Эволюция и образование вселенной и галактики

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ ПО РЫБОЛОВСТВУ МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ЗАОЧНОГО СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕФЕРАТ ПО КОНЦЕПЦИЯМ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ по теме Вселенная Мурманск 1999 Содержание. 1. Введение. 2. Изучение Вселенной. 3. Эволюция Вселенной. 1. Адронная эра. 2. Лептонная эра. 3. Фотонная эра или эра излучения. 4. Звездная эра. 4. Образование Вселенной. 1. Теория Большого взрыва. 2. Антропный принцип. 5. Галактики и структура Вселенной. 1. Классификация галактик. 2. Структура Вселенной. 6. Заключение. 7. Список литературы. 1. Введение. В одном из выступлений А. Эйнштейн сказал в 1929 г. Если говорить честно, мы хотим не только узнать, как устроена, но и по возможности достичь цели утопической и дерзкой на вид - понять, почему природа является именно такой В этом состоит прометеевский элемент научного творчества.

Многие ранние традиции, Еврейская, Христианская и Исламская религии, считали, что Вселенная создалась довольно недавно.

Например, епископ Ушер вычислил дату в четыре тысячи четыреста лет для создания Вселенной, прибавляя возраст людей в Ветхом Завете. Фактически, дата библейского создания не так далека от даты конца последнего Ледникового периода, когда появился первый современный человек.

С другой стороны, некоторые люди, например, греческий философ Аристотель, Декарт, Ньютон, Галилей не признавали идею о том, что Вселенная имела начало. Они чувствовали, что это могло быть. Но они предпочли верить в то, что Вселенная, существовала, и должна была существовать всегда, то есть вечно и бесконечно. На самом деле, в 1781 философ Иммануил Кант написал необычную и очень неясную работу Критика Чистого Разума.

В ней он привел одинаково правильные доводы, оба для веры, что Вселенная имела начало, и что его не было. Как говорит название работы, выводы были основаны просто на причине. Другими словами, не были взяты в счет наблюдения о Вселенной. В конце концов, в неменяющейся Вселенной было ли что наблюдать Никто в семнадцатых, восемнадцатых, девятнадцатых или ранних двадцатых столетиях, не считал, что Вселенная могла развиваться со временем. Ньютон и Эйнштейн оба пропустили шанс предсказания, что Вселенная могла бы или сокращаться, или расширяться. Нельзя действительно ставить это против Ньютона из-за того, что он жил двести пятьдесят лет перед открытием расширения Вселенной.

Но Эйнштейн должен был знать это лучше. Когда он сформулировал теорию относительности, чтобы проверить теорию Ньютона с его собственной специальной теорией относительности, он добавил так называемую космическую константу. Она представляла собой отталкивающий гравитационный эффект, который мог бы балансировать эффект притяжения материала во Вселенной.

Таким образом, было возможно иметь статическую модель Вселенной. Эйнштейн позже сказал Космическая константа была величайшей ошибкой моей жизни. Это произошло после наблюдений отдаленных галактик Эдвином Хабблом в 1920 году и показало, что они перемещаются далеко от нас, со скоростями, которые были приблизительно пропорциональными их расстоянию от нас. Другими словами, Вселенная не статическая, как прежде было принято думать она расширяется.

Расстояние между галактиками возрастает со временем. 2. Изучение Вселенной. Великий немецкий ученый, философ Иммануил Кант 1724-1804 создал первую универсальную концепцию эволюционирующей Вселенной, обогатив картину ее ровной структуры, и представлял Вселенную бесконечной в особом смысле. Он обосновал возможности и значительную вероятность возникновения такой Вселенной исключительно под действием механических сил притяжения и отталкивания.

Кант попытался выяснить дальнейшую судьбу этой Вселенной на всех ее масштабных уровнях, начиная с планетной системы и кончая миром туманности. Эйнштейн совершил радикальную научную революцию, введя свою теорию относительности. Это было сравнительно просто, как и вс гениальное. Ему не пришлось предварительно открыть новые явления, установить количественные закономерности. Он лишь дал принципиально новое объяснение. Эйнштейн раскрыл более глубокий смысл установленных зависимостей, эффектов уже связанных в некую физико-математическую систему в виде постулатов Пуанкаре.

