Начало и конец Вселенной

Содержание Введение 2 Ранняя Вселенная. 2 Назад к Большому взрыву. 3 Абсолютная сингулярность. 7 Раздувание. 9 Эпоха адронов. 10 Эпоха лептонов. 10 Эпоха излучения. 11 Фоновое космическое излучение. 11 Эпоха галактик. 13 Дальнейшая судьба Вселенной. 14 Скрытая масса. 15 Судьба замкнутой Вселенной. 19 Отскок. 20 Судьба открытой Вселенной. 20 Заключение. 21 Список литературы 24 Словарь терминов. 25 ВведениеКрасота и величие темного ночного неба всегда волнуют нас. Каждое светящееся пятнышко на нем - образ звезды, ее свет, который давно, может быть задолго до нашего рождения, оторвался от светила.

Человеку трудно представить себе необъятные просторы Вселенной, протекающие в ней сложные и мощные процессы приводят нас в трепет.

Свет от некоторых видимых объектов шел к Земле миллионы лет, а ведь расстояние от нас до Луны тот же луч света преодолевает меньше чем за две секунды. Наша Земля - всего лишь песчинка, затерявшаяся в бескрайнем пространстве, одна из девяти планет, обращающихся вокруг неприметной желтой звезды, называемой Солнцем Многие люди, всматриваясь в небо и смотря на звёзды, думают, что хотя их жизнь и имеет свой конец, но эти все далекие звезды будут всегда - Вселенная бесконечна.

Но это не так. Все в этом мире изменяется и Вселенная не исключение. Но было ли у Вселенной начало и будет ли конец? Если было начало, то для Вселенной было началом ? В этой работе мне хотелось бы рассмотреть современные теории возникновение и развитие Вселенной. Для данной работы в качестве основного матерьяла использовалась книги Мечта Эйнштейна, в поисках единой теории строения Вселенной , Фейманские лекции по физике , Вселенная, жизнь, разум и Прошлое и будущее Вселенной. Остальные источники использовались как дополняющие и поясняющие.

Мы начнем с теории возникновение Вселенной. Ранняя Вселенная. Мы живем в расширяющейся Вселенной, которая, согласно теории Большого взрыва, возникла примерно 18 миллиардов лет назад в результате взрыва невообразимой силы. В первые мгновения после взрыва не было ни звезд, ни планет, ни галактик - ничего кроме частиц, излучения и черных дыр. Короче говоря, Вселенная находилась в состоянии полнейшего хаоса со столь высокой энергией, что частицы, обладавшие гигантскими скоростями, сталкивались практически непрерывно. Это был, по сути, колоссальный ускоритель частиц, намного мощнее тех, которые построены в наши дни. Теперь ученые строят все более и более мощные установки, чтобы разобраться, как взаимодействуют высокоэнергичные частицы.

Но крупные ускорители очень дорогостоящи, а на их строительство уходят годы. Поэтому некоторые особенно нетерпеливые ученые обратились к ранней Вселенной. Ее в шутку называют ускорителем для бедных, хотя это и не самое удачное название. Если бы нам пришлось строить ускоритель на такие характерные для ранней Военной энергии, он протянулся бы до ближайших звезд.

Раз уж строительство такой установки нам не по плечу, то, взяв за образец раннюю Вселенную или, по крайней мере, ее модель, можно попытаться понять, что происходит при столь больших энергиях. Но чем вызван интерес к явлениям, происходящим при таких энергиях? Прежде всего, тем, что они помогают понять природу фундаментальных частиц, а также фундаментальных взаимодействий.

Установление связи между ними существенно для уяснения взаимозависимости космических явлений, а согласно современным теориям понимание связи между фундаментальными взаимодействиями может пролить свет на процессы в ранней Вселенной. Возникает, например, вопрос почему фундаментальных взаимодействий четыре, а не одно, что казалось бы более естественным? Такой же вопрос можно задать и о фундаментальных частицах. Конечно, одна фундаментальная сила и одна фундаментальная частица значительно упростили бы описание Вселенной.

Как мы увидим, возможно, она именно так и устроена. Согласно появившимся недавно теориям, при энергиях, характерных для ранней Вселенной, все четыре фундаментальных взаимодействия были слиты воедино. По мере расширения и остывания Вселенной, видимо, происходило разделение сил как при понижении температуры замерзает вода, так, возможно, из единой силы могло вымерзти тяготение, оставив остальные три. Вскоре вымерзло слабое взаимодействие, и, наконец, разделились сильное и электромагнитное.

Если такая идея верна и при высоких энергиях действительно происходит объединение, исследование ранней Вселенной представляет исключительный интерес. К середине 60-х годов большинство астрономов приняло концепцию происхождения Вселенной в результате Большого взрыва, предполагавшую, что в начале своего существования Вселенная имела бесконечно малые размеры. Многим трудно согласиться с мыслью о том, что вся масса Вселенной когда-то содержалась в ядре, меньше чем атом. Однако есть нечто еще труднее воспринимаемое в этой идее первичного ядра. Нам кажется, что оно существовало в некотором бесконечном пространстве, где и взорвалось, однако астрономы утверждают, что это не так. Вокруг этого ядра не было пространства ядро и было Вселенной.

Взорвавшись, оно создало пространство, врем и материю. Позднее мы внимательнее рассмотрим этот взрыв и увидим, как из него развилась Вселенная, но прежде вернемся назад во времени к этому взрыву.

Назад к Большому взрыву

А это очень сложный и спорный вопрос. Она дает нам представление о скорости расширения, и если мы повернем р... Так возраст Вселенной был определен в 10 миллиардов лет. Узнав светимость и определив из наблюдений видимую яркость, легко найт... Одной из особенностей этой диаграммы является то, что звезда, по мере ...

Абсолютная сингулярность

О таком состоянии мы знаем очень мало. Температура в момент, о котором идет речь, составляла примерно 10 32 К... Мы также говорили о том, что при испарении черных мини-дыр рождались л... Раздувание. Одна из трудностей, на которую наталкивается традиционная теория Больш...

Эпоха адронов

п а также их античастицы. Однако на заре этой эпохи температура была слишком высока, и тяжелые ч... В соответствии с этой теорией, после того как температура достаточно у... Постепенно число аннигиляции превысило число рождений, и в результате ... Энергии хватало лишь для образования легких частиц лептонов.

Эпоха лептонов

Примерно через сотую долю секунды после Большого взрыва, когда темпера... До настоящего времени обнаружить эти частицы не удалось.. происходил еще один важный процесс - распад нейтронов. Когда температура была достаточно высока, все эти частицы были связаны... Еще одно важное событие эпохи лептонов - разделение и освобождение ней...

Эпоха излучения

Это как раз то событие, которое пытался объяснить Гамов о нем речь шла... Непрозрачность вызывалась равновесием между фотонами и веществом при э... Наверное, это напоминало чудо - густой туман внезапно рассеялся и Всел... Позднее Пензиас и Уилсон были удостоены за свое открытие Нобелевской п... Была здесь, однако, одна трудность. Дело в том, что точки ложились по ...

Эпоха галактик

Возможно, поначалу они были довольно велики, а затем сгладились, а мож... Они уплотнялись и образовывали так называемые протозвезды облако в цел... Наконец, на самой окраине Вселенной можно разглядеть только квазары. Они испускают больше энергии, чем целая галактика а ведь в нее входят ... Возможно, эти туманности затем конденсируются в звезды, которые объеди...

Дальнейшая судьба Вселенной

В этом случае нет какого-то объекта типа Земли, которая притягивала к ... Однако после 1980 года был сделан ряд важных открытий, которые застави... Иначе этот вопрос можно сформулировать так достаточно ли велика средня... Известно, однако, что есть довольно много невидимой материи - небольши... Теория Фридмана - просто одна из ее составляющих единая теория обязана...

Скрытая масса

Научившись определять массу отдельных галактик, астрономы обратились к... Однако другие ученые, попытавшиеся повторить эксперимент, не смогли по... Известно, что при разрезании полосового магнита на две части получаютс... Сообщение взбудоражило научный мир, хотя и было встречено с изрядным с... Из других же теорий вытекает, что некоторые галактики могут расти, пог...

Судьба замкнутой Вселенной

Будет повышаться температура фонового излучения в конце концов, она по... Наконец галактики тоже испарятся и превратятся в первичный суп из ядер... Вселенная быстро проскочит через лептонную и адронную эпохи к хаосу. мы приходим к тому, чего старались избежать проблеме начала Вселенной. После возможного отскока и нового расширения эти константы могут получ...

Судьба открытой Вселенной

Когда-нибудь испарятся маленькие черные дыры, а вот с большими возникн... Сейчас ведется несколько экспериментов по обнаружению такого распада, ... Затем Вселенную заполнят электроны и позитроны, которые, вращаясь друг... Если даже Вселенная когда-нибудь сколлапсирует, неизвестно, произойдет... Примерно через 10 18 лет большинство галактик будет состоять из массив...

Заключение

Заключение. В данной работе я постарался рассмотреть современные взгляды на возникновение, дальнейшее существование и конец Вселенной. Теперь обобщим выше изложенный матерьял. Когда-то наша Вселенная была по своим размерам меньше атома. Она начала своё существование как особая точка, не имеющая ни размеров, ни массы.

Теория Большого Взрыва - самая распространённая в наши дни теория, объясняющая происхождение Вселенной - предполагает, что Вселенная начала своё существование примерно пятнадцать миллиардов лет назад. Сначала она представляла собой невообразимо малый, яркий, горячий и плотный объект. Затем произошёл Большой Взрыв, в результате которого выделилось огромное количество энергии. В первые минуты взрыва образовались водород и гелий - самые лёгкие частицы в таблице Менделеева.

Вероятно, они сконцентрировались в виде облачных образований, которые примерно четырнадцать миллиардов лет назад начали сгущаться благодаря собственной массе. В течение следующих двух миллиардов лет из этих облаков образовались первые галактики. Наша галактика - Млечный Путь образовалась примерно десять миллиардов лет назад. Внутри неё образовались все звёзды и планеты, включая и нашу Землю, которая образовалась из окружающих её газовых облаков. Сейчас радиус Вселенной составляет около 15 миллиардов световых лет. В процессе расширения некоторая часть массы Вселенной сконденсировалась и образовала бесчисленные миллиарды звёзд, которые сосредоточены в галактиках.

Известная Вселенная включает 10 миллиардов галактик, объединённых в скопления, а те, в свою очередь, в сверхскопления, отделённые друг от друга огромными расстояниями космического пространства. Кроме теории Большого Взрыва большой популярностью пользуется теория стабильного состояния. Правда, открытие в 1965 году КМФИ космическое микроволновое фоновое излучение сильно поколебало её позиции.

Согласно этой теории у Вселенной не было начала и не будет конца. Она также утверждает, что плотность её остаётся неизменной благодаря постоянному созданию нового вещества водорода - каждые 20 лет по атому на 1 литр пространства, которое компенсирует её расширение. Значит, согласно теории стабильного состояния Вселенная будет расширяться бесконечно. Но есть ещё две теории. Согласно одной из них Вселенная прекратит расширение и стабилизируется, когда достигнет определённых размеров.

Последняя же теория утверждает, что, в конце концов, Вселенная перестанет расширяться, а затем под действием гравитационных сил начнёт сжиматься в одну точку. В результате произойдёт так называемый Большой Треск. Но теория Большого взрыва вызывает больше доверия и для это есть причины. Некоторые явления во Вселенной являются прямым следствием событий далекого прошлого. Их называют реликтовыми.

Основные из них следующие 1 фоновое излучение температура около 3 К 2 избыток гелия около 25 общей массы 3 однородность и изотропность пространства 4 наличие флуктуации, следующее из существования галактик 5 соотношение между веществом и излучением. В идеале теория, предложенная учеными в нашем случае теория Большого взрыва, должна предсказывать определенные события, скажем, наличие излучения с температурой 3000 К. Применяя нашу теорию, можно проследить изменение этой температуры до наших дней. Теория предсказывает, что сейчас она должна составлять около 3 К. Мы начинаем поиски излучения и, как уже говорилось, находим его. То же относится и к гелию теория предсказывает, что гелий должен составлять около 25 всего вещества во Вселенной, и мы видим, что это число очень близко к реальному.

С другими реликтами, впрочем, возникают сложности например, мы до сих пор не знаем точно, в результате каких флуктуации появились галактики. Кроме того, теория Большого взрыва предсказывает существование большого числа магнитных монополей магнитные монополи - это частицы с единственным магнитным полюсом, тогда как у обычного магнита полюсов всегда два - северный и южный. Однако до сих пор ни одного монополя не обнаружено.

Теория раздувания помогает решить некоторые из этих проблем, но она же рождает новые трудности. Изучение далёких галактик предоставляет ещё одно доказательство истинности теории Большого Взрыва. Некоторые из данных галактик удалены от нас на расстояние 13 миллиардов световых лет. Эти галактики мы видим так, как они выглядели через 2 миллиарда лет после Большого Взрыва.

Тот факт, что они имеют вид более уплотнённый, чем ближние галактики, доказывает, что Вселенная со временем увеличивается в объёме, а когда-то была гораздо меньше и плотнее. В надежде определить происхождение Вселенной учёные пытаются воссоздать условия, возникшие непосредственно сразу после взрыва. В специальном ускорителе частиц разгоняются два пучка субатомных частиц.

Постепенно их скорости приближаются к скорости света, пучки направляются навстречу друг другу и сталкиваются. Благодаря энергии столкновения возникают новые частицы, оставляющие следы, различимые детектором, в пузырьковой камере. По результатам исследований учёные могут судить о ранней Вселенной, поскольку энергия сталкивающихся частиц подобна энергии частиц, существовавших в первые секунды после Большого Взрыва. Итак, Вселенная произошла посредством Большого Взрыва и этому есть множество доказательств. Теория же Стабильного Состояния уже почти полностью опровергнута и с каждым годом теряет свои позиции.

Но всё же космос до сих пор остаётся тайной. Мы ещё очень мало знаем о нашей Вселенной, а ведь неизвестно может быть наша Вселенная является лишь малой точкой в огромной бездне космоса. Возможно, что существует множество Вселенных, а возможно и нет. В недалеком будущем с развитием новых технологий будут выдвинуты новые теории, доказаны или опровергнуты старые - это путь человечества к будущему, к прогрессу, к истине.

Вот совсем не давно для еще одного доказательства Большого взрыва 30 июня 2001 года на мысе Канаверал стартовала ракета Delta 2, которая вывела на орбиту американский исследовательский спутник MAP Microwave Anisotropy Probe. Он будет заниматься измерениями послесвечения Большого Взрыва, в результате которого образовалась наша Вселенная. MAP должен составить объемную картину того взрыва и заглянуть в то время, когда не было никаких звезд и галактик.

Он также должен ответить на вопросы как после Большого Взрыва образовались такие сложные структуры как современные галактики? будет ли Вселенная расширяться и дальше или через некоторое время произойдет ее коллапс?

Список литературы

Список литературы 1. Белостоцкий Ю.Г. Единая основа Мировоздания СПб, 2001 - 304 с. 2. Паркер Б Мечта Эйншейна, в поисках единой теории Вселенной СПб Амфора, 2001 - 333 с. 3. Пригожин И.Н. Прошлое и будущее Вселенной М Знание, 1986 4. Рузавин Г.Н Концепция современного естествознания М ЮНИТИ, 1997 - 214 с. 5. Фейман Р Лейтон Р Сэндс М. Фейманские лекции по физике М Мир, 1977 - 439 с. 6. Хокинг С Кратка история времени, от большого взрыва до черных дыр СПб Амфора, 2001 - 268 с. 7. Шкловский И.С. Вселенная, жизнь, разум.

М Наука ,1980 - 325 с. 8. http www.rol.ru news misc spacenews 00 12 25 002.htm 9. http tomsk.fio.ru works 84 Aparowa 10. http www.astronomy.ru 8101 news 2001 05 08.htm 11. http www.nature.ru db msg.html? mid 1168532 s 12. http www.newscientist.com 13. http klein.zen.ru old Large bursh new.htm

Словарь терминов

Гравитационное взаимодействие - самое слабое из четырех фундаментальны... Квант - минимальная порция, которой измеряется испускание или поглощен... Координаты - числа, определяющие положение точки в пространстве и во в... Нейтронная звезда - холодная звезда, существующая вследствие отталкива... Оно сейчас испытывает такое сильное красное смещение, что регистрирует...