Современные представления происхождения Вселенной (теория Большого взрыва)

Хабаровский государственный институт искусств и культуры Кафедра философии и исторических наук Современные представления происхождения Вселенной (теория Большого взрыва) Выполнила: Осетрова Юлия . Факультет СКиИД . 2 курс, акад. группа 246 Проверил: Дьяченко А.В. . Оценка Хабаровск 2004 ПЛАН: Введение… 3 1. Вселенная как объект космологии….4 2. Был ли Большой взрыв?… …3. Проблемы теории Большого взрыва… 4. Будущее Вселенной….9 Заключение….13 Список использованной литературы… 15 Введение Вселенная [1, с. 294] - весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по тем формам, которые принимает материя в процессе своего развития. Вселенная существует объективно, независимо от сознания человека, её познающего.

Вселенная содержит гигантское множество небесных тел, многие из которых по размерам превосходят Землю иногда во много миллионов раз. Всякое подлинно научное исследование признаёт объективное существование, материальность Вселенной.

Проблемы зарождения и существования Вселенной занимали самого древнего человека. Небо, которое было доступно его обозрению, было для него очень интересно. Недаром астрономия считается одной из самых древних наук о природе. Не потерял интереса к изучению проблем космоса и современный человек, но он смотрит глубже, его уже интересует не просто выяснение вопро-са, что есть Вселенная? Современные ученые ищут ответы на следующие во-просы: а) Что было, когда Вселенная рождалась? б) Как давно это было и как происходило? в) Рождалась ли Вселенная вообще или она глобально стационарна? Для поиска ответов на эти непростые вопросы в астрономии появилась новая отрасль – космология.

По определению А.Л. Зельманова (1913-1987) космология – это совокупность накопленных теоретических положений о строении вещества и структуре Вселенной, как цельного объекта, так и отдель-ные научные знания охваченного астрономическими наблюдениями мира как части Вселенной.

Космология стала искать различные варианты ответов на поставленные вопросы, выдвигать различные теории и гипотезы. Так появилась Теория Большого взрыва и гипотезы, описывающие первые мгновения рожде-ния Вселенной, ее структуризацию и развитие. Космология, как и любая современная наука, сегодня бурно живет и развивается, в большей мере за счет «альтернативных теорий». Все это позволяет человечеству точнее понять сущность физических процессов, дает возможность ученым прогнозировать дальнейшую эволюцию Вселенной.

Поэтому целями реферата являются: освещение проблемы происхождения Вселенной, в частности теории Большого взрыва, первые этапы жизни Вселенной, перспективы ее развития. Субъект изучения: происхождение Вселенной. Вселенная как объект космологии. 1. Вселенная как объект космологии. Как мы уже поняли: Вселенная является предметом изучения космологии. Космология - это та общая часть математики, физики, астрономии и философии, в которой изучается структура, эволюция и физические законы Вселенной как единого целого.

Целостное представление о Вселенной ставит космологию в особое положение по отношению к другим наукам. Действительно, если любая другая наука может исследовать свой предмет со всех сторон и в полном объёме, то исследователю Вселенной доступна только часть предмета исследования. Так как целое может обладать такими качествами, которых нет у его частей, то становится понятным наличие тех затруднений, которые космология испытывала во все времена.

А смысл этих затруднений всегда сводился к одному: никакая физическая теория не могла в полной мере объяснить наблюдаемые свойства Вселенной. Если же теорию каким-либо образом приспосабливали для описания одних свойств Вселенной, то появляющиеся при этом следствия не согласовывались с другими известными её свойствами или выходили за пределы здравого смысла. Усугубляет ситуацию и тот факт, что четырехмерное пространство-время в общей теории относительности (ОТО), которая является теоретическим фундаментом современной классической космологии, описывается десятью переменными, в то время как сама теория предлагает только шесть независимых уравнений.

Поэтому неудивительно, что на одних только уравнениях ОТО объективную картину мира никому построить до сих пор не удалось. Отсутствие однозначности в теории приводило к необходимости выдвижения определённых гипотез для объяснения тех или иных свойств Вселенной.

Вот почему появилось так много различных моделей Вселенной, ни одна из которых, к сожалению, не удовлетворяет в полной мере всем требованиям законов логики и соответствия реальному миру. В настоящее время официальной наукой общепринята концепция, соглас- но которой Вселенная появилась 20 млрд. лет тому назад в результате Большого Взрыва материи, находящейся до этого в чудовищно плотном и горячем состоянии. В дальнейшем материя расширялась, остывала, разделилась на вещество и электромагнитное поле, образовала галактики, которые, как считают, и по сей день продолжают удаляться друг от друга.

Теоретической основой этой модели являются нестационарные решения уравнений Эйнштейна, полученные советским геофизиком и математиком Фридманом в начале 20-х годов, и концепция взрывного начала в динамике Вселенной, выдвинутая американским физиком Гамовым в конце 40-х годов ХХ века. Объективными свойствами Вселенной, якобы подтверждающими эту модель, являются открытое в 1929 г. американским астрономом Хабблом красное смещение спектров излучения галактик, пропорциональное расстоянию до них, и обнаруженное в 1965 г. американскими радиоастрономами Вильсоном и Пензиасом микроволновое фоновое излучение космоса с температурой 2,7 градусов выше абсолютного нуля. Первое из этих открытий было истолковано учёными как результат взаимного удаления галактик друг от друга, а второе - как остаток (реликт) того электромагнитного излучения, которое отделилось от вещества и остыло до указанной температуры в процессе расширения Вселенной (подробнее о рас-ширении Вселенной [2 с.58-62]). Между тем вышеуказанные свойства Вселенной не являются прямыми доказательствами ее расширения.

Так, уменьшение частоты света может быть как результатом расширения Вселенной, так и результатом диссипации энергии света при его распространении на большие расстояния.

Вопрос о модели и законах Вселенной сравним с вопросом о том, что первично: яйцо или курица. И если мы определяем космологию как науку о Вселенной, то сразу же упираемся в вопрос, что первично: модель Вселенной, из которой вытекают физические законы Вселенной, или физические законы Вселенной, на основе которых строится модель Вселенной? Очевидно, что на этот вопрос не нужно искать ответа, а нужно решать третий вопрос.

Речь идет о соотношении и взаимосвязи таких философских категорий, как “целое” и “часть”, а также философском законе о переходе количественных изменений в качественные.

И здесь нужно двигаться строго параллельно. Чтобы изучить целое по его части, требуется непрерывная интеграция представлений о предмете исследования с самых разных точек зрения на каждом этапе его изучения и непрерывное согласование следствий разрабатываемой теории с объективной реальностью. Несоблюдение принципа соответствия, появление внутренних противоречий, сингулярностей и парадоксов при применении созданной теории к описанию целого указывает на ложность того пути, по которому пошли исследователи.

Именно такая ситуация и сложилась к настоящему времени в космологии, официальная теоретическая основа которой держится на идее Большого Взрыва. Мы подошли к такому вопросу: какова научная достоверность теории «большого взрыва»? Разумеется, не может быть полной уверенности в выводах, сделанных на границе человеческих знаний и основанных на рискованных экстраполяциях. Но в самых общих чертах теория «большого взрыва» кажется вполне справедливой, и уж наверняка она представляет собой наилучшую из имеющихся в настоящее время рабочих гипотез.

Во всяком случае, панорама, которую открывает нам эта теория, грандиозна и поистине захватывающа. 2. Был ли Большой взрыв? Академик Я.Б. Зельдович считал по этому поводу, что теория «Большого взрыва» в настоящий момент (то есть к 1983 году) не имеет сколько-нибудь заметных недостатков. Можно даже сказать, что она столь же надежно установ-лена и верна, сколь верно то, что Земля вращается вокруг солнца.

Обе теории занимали центральное место в картине мироздания своего времени, и обе име-ли много противников, утверждавших, что новые идеи, заложенные в них, аб-сурдны и противоречат здравому смыслу. Но подобные теории не в состоянии препятствовать успеху новых теорий. На чем основана уверенность академика Я.Б. Зельдовича в справедливо-сти теории «горячей Вселенной»? Имеется ряд данных, которые подтверждают теорию Большого взрыва. Во-первых, это данные о возрасте небесных тел. Мы знаем, что возраст Солнечной системы близок к 4,6 млрд. лет. Менее точно известен возраст са-мых старых звезд, скорее всего он близок к возрасту нашей и других галактик (10-15 млрд. лет). Следовательно, данные о возрасте небесных тел сопоставимы с данными о возрасте Метагалактики.

Второе подтверждение состоит в том, что данные радиоастрономии свидетельствуют, что в прошлом далекие внегалактические источники радиоизлучения излучали интенсивней, чем сегодня, следовательно, эти источники эволюционируют.

Факт, что радиогалактики и квазары эволюционируют, причем время их эволюции совпадает со временем существования Метагалактики, говорит в пользу теории Большого взрыва. Третьим важным подтверждением рассматриваемой теории, является наблюдаемая распространенность химических элементов с тем соотношением гелия и водорода (1/4 и 3/4 соответственно), которое возникло во время первичного термоядерного синтеза. Главным же подтверждением теории Большого взрыва («горячей Вселенной») считается открытие реликтового излучения.

Для космологии это явление имеет фундаментальное значение, сравнимое по значению с открытием расширения Метагалактики. В чем суть открытого реликтового излучения? Так называемый «отрыв» излучения от вещества происходил, когда температура в расширяющейся Вселенной была порядка 3000-4000 К. В ходе последующего расширения Вселенной температура снижалась, но характер излучения (его спектр) сохранился до наших дней, напоминая о далекой «молодости» Метагалактики.

Советский астрофизик И.С. Шкловский предложил называть это излучение реликтовым. Теория предсказала существование реликтового излучения. В конце 60-х годов группа американских ученых во главе с Р. Дикке приступила к попыткам обнаружить реликтовое излучение. Но их опередили А. Пензиас и Р. Вильсон, получившие в 1978 г. Нобелевскую премию за открытие микроволнового фона (это официальное название реликтового излучения) на волне 7,35 см. Примечательно, они 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 поло-жениях антенны регистрировали космическое излучение, природа которого первоначально была им не ясна. Этим излучением и оказалось реликтовое излучение. 3.

Проблемы теории Большого взрыва

Если какая-либо модель Вселенной постулирует сингулярность, это, несом... Эта теория, на первый взгляд, снимает вопрос о происхождении Вселенной... Вайнберг в своей работе «Первые 3 минуты» утверждает, что каждый цикл ... Гут из Массачусетского технологического института предло-жил свою теор... Мало того, что теория относительности и квантовая механика сами по себ...

Будущее Вселенной

Значит, в прошлом эти промежутки были короче, а когда-то, в пределе, п... Некоторые из них, прежде чем погаснуть, столкнутся с другими звездами.... Однако за триллионы и триллионы триллионов лет таких столкновений прои... Одна из трудностей, на которую наталкивается традиционная теория Больш... По теории Гута примерно через 10(-35) с Вселенная переходит в состояни...

Заключение

Заключение В данной работе были рассмотрены теоретические доказательства и практические открытия астрономов, которые привели к формированию теории Большого Взрыва.

Эта теория является самой распространенной в наши дни и предполагает, что Вселенная начала свое существование примерно 15-20 миллиардов лет назад. В то время Вселенная была малым, горячим и плотным объектом, затем произошел Большой Взрыв сопровождающийся огромным количеством энергии, и постепенно стали образовываться звезды, планеты и другие объекты.

Сейчас Вселенная включает в себя 10 миллиардов галактик, объединенных в скопления и сверхскопления. Но так как в теории Большого Взрыва есть ряд спорных моментов, то это вызывает интерес к альтернативным теориям, а именно - к теории «стабильного состояния», согласно которой у Вселенной не было начала и не будет конца. Теория утверждает, что плотность ее остается неизменной благодаря постоянному созданию нового вещества. Значит, Вселенная будет расширяться бесконечно. Но есть и другие теории: 1) Вселенная прекратит расширение и стабилизируется, когда достигнет определенных размеров; 2) Вселенная перестанет расширяться, а затем под воздействием сил гравитации начнет сжиматься в одну точку.

По мнению многих исследователей, теория Большого Взрыва на сегодняшний день наиболее аргументирована и вызывает больше доверия. Но альтернативные теории показывают, что главная космологическая проблема еще не решена. Хотя если рассмотреть теорию Большого взрыва академика Я.Б. Зельдовича, то он не сомневался в правильности данной теории, и в ее пользу говорит целый ряд научных фактов, расчетов и гипотез, некоторые ученые скептически относятся к данной теории.

Но в основе их аргументации лежат факты и вопросы, не нашедшие своего освещения в теории Большого взрыва: Во-первых, теория Большого взрыва не дает ответов на следующие вопросы: Что заставило вещество Вселенной расширяться? Что происходило до начала расширения, до момента сингулярности? Конечны ли пространство и масса? Откуда они берутся? Во-вторых, несмотря на то, что теория Большого взрыва основывается на общей теории относительности, она допускает разбегание некоторых частиц со скоростями, превышающими скорости света.

Кроме этого, указывая на ограничения возможной плотности вещества (не более 10 97), выдви-гается гипотеза о первоначальной точечности Вселенной, а следовательно, все-таки, о бесконечной плотности вещества (т.к. масса бесконечна). В-третьих, довольно абстрактно и вольно рассматриваются такие сложные вопросы, как границы и открытость Вселенной, евклидова и неевклидова модель Вселенной.

В-четвертых, не находят веского фактического подтверждения существование таких частиц как гипероны и мезоны, которые по теоретическим выкладкам «удобно» вписываются в существующую теорию. Перечень претензий неисчерпаем. Основное же замечание состоит в том, что все методы анализа, исследования, выдвижение теорий и гипотез осуществляется при высокой степени допущений. Такая степень допущений не позволительна для такой глобальной теории, как теория Большого взрыва.

Мы снова приходим к выводу, что в целом знаний имеющихся в распоряжении человечества недостаточно для окончательного рассмотрения эволюции Вселенной, данный вопрос требует дальнейших серьезных исследований и научных открытий.

Список использованной литературы

Список использованной литературы 1. Большой российский энциклопедический словарь. – М.: большая российская энциклопедия, 2003 2. Голдсмит Д Оуэн Т. Поиски жизни во Вселенной. – М.: Мир, 1983, с.33-64 3. Демин В.Н. Тайны Вселенной. – М.: Наука, 1998 4. Кесарев В.В. Эволюция вещества во Вселенной. – М.: Атомиздат, 1989 5. Левитан Е.П. Эволюционирующая Вселенная. – М.: Просвещение, 1993 6. Новиков И.Д. Эволюция Вселенной, 3 изд-е. – М.: «Наука», 1993 7. Большие проблемы Большого взрыва, журнал «Истоки», № 1 за 1999 Дата окончания: « 10 » ноября 2004 г. Подпи.