характеризуется огромной плотностью массы и кривизной пространства. С сингулярности начинается взрывное, замедляющееся со временем расширение. Значение постоянной Хаббла (вернее, параметра Хаббла) определяет время, истекшее с начала расширения Вселенной, которое сейчас оценивается в 10-20 млрд. лет. Современная космология рисует картину Вселенной вблизи сингулярности. В условиях очень высокой температуры вблизи сингулярности не могли существовать не только молекулы и атомы, но даже и атомные ядра; существовала лишь равновесная смесь разных элементарных частиц. Уравнения современной космологии позволяют найти закон расширения однородной и изотропной Вселенной и описать изменение ее физических параметров в процессе расширения. Из этих уравнений следует, что начальные высокие плотность и температура быстро падали. Общие законы физики надежно проверены при ядерных плотностях, а такую плотность Вселенная имеет

Источник

22.04.2020лекция.Метогалактика.Гипотеза горячей Вселенной

лекция и задание.Задание выполняем па платформе дистанционное обучение

Просмотр содержимого документа
«22.04.2020лекция.Метогалактика.Гипотеза горячей Вселенной»

Вселенная тоже была молодою,
И бился в груди ее пламень творения!
Как женщина, власть потеряв над собою,
Она отдавалась на волю мгновения.
И в огненной пляске Пространства и Времени,
Доверившись слепо неведомым силам,
Она разрешила от тяжкого бремени,
Даруя начало мирам и светилам…
Дыхание горячее Тайны Великой
Потоками квантов к тебе прикоснется,
И космос огромный чужой многоликий,
Сквозь мрак мироздания тебе улыбнется.
И тот, кто увидел улыбки той отблеск,
Кто вздрогнул на миг и застыл ослепленный,
Так будет всю жизнь, позабыв сон и отдых,
Искать ее снова в просторах Вселенной.
Б. Комберг

1. Системы галактик и крупномасштабная структура Все­ленной. Галактики, подобно звездам, наблюдаются груп­пами. Например, нашу Галактику, Магеллановы Облака и еще около 20 небольших спутников нашей Галактики можно рассматривать как кратную систему. Крат­ной оказалась и Туманность Андромеды, окруженная не­сколькими эллиптическими галактиками-спутниками.

Наша Галактика и Туманность Андромеды входят в Местную группу (систему) галактик, размеры которой достигают сотен тысяч парсек. Местная группа представляет собой сравнительно небольшую систему, так как существуют скопления, содержащие сотни и ты­сячи галактик.

Рис. 102. Центральная часть скопления галактик в созвездии Волосы Вероники.

Ближайшеек нам скопление галактик находится в со­звездии Девы и насчитывает сотни крупных галактик. Расстояние до него порядка 20 Мпк, это система диаметром более 6 Мпк. Крупные скопления галактик находятся в созвездиях Волосы Вероники, Северная Корона, Геркулес и др. (рис. 102).

Не входят ли скопления в состав еще больших систем? Данные внегалактической астрономии указывают на то, что, возможно, существует Местное сверхскопление галактик, на­считывающее примерно 10 тыс. галактик и имеющее диа­метр около 50 Мпк. В его центре расположено скопление галактик в созвездии Девы. Открыто несколько десятков других сверхскоплений (два ближайших находятся от нас на расстоянии 100 Мпк). Таким образом, Вселенной на самых разных уровнях присуща структурность: от ядер атомов до гигантских сверхскоплений галактик.

Читайте также:  Происхождение вселенной презентация по астрономии

В конце 70-х гг. XX в. астрономы обнаружили, что галактики в сверхскоплениях распределены не равномерно, а сосредоточены вблизи границ ячеек, внутри которых галактик почти нет. Теоретически предвидели возможность такого распределения галактик, а потому открытие не было неожиданным. Следовательно, согласно современным пред­ставлениям, для Вселенной характерна ячеистая (иногда говорят сетчатая, или пористая) структура, которую можно видеть на специально обработанных фотографиях участков звездного неба. Она напоминает «паутинную сет­ку» (рис. 103).

