рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Рождение Вселенной: современные Теории

Рождение Вселенной: современные Теории - раздел Охрана труда, Знаем ли мы с вами, почему это происходит? знаем ли, какие невидимые поля созданы человеком, какую воду мы пьем, что едим, чем дышим В Хх Столетии Конкурировали Две Космологические Теории: Одна Из Них — Теория ...

В ХХ столетии конкурировали две космологические теории: Одна из них — теория стационарной Вселенной, другая теория расширяющейся Вселенной. Согласно первой, Вселенная существовала всегда. Наблюдаемое же в настоящее время разряжение вещества во Вселенной компенсируется его непрерывным творением. Вторая теория, принятая сегодня, более доказанная и обоснованная, считает нашу Вселенную расширяющейся. Для описания расширяющейся Вселенной существует несколько космологических моделей.

Если Вселенная расширяется, то сегодня мы ее видим не та кой, как раньше, в далеком прошлом. Миллиарды лет назад Галактики располагались друг к другу значительно ближе. А еще ближе к началу расширения, примерно 12—20 млрд. лет назад, вся Вселенная, как предполагают, была сосредоточена в очень Маленькой области сингулярной точке. Это начальное состояние Вселенной характеризуют исключительно высокими плотностью массы (—10 г/см энергией излучения, бесконечной кривизной пространства и времени, высокой температурой (1032 по абсолютной шкале Кельвина), и очень малыми размерами (около 10 см ). Вселенная представляла собой одну гигантскую «ядерную каплю». В подобном неустойчивом состоянии неизбежно должен был произойти взрыв, скачкообразный переход к расширяющейся Вселенной.

Идею о расширении Вселенной из сверхплотного состояния ввел в 1927 г. бельгийский астроном Жорж Леметр. «В начале был взрыв..., который произошел одновременно везде, заполнив с самого начала все пространство, причем каждая частичка материи устремилась прочь от любой другой частички», так писал о Большом взрыве французский физик С. Вейнберг. Это время определяет возраст Вселенной и оценивается в I,5хI010 лет.

Большой взрыв сопровождался сначала быстрым, потом умеренным расширением при очень высокой температуре и далее постепенным охлаждением Вселенной. Из точки началось стремительное расширение Вселенной до современных размеров. в результате Большого взрыва создалось такое состояние Вселенной, в котором оказались нарушенными известные нам теперь формы материи, законы, управляющие их поведением, пространственно-временной континуум. Это состояние названо хаосом. Он оказался неустойчивым. Это послужило исходным толчком для развития Вселенной: из хаоса шаг за шагом формировался порядок.

Согласно инфляционной теории роль базовой материи в формировании Вселенной играл вакуум. Вакуум рассматривают как одну из форм материи, а не как пустоту. Вакуум — это пространство, в котором отсутствуют реальные частицы, и выполняется условие минимума плотности энергии в данном объеме. Согласно законам классической физики, если нет реальных частиц, то пространство пусто, в нем не может содержаться энергия, даже минимальная. Однако принцип неопределенности Гейзенберга утверждает, что невозможно одновременно точно определить напряженность поля и число частиц. Раз число частиц равно пулю, то напряженность поля не может быть равной нулю, иначе принцип неопределенности будет нарушен. Напряженность поля в вакууме может существовать лишь в форме колебаний около нулевого значения. Соответствующая этим колебаниям энергия будет минимально возможной. В соответствии с признанными корпускулярно-волновыми свойствами колебаний, поля должны порождать частицы. Возникающие при этом частицы будут коротко живущие, так как энергия, израсходованная на них, должна быть возвращена спустя ничтожную долю секунды. Частицы как бы возникают из ничего, обретая мимолетное бытие. И эту скоротечную деятельность невозможно предотвратить. Возникающие частицы рассматривают как разновидность виртуальных частиц. Таким образом «пустой» вакуум оказывается заполненным виртуальными частицами. Кроме того, современные теории считают, что вакуум может находиться в возбужденном состоянии, подобно тому, как возбуждается электрон, переходя на орбиту с более высокой энергией.