Заменив в данном случае теорию абсолютности пространства и времени идей их относительности Пуанкаре, которую теперь уже не связывали с идеей абсолютного в пространстве, абсолютной системы отсчета. Такой переворот снимал основное противоречие, создававшее кризисную ситуацию, в теоретическом осмыслении действия. Более того, открылся путь для дальнейшего проникновения в свойства и законы окружающего мира, настолько глубоко, что сам Эйнштейн не сразу осознал степень революционности своей идеи. В статье от 30.06.1905 г заложившей основы специальной теории относительности, Эйнштейн, обобщая принципы относительности Галилея, провозгласил равноправие всех инерциальных систем отсчета не только в механических явлениях, но также электромагнитных явлений.

Специальная или частная теория относительности Эйнштейна явилась результатом обобщения механики Галилея и электродинамики Максвелла Лоренца.

Она описывает законы всех физических процессов при скоростях движения близких к скорости света. Впервые принципиально новые космологические следствия общей теории относительности раскрыл выдающийся математик и физик теоретик Александр Фридман 1888-1925 гг Выступив в 1922-24 гг. он раскритиковал выводы Эйнштейна о том, что Вселенная конечна и имеет форму четырехмерного цилиндра. Эйнштейн сделал свой вывод, исходя из предположения о стационарности Вселенной, но Фридман показал необоснованность его исходного постулата.

Фридман привел две модели Вселенной. Вскоре эти модели нашли удивительно точное подтверждение в непосредственных наблюдениях движений далких галактик в эффекте красного смещения в их спектрах. Этим Фридман доказал, что вещество во Вселенной не может находиться в покое. Своими выводами Фридман теоретически способствовал открытию необходимости глобальной эволюции Вселенной. Существует несколько теории эволюции. Теория пульсирующей Вселенной утверждает, что наш мир произошел в результате гигантского взрыва. Но расширение Вселенной не будет продолжаться вечно, т.к. его остановит гравитация.

По этой теории наша Вселенная расширяется на протяжении 18 млрд. лет со времени взрыва. В будущем расширение полностью замедлится, и произойдет остановка. А затем Вселенная начнт сжиматься до тех пор, пока вещество опять не сожмется и произойдет новый взрыв. Теория стационарного взрыва согласно ей Вселенная не имеет ни начала, ни конца. Она все время пребывает в одном и том же состоянии.

Постоянно идет образование нового водоворота, чтобы возместить вещество удаляющимися галактиками. Вот по этой причине Вселенная всегда одинакова, но если Вселенная, начало которой положил взрыв, будет расширяться до бесконечности, то она постепенно охладится и совсем угаснет. Но пока ни одна из этих теорий не доказана, т.к. на данный момент не существует ни каких точных доказательств хотя бы одной из них. 3. Эволюция Вселенной. Процесс эволюции Вселенной происходит очень медленно.

Ведь Вселенная во много раз старше астрономии и вообще человеческой культуры. Зарождение и эволюция жизни на земле является лишь ничтожным звеном в эволюции Вселенной. И вс же исследования, проведенные в нашем веке, приоткрыли занавес, закрывающий от нас далекое прошлое. Современные астрономические наблюдения свидетельствуют о том, что началом Вселенной, приблизительно десять миллиардов лет назад, был гигантский огненный шар, раскаленный и плотный. Его состав весьма прост.

Этот огненный шар был настолько раскален, что состоял лишь из свободных элементарных частиц, которые стремительно двигались, сталкиваясь друг с другом. На начальном этапе расширения Вселенной из фотонов рождались частицы и античастицы. Этот процесс постоянно ослабевал, что привело к вымиранию частиц и античастиц. Поскольку аннигиляция может происходить при любой температуре, постоянно осуществляется процесс частица античастица Ю 2 гамма-фотона при условии соприкосновения вещества с антивеществом.

Процесс материализации гамма-фотон Ю частица античастица мог протекать лишь при достаточно высокой температуре. Согласно тому, как материализация в результате понижающейся температуры раскаленного вещества приостановилась, эволюцию Вселенной принято разделять на четыре эры адронную, лептонную, фотонную и звездную. 3.1. Адронная эра. При очень высоких температурах и плотности в самом начале существования Вселенной материя состояла из элементарных частиц. Вещество на самом раннем этапе состояло, прежде всего, из адронов, и поэтому ранняя эра эволюции Вселенной называется адронной, несмотря на то, что в то время существовали и лептоны. Через миллионную долю секунды с момента рождения Вселенной, температура T упала на 10 биллионов Кельвинов1013K. Средняя кинетическая энергия частиц kT и фотонов hн составляла около миллиарда эв 103 Мэв, что соответствует энергии покоя барионов.