Рис. 103. Крупномасштабная структура Вселенной.

Вообразимсебе достаточно большую «сеть», содержащую множество ячеек. Если не обращать внимания на индивиду­альные особенности каждой отдельно взятой ячейки, то в больших масштабах ее различные части выглядят сходным образом.

Мы рассматривали картину распределений сверхскопле­ний галактик в проекции на небесную сферу. А каково их пространственное распределение? Оказывается, «пустоты» существуют не только внутри ячеек. Недавно они обнару­жены (и названы «черными областями») при исследовании распределения галактик в пространстве: найдены огромные объемы пространства (порядка миллиона кубических мегапарсек), в которых галактик пока не обнаружено.

В свете этих открытий пространственной моделью струк­туры Вселенной может служить кусок пемзы. В целом она однородна, хотя в небольших выделенных объемах пемза неоднородна (в ней есть вещество и пузырьки воздуха). Так и во Вселенной: в небольших масштабах, например в масштабах Солнечной системы или Галактики, вещество распределено явно неравномерно, но в масштабах сверх­скоплений галактик вещество распределено практически равномерно. Итак, в крупномасштабной структуре Вселен­ной не существует каких-либо особых, чем-то выделяющих­ся мест или направлений, поэтому в больших масштабах (более 100—200 Мпк) Вселенную можно считать не только однородной, но и изотропной.

2. Метагалактика и ее расширение. Вся охваченная со­временными методами астрономических наблюдений часть Вселенной называется Метагалактикой (или нашей Вселенной). В Метагалактике пространство между галакти­ками заполнено чрезвычайно разреженным межгалактичес­ким газом, пронизывается космическими лучами, в нем су­ществуют гравитационные и электромагнитные поля, а возможно, и невидимые массы вещества (не только «обыч­ного», но и, например, состоящего из нейтрино).

От наиболее удаленных метагалактических объектов свет идет до нас миллиарды лет. И все-таки нет оснований отож­дествлять Метагалактику со «всей Вселенной». В принципе возможно существование других, пока неизвестных нам ме­тагалактик.

В 1929 г. американский астроном Э. Хаббл открыл за­мечательную закономерность: линии в спектрах подавляю­щего большинства галактик смещены к красному концу, причем смещение тем больше, чем дальше от нас находится галактика. Это интересное явление называется красным смещением.

Объяснив красное смещение эффектом Доплера, ученые пришли к выводу о том, что расстояние между нашей и другими галактиками непрерывно увеличивается. Конечно, галактики не разлетаются во все стороны от нашей Галак­тики, которая не занимает никакого особого положения в Метагалактике, а происходит взаимное удаление всех галак­тик. Это означает, что наблюдатель, находящийся в любой галактике, мог бы, подобно нам, обнаружить красное сме­щение, ему казалось бы, что от него удаляются все галак­тики.

Таким образом, Метагалактика нестационарна.

Открытие расширения Метагалактики свидетельствует о том, что Метагалактика в прошлом была не такой, как сейчас, и иной станет в будущем, т. е. Метагалактика эволюционирует.

По красному смещению определены скорости удаления галактик. У многих галактик они очень велики, соизме­римы со скоростью света. Самыми большими скоростями, иногда превышающими 250 000 км/с, обладают некоторые квазары, считающиеся самыми удаленными от нас объек­тами Метагалактики.

Закон, согласно которому красное смещение (а значит, и скорость удаления галактик!) возрастает пропорционально расстоянию от галактик (закон Хаббла), можно за­писать в виде:

v=Hr, (53)

где v — лучевая скорость галактики; r — расстояние до нее; Н — постоянная Хабблa (Hubble), точнее параметр Хаббла.

По современным оценкам, значение Н заключено в пре­делах50 км(с·Мпк) 100 км(с·Мпк).Следовательно, наблюдаемый темп расширения Метагалактики таков, что галактики, разделенные расстоянием 1 Мпк (3,08 ·10 19 км), удаляются друг от друга со скоростью от 50 до 100 км/с. Если скорость удаления галактики определена по формуле (44), то формула (53) дает возможность вычислить рассто­яние до далеких галактик. Наиболее вероятное значение параметра Хаббла Н = 70 км/(с·Мпк).

Пример 12. На каком расстоянии от нас находится га­лактика, имеющая скорость удаления 1,5 • 10 4 км/с?

Закон Хаббла наиболее точно выполняется для далеких галактик (и их скоплений), разделенных расстояниями 100—300 Мпк. Отклонения от этого закона наблюдаются прежде всего у относительно близких к нам галактик, у которых, как и у наиболее близких к нам звезд, весьма ощу­тимы индивидуальные движения внутри скоплений галак­тик. Кроме того, закон Хаббла нельзя считать точным для очень далеких внегалактических объектов, например кваза­ров, у которых v 100 000 км/с.

Рис. 104. «Разбегание» галактик.

Итак,мы живем в расширяющейся Метагалактике (рис. 104). Это явление имеет свои особенности. Например, системы, подобные нашей Солнечной системе, кратным системам звезд или даже отдельным галактикам, в расшире­нии Метагалактики не участвуют (этому препятствуют силы тяготения, действующие между Солнцем и планетами, звездами в кратных системах или между звездами, входящими в состав галактик). Следовательно, расширение Метагалак­тики проявляется только на уровне скоплений и сверх­скоплений галактик, т. е. систем, элементами которых яв­ляются галактики. Галактики в скоплениях иногда сравни­вают с атомами нагреваемого вещества. При нагревании объем вещества увеличивается, возрастает расстояние между атомами, что, конечно, не отражается на размерах самих атомов.

О другой особенности расширения Метагалактики вы уже знаете. Она заключается в том, что не существует цен­тра, от которого разбегаются галактики.

Альберт Эйнштейн (1879—1955)

РасширенияМетагалактики не только подтверждают на­блюдения (оптические и радиоастрономические), но и были предсказаны теорией. В России в1922 г., за несколько лет до открытия Хаббла, А. А. Фридман (1888—1925), основыва­ясь на теории относительности А. Эйнштейна (1879—1955), показал, что геометрические свойства Вселенной должны изменяться, т. е. расстояния между галактиками не могут ос­таваться постоянными. Открытие Хаббла, как вы знаете, сви­детельствует о расширении Метагалактики.

Если допустить, что в прошлом расширение Метагалак­тики происходило таким же темпом, что и сейчас, то можно рассчитать, когда началось расширение. Так как лю­бые две галактики, отстоящие друг от друга на 1 Мпк, уда­ляются со скоростью 50—100 км/с, то — величина, обрат­ная постоянной Хаббла, — дает нам представление о проме­жутке времени от начала расширения Метагалактики. Этот промежуток времени, по разным оценкам, составляет 20— 13 млрд. лет.

Расширение Метагалактики — самое грандиозное из из­вестных в настоящее время явлений природы. Правильное его истолкование имеет исключительно большое мировоз­зренческое значение. Не случайно в объяснении причины этого явления резко проявилось коренное отличие философ­ских взглядов ученых. Некоторые из них, отождествляя Ме­тагалактику со всей Вселенной, пытаются доказать, что рас­ширение Метагалактики подтверждает религиозное представ­ление о сверхъестественном, божественном происхождении Вселенной. Однако во Вселенной известны естественные про­цессы, которые в прошлом могли вызвать наблюдаемое рас­ширение. По всей вероятности, это взрывы. Их масштабы поражают нас уже при изучении отдельных видов галактик. Можно представить, что расширение Метагалактики также началось с явления, напоминающего колоссальный взрыв вещества («Большой взрыв»), обладавшего огромной температурой и плотностью.

Читайте также:  Вариантом идеалистического решения проблемы происхождения вселенной является гипотеза

3*. Гипотеза «горячей Вселенной». Расчеты, выполнен­ные астрофизиками, свидетельствуют о том, что вскоре по­сле начала расширения вещество Метагалактики имело очень высокую температуру и состояло из элементарных ча­стиц (например, нуклонов) и их античастиц. По мере рас­ширения изменялись не только температура и плотность ве­щества, но и состав входящих в него частиц, так как мно­гие частицы и античастицы аннигилировали, порождая элек­тромагнитные кванты излучения. Последних в современной нам Метагалактике оказалось неизмеримо больше, чем ато­мов, из которых состоят звезды, планеты, диффузная мате­рия. Согласно этой гипотезе, нередко именуемой теорией «горячей Вселенной», потребовалось всего лишь несколько минут, чтобы сверхплотное вещество превратилось в веще­ство с плотностью, близкой к плотности воды. Через не­сколько часов плотность стала сравнимой с плотностью на­шего воздуха, а сейчас, по истечении миллиардов лет, оценка средней плотности вещества в Метагалактике приво­дит к значению порядка 10 -28 кг/м 3 .

Выполненные расчеты основаны на законах физики (ме­ханики, термодинамики, ядерной физики). Оказывается, что знание этих законов и некоторые предположения о распре­делении вещества в пространстве позволяют получить пред­ставление о процессах, которые происходили миллиарды лет тому назад.

Существуют ли экспериментальные подтверждения ги­потезы «горячей Вселенной»? Сейчас мы можем ответить на этот вопрос положительно, так как в 1965 г. было сделано открытие, которое считается подтверждением идеи о том, что в прошлом вещество Метагалактики было очень плот­ным и горячим. Оказалось, что космическое пространство заполнено электромагнитными волнами, являющимися по­сланцами той древней эпохи развития Метагалактики, когда еще не было никаких звезд, галактик, туманностей. Это электромагнитное излучение (его температура всего лишь 2,7 К) называется реликтовым. Реликтовое излучение пронизывает все пространство, все галактики, оно участву­ет в расширении Метагалактики.

Реликтовое излучение впервые было случайно открыто американскими учеными, изучавшими радиопомехи на вол­не 7,3 см. Очень важно, что, хотя это открытие сделано случайно, существование реликтового излучения было пред­сказано теоретиками. Одним из первых предсказал это из­лучение Дж. Гамов (1904—1968), разрабатывая теорию про­исхождения химических элементов, возникших в первые минуты после Большого взрыва. Предсказание существова­ния реликтового излучения и обнаружение его в космичес­ком пространстве (А. Пензиас и Р. Вильсон, США) — еще один убедительный пример познаваемости мира и его за­кономерностей.

Исследование Вселенной основывается на открытых в земных условиях законах физики. Эти законы позволили создать современные методы исследования Вселенной и объ­яснить подавляющее большинство известных в настоящее вре­мя космических явлений. Однако не исключено, что в про­цессе познания Вселенной будут открыты пока неизвест­ные нам новые явления и типы космических объектов. Важ­но узнать природу невидимой («темной») материи, состав­ляющей основную часть (!) массы нашей Вселенной.

4*. Космологические модели Вселенной. На стыке астро­физики, внегалактической астрономии, теоретической фи­зики и новейших областей математики находится раздел астрономии, который называется космологией. Кос­мология изучает не отдельные небесные тела и их системы, а строение Вселенной в целом и происходящие в ней про­цессы. С одним из таких процессов — расширением Метага­лактики — мы уже познакомились и знаем, что, по суще­ству, открытие этого явления было предсказано А. А. Фрид­маном. Он использовал упрощенную математическую модель Вселенной, которая называется однородной и изотропной. Современные представления о крупномасштабной структуре Вселенной не противоречат такой модели. Структура (и эво­люция) Вселенной наверняка гораздо сложнее упрощенных математических схем и моделей.

Рис. 105. Две основные космологические модели.

СейчасМетагалактика расширяется (по некоторым дан­ным, даже с ускорением), а что будет с ней в дальнейшем? Теория А. А. Фридмана допускает различные возможности в зависимости от средней плотности материи во Вселенной (рис. 105). Например, если плотность материи меньше, чем величина, порядок которой 10 -26 кг/м 3 , то мы живем в «открытом» мире, т. е. в бесконечной Вселенной, в которой галактики всегда будут удаляться друг от друга. Данные о средней плотности (≈ 10 -28 кг/м 3 ) как будто бы указывают на этот случай. Но если, например, будет показано, что в галак­тиках и скоплениях галактик существуют какие-либо скры­тые массы вещества (а не исключено, что «невидимое ве­щество» составляет более 90% массы вещества, из которо­го состоит наша Вселенная), то иной окажется средняя плот­ность. Тогда в отдаленном будущем расширение Метагалакти­ки сменится сжатием. Однако даже в случае «закрытого» мира Вселенная не имеет никаких границ — она конечна, но и безгранична. Дело в том, что гигантские массы вещества искривляют пространство, оно перестает быть евклидовым, в нем лучи света не распространяются прямолинейно, а пря­мая линия уже не будет кратчайшим расстоянием между двумя точками. В евклидовом пространстве бесконечность и безграничность совпадают, например плоскость (двухмерное евклидово пространство) бесконечна и безгранична. Пример двухмерного неевклидова, искривленного пространства — сфера. Сфера не имеет границ, она безгранична, но конечна, и ее площадь мы умеем вычислять. Трудно наглядно пред­ставить себе искривленное трехмерное пространство, но и оно, подобно двухмерному неевклидову пространству, может быть безграничным и конечным.

Мазер, Джон Кромвелл. От Большого взрыва — к Космическому телескопу имени Джеймса Вебба и новым Нобелевским премиям. Элементы.ру. Дата обращения 24 марта 2014. Архивировано 7 февраля 2014 года.

Инфляционная космология: теория и научная картина мира

Вопросы географии. Сб. 40 : Физическая география. — М., 1957. Структурные единицы Вселенной с. 40

1.заполните пропуски в приведенном ниже тексте (текст на карточках).

Каждую секунду в недрах Солнца в термоядерной реакции синтеза гелия выделяется __________________ энергии.

При образовании одного ядра гелия выделяется энергия ________________

Каждую секунду образуется ______ ядер атомов гелия или ________ кг.

Возраст Галактики ______________________

Масса гелия, который может образоваться во всех звездах (10 11 звезд)

Это составляет _____________ от всей массы Галактики.

2.ВЫПИШЕТЕ ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ИЗУЧЕННОМУ МАТЕРИАЛУ

Модель расширяющейся Вселенной («горячей» Вселенной):

— анализируя полученные результаты, астрофизик Г. Гамов, учитывая, что термоядерная реакция возможна при температуре в несколько миллионов кельвинов, пришел к выводу, что основная масса гелия образовалась не в звездах, а на ранних стадиях расширения Вселенной, которая была не только плотной, но и горячей;

— принятая в настоящее время модель расширяющейся Вселенной получила название модели «горячей» Вселенной.

— на ранних этапах расширения Вселенной кроме плотного и горячего вещества существовало излучение, находящееся в равновесии с веществом;

— по мере расширения вещества его температура понижалась, и к настоящему времени должна составить порядка 3 К;

— это предположение подтвердилось открытием в 1965 г. излучения, максимум которого приходился на длину волны λ=1 мм, что соответствует температуре излучения 2,7 К;

— наблюдения показали, что это излучение не связано ни с одним из небесных объектов, оно равномерно заполняет видимую Вселенную, т. е. характеризует горячее и сверхплотное вещество Вселенной в начале ее расширения;

— в связи с этим излучение называется реликтовым излучением.

Источник

➤ Adblock
detector