 

Инфляционная теория предполагает, что в экстремальных условиях «начала», когда даже пространство-время было деформировано, вакуум находился в особом состоянии, названным ложным вакуумом. Это состояние характеризуется энергией предельно высокой плотности, которой соответствует предельно высокая плотность вещества. В этом состоянии в веществе могут возникать сильнейшие напряжения, отрицательное давление, которое равносильно гравитационному отталкиванию такой величины, которое и вызвало безудержное и стремительное расширение Вселенной — Большой взрыв. Это и было толчком, то есть ,началом в котором возникает время и пространство. Период *раздувания Вселенной и был назван инфляционным, он был очень коротким и продол жался до 10 после 4Началаб За это время Вселенная успевает раздуться до гигантского .пузыря радиус которого на несколько порядков превышает радиус современной нам Вселенной. К концу инфляционной стадии Вселенная все еще была холодной и пустой, в ней отсутствовали частицы. Но когда инфляция исчезла, Все ленная вдруг стала чрезвычайно горячей за счет того огромного запаса энергии, который заключен в .ложном вакууме. Когда это состояние вакуума распалось, его энергия высвободилась в виде излучения, которое мгновенно нагрело Вселенную до 1027 К. С этого момента Вселенная развивалась согласно стандартной теории горячего Большого взрыва.

Современные представления о •драматических событиях во Вселенной, произошедшие за первые секунды с момента Большого взрыва, можно представить следующим образом. Отправной точкой Начала считают так называемое планковское время — 10-44 с, это 10—15 млрд. лет тому назад. до этого времени пространство, время, излучение и вещество были нераздельны (симметричны) и находились при температуре 1032 К., плотность вещества при этом составляла 1094 г/см3

Начиная с планковского времени пространство, время, излучение и вещество начинают играть различную роль.

Время 10-43с. Вселенная оказалась в состоянии с относительным минимумом потенциальной энергии, называемым ложным вакуумом. Это Состояние оказалось неустойчивым, и Вселенная стала раздуваться со скоростью больше скорости света. Это продолжалось до времени 10-35 сек.

Время 10-36-10-35 с. При температуре 1028 К. одно универсальное взаимодействие разделилось на гравитацию и Великое объединение, включающее в себя сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия. Произошло отделение гравитации. В последующий период космической инфляции, возникшие к этому времени пузыри пространства экспоненциально быстро расширяются, и происходит туннельный переход пузырей из состояния ложного в состояние истинного вакуума.

Время 10-34 с. Температура упала до 1027 К. в этот период процессе инфляции нарушается симметрия Великого объединения и из него выделяется сильное взаимодействие, которое переносят кварки и глюоны. Электроны и другие лептоны пока еще полностью равноправны б и симметрия электрослабого взаимодействия еще сохраняется.

Время 10-12 с. При температуре 1016 К. рождается барионная асимметрия: кварки и антикварки рождаются и уничтожаются, частиц при этом становится на одну миллиардную часть больше, чем античастиц.

далее при температуре 1015 К. нарушается симметрия между слабым и электромагнитным взаимодействием.

Время 10-4 с. При температуре 1013 К. все четыре взаимодействия начинают существовать независимо. Кварки, ранее бывшие свободными, объединяются в нуклоны (протоны и нейтроны). Прекращаются реакции, в которых поглощаются нейтрино. Эти частицы распространяются во Вселенной.

Время 1 с. При температуре 1010 К. прекращается превращение протонов в нейтроны и наоборот. Реакции с образованием протонов оказались энергетически более выгодными, а значит, более вероятными. Это определяет скорость реакций и соотношение частиц, которое фиксируется как 6:1.

Время 102 с. При Температуре 108 К. теперь уже электроны и позитроны аннигилируют, и остается небольшой избыток электронов.

Время 1О4 с. При температуре 1О7 К. протоны и нейтроны сливаются в ядра тяжелого водорода и ядра гелия.

За все прошедшее время с начала раздувания Вселенной про изошел синтез первых элементов водорода и гелия, температура и плотность вещества упали более, чем на 20 порядков. Далее счет времени пошел уже тысячелетиями.