В первую миллионную долю секунды эволюции Вселенной происходила материализация всех барионов неограниченно, так же, как и аннигиляция.

Но по прошествии этого времени материализация барионов прекратилась, так как при температуре ниже 1013K фотоны не обладали уже достаточной энергией для ее осуществления. Процесс аннигиляции барионов и антибарионов продолжался до тех пор, пока давление излучения не отделило вещество от антивещества. Нестабильные гипероны самые тяжелые из барионов в процессе самопроизвольного распада превратились в самые легкие из барионов протоны и нейтроны.

Так во Вселенной исчезла самая большая группа барионов - гипероны. Нейтроны могли дальше распадаться в протоны, которые далее не распадались, иначе бы нарушился закон сохранения барионного заряда. Распад гиперонов происходил на этапе с 10-6 до 10-4 секунды. К моменту, когда возраст Вселенной достиг одной десятитысячной секунды 10-4с температура ее понизилась до 1012K, а энергия частиц и фотонов представляла лишь 100 Мэв. Ее не хватало уже для возникновения самых легких адронов - пионов. Пионы, существовавшие ранее, распадались, а новые не могли возникнуть.

Это означает, что к тому моменту, когда возраст Вселенной достиг 10-4 с в ней исчезли все мезоны. На этом и кончается адронная эра, потому что пионы являются не только самыми легкими мезонами, но и легчайшими адронами. Никогда после этого сильное взаимодействие ядерная сила не проявлялась во Вселенной в такой мере, как в адронную эру, длившуюся всего лишь одну десятитысячную долю секунды. 3.2. Лептонная эра. Когда энергия частиц и фотонов понизилась в пределах от 100 Мэв до 1 Мэв, в веществе было много лептонов.

Температура была достаточно высокой, чтобы обеспечить интенсивное возникновение электронов, позитронов и нейтрино. Барионы протоны и нейтроны, пережившие адронную эру, стали по сравнению с лептонами и фотонами встречаться гораздо реже. Лептонная эра начинается с распада последних адронов - пионов - в мюоны и мюонное нейтрино, а кончается через несколько секунд при температуре 1010K, когда энергия фотонов уменьшилась до 1 Мэв и материализация электронов и позитронов прекратилась.

Во время этого этапа начинается независимое существование электронного и мюонного нейтрино, которые мы называем реликтовыми. Вс пространство Вселенной наполнилось огромным количеством реликтовых электронных и мюонных нейтрино. Возникает нейтринное море. 3.3.

Фотонная эра или эра излучения

На смену лептонной эры пришла эра излучения, как только температура Вс... Если сложить вместе энергию hн всех фотонов, присутствующих в 1 см3, т... С увеличением расстояния во Вселенной в два раза, объм увеличился в во... К этому моменту обе составные пришли в равновесие, то есть ErEm. Остались горящие искры, пепел и дым.

Образование Вселенной

Образование Вселенной. Теория Большого взрыва. Никогда после этого эволюция Вселенной не была столь стремительна, как... Антропный принцип. Антропный человеческий принцип первым сформулировал... Антропный принцип утверждает, что Вселенная такая, какая она есть пото...

Галактики и структура Вселенной

Галактики и структура Вселенной. Галактики стали предметом космогонических исследований с 20-х годов на... Открытия и исследования в области космологии прояснили в последние дес... Распад слоев на отдельные сгущения тоже происходил, по-видимому, из-за... Те из них, которые обладали быстрым вращением, приобретали из-за этого...

Классификация галактик

М82 находится от нас на расстоянии 6.5 миллионов световых лет. Последующие наблюдения показали, что описанная классификация недостато... В отличие от обычных далеких галактик, которые, из-за сочетания истинн... Их диаметр достигал примерно ста тысяч световых лет. Каждая частичка Вселенной имеет свое начало и конец, как во времени, т...

Список литературы

Список литературы . 1. Казютинский В.В. Вселенная, Астрономия, Философия Москва Знание, 1972. 2. Левитан С.П. Астрономия Москва Просвещение, 1994. 3. Комаров В.Н. Увлекательная астрономия Москва Наука, 1968. 4. Воронцов-Вельяминов Б.А. Очерки о Вселенной - Москва Наука, 1976. 5. Воронцов-Вельяминов Б.А. Вселенная - Москва Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1974. 6. Новиков И.Д. Эволюция Вселенной Москва Наука, 1983.