Время 1О4 лет. 3аканчивается синтез первых элементов.

Нейтроны израсходованы па образование ядер гелия. Оставшиеся протоны — это ядра водорода. Вселенная остывает до 3000 К. Интенсивность излучения падает, и основная доля энергии Вселенной приходится уже на материю. Фотоны обладают еще достаточно высокой энергией, и это не позволяет электронам соединяться с атомными ядрами. Вселенная представляет собой космический газ в виде непрозрачной плазмы.

Время 1О лет. Энергия фотонов уменьшается настолько, что электроны начинают локализоваться вокруг атомных ядер, в результате возникают ядра бериллия и лития, но тут же распадаются. Фотоны теперь распространяются по Вселенной почти свобод но, создавал реликтовое излучение. Излучение отделилось от вещества. Вселенная становиться прозрачной и постепенно остывает. Пришла эра вещества.

Время 1О лет и далее. Начинается сложный процесс образования протозвезд и протогалактик. Космический газ образует скопления, возникают небесные тела — квазары и галактики. В галактиках образуются газовые облака, они сгущаются и из них возни кают первые звезды. Внутри звезд синтезируются более тяжелые элементы, после смерти звезды они попадают в космос, остывают и при соответствующих условиях могут конденсироваться. Возни кают планеты, подобные нашей Земле. Жизнь на Земле появилась свыше трех миллиардов лет, а человек — 600 000 лет назад.

В момент рекомбинации (соединение электронов с ядрами) Вселенная содержала смесь трех почти не взаимодействующих между собой субстанций: лептонов (нейтрино и антинейтрино), реликтового излучения (фотоны) и барионного вещества (атомы водорода, гелия и их изотопы). В сложившихся условиях ни одно из четырех фундаментальных взаимодействий не могло, как раньше, при высоких температурах, обеспечить протекание во Вселенной процессов нарастания СЛОЖНОСТИ И упорядоченности вещества и его структур. В перспективе это вело «лептонной пустыне». Выход был в том, что Вселенная перешла в новое качественное структурное состояние — первичный Нуклеосинтез сформировал водородно-гелиевую Вселенную

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Знаем ли мы с вами, почему это происходит? знаем ли, какие невидимые поля созданы человеком, какую воду мы пьем, что едим, чем дышим

Введение.. безопасность жизнедеятельности как это понять как охватить и осмыслить и.. чтобы хотя бы несколько приблизиться к возможности получить ответы на все эти вопросы следует задать еще много..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Рождение Вселенной: современные Теории

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ.
Проработав эту главу, вы должны уметь: 1. назвать Современные гипотезы о возникновении Вселенной. 2. Охарактеризовать структуру Вселенной. 3. Расс

Современная модель Вселенной
Строение и эволюцию Вселенной изучает наука космология. Современная космология возникла в начале ХХ века с созданием Эйнштейном общей теории относительности, в уравнениях которой были описаны фунда

Структура Вселенной
Вселенная включает в себя множество Галактик. Галактики, подобно звездам, располагаются группами. Наша Галактика и Туманность Андромеды, ее ближайшая соседка, входят в Местную группу Галактик, разм

Нуклеосинтез — ИСТОЧНИК энергии Солнца и звезд
Реакция образования ядер гелия и водорода из нуклонов — первичный Нуклеосинтез — происходит и до настоящего времени, например на Солнце, реализуясь в его центральной части, где температура д

Земля — планета солнечной системы
Земля — самая большая планета земной группы планет Солнечной системы. Она образовалась 4,6 млрд. лет назад. Ее масса 5,98х10 кг, диаметр 12756 км, плотность 5510 кг/м Средняя скорость ее движения п

Движущие силы Вселенной
до настоящего времени остаются дискуссионными вопросы, касающиеся причин движущих сил эволюции Вселенной. Существу ют две основные концепции, которые пытаются объяснить космическую эволюцию: это ко

Происхождение человека
Представления о происхождении человека формировались уже на самых первых этапах духовного развития человечества, чаще всего в виде антропологических мифов. Во многих первобытных племенах считали, ч

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги