А звідси виникає ще
екзотичніша ідея: чи не є всі спостережувані
нами елементарні частинки гігантськими
всесвітами - всесвітами, які проявляють
себе в нашому світі як елементарні частинки?
Теоретична можливість такої ситуації
була кілька років тому показана відомим
радянським фізиком, академіком М. О. Марковим.
Він висловив ідею множинності «всесвітів»
- різних світів, пов'язаних надзвичайно
складними відношеннями, які не зводяться
до звичайних просторово-часових відношень,
характерних для «нашого» Всесвіту. Що
ж до реалізації подібних «конструкцій»
у матеріальному світі, то поки що це питання
залишається відкритим, хоч у принципі
така можливість не суперечить відомим
сучасній фізиці законам природи.
Таким чином, якщо академік
Марков має рацію, то і в цьому випадку
менше може складатися з більшого. Якщо
елементарна частинка, наприклад електрон,
є лише якоюсь спостережуваною частиною
гігантського світу, то це означає, що
наш Всесвіт фактично складається з безлічі
інших подібних йому всесвітів. І не тільки
Всесвіт, але, хоч як це й не дивно, і взагалі
будь-який об'єкт нашого світу, в тому числі
й сама людина.
З позицій подібної
гіпотези світ - це не ієрархія послідовно
вкладених один в одного об'єктів, а система,
що складається з взаємопроникаючих і
взаємообумовлю-ючих один одного світів,
де мегакосмічні і мікроскопічні явища
існують у тісній єдності й взаємозв'язку.
«Велике об'єднання».
Одним з основних положень матеріалістичної
діалектики є уявлення про загальний взаємозв'язок
і взаємозалежність явищ природи.
Розвиток фізики не
раз підтверджував плодотворність цієї
ідеї. Так, наприкінці минулого сторіччя
Дж. Максвелл вивів свої знамениті рівняння,
з яких випливав взаємозв'язок електричних,
магнітних і оптичних явищ.
У XX сторіччі було створено
так звану квантову теорію поля, що являла
собою синтез спеціальної теорії відносності
Ейнштейна і квантової механіки. Потім
на основі квантової теорії поля було
розроблено квантову електродинаміку,
що описує взаємодію електронів і фотонів.
А в останні роки з'явилася
теорія (електрослабка теорія), яка об'єднує
електромагнітні і слабкі фізичні взаємодії
(взаємодії за участю нейтрино).
Нарешті, в наш час
інтенсивно розробляється ще загальніша
теорія - теорія «Великого об'єднання»,
яка повинна об'єднати електромагнітні
і слабкі взаємодії із сильними (ядерними).
З цієї теорії (а вона вже дістала кілька
вражаючих експериментальних підтверджень)
випливає один досить важливий наслідок:
висновок про нестабільність протона
- однієї з основних елементарних частинок
- ядра атома водню. Іншими словами, протони
час від часу мають самочинно розпадатися.
На щастя, як показують
розрахунки, період напіврозпаду протона
на багато порядків вищий, ніж вік нашого
Всесвіту. Якби це було не так, усі атомні
ядра, а отже, і всі навколишні предмети
давним-давно розпалися б на легші частинки.
Нині для перевірки
завбачення про нестабільність протона
проводять спеціальні експерименти. І
якщо вони дадуть позитивний результат,
це, можливо, проллє світло на одну з найбільших
загадок Всесвіту - відсутність у ньому
скільки-небудь помітної кількості антиречовини.
Відповідно до одного
з основних законів сучасної фізики елементарні
частинки завжди народжуються парами
- народження частинки завжди супроводжується
появою відповідної античастинки. Тим
часом усі космічні об'єкти, які ми спостерігаємо,
складаються з речовини.
Якщо є правильною
теорія «Великого об'єднання» і протони
насправді нестабільні, то не виключено,
що вже в найперші моменти космологічного
розширення приблизно за 10-3 б с розпади
надважких частинок, подібні до розпаду
протона, спричинилися до утворення певного
надлишку частинок порівняно з античастинками,
який зберігся і до нашої доби.
Реферат: Сучасні уявлення
походження Всесвіту (Теорія Великого
вибуху )
Інститут міжнародного права
та економіки
імені А.С. Грибоєдова
Юридичний факультет
Заочне відділення
II курс
Курс «Концепція сучасного
природознавства»
Реферат
Сучасні уявлення походження
Всесвіту (теорія
Великого вибуху)
Реферат студента
групи Ю-23
Дорошина
Андрія Євгеновича
м. Петрозаводськ (філія)
2000
СУЧАСНІ УЯВЛЕННЯ ПОХОДЖЕННЯ
ВСЕСВІТУ (ТЕОРІЯ
ВЕЛИКОГО ВИБУХУ)
План реферату:
Вступ 3
1. Чи був Великий
вибух? 3-4
2. Стандартний
сценарій Великого
вибуху 4-7
3. Сучасні
теорії про подальшої
еволюції всесвіту 7-8
4. Проблеми
теорії Великого
вибуху 8-10
Висновок 11
Глосарій 12
Список використаної літератури
13
Введення
Проблеми зародження та існування
Всесвіту займали самогостародавньої
людини. Небо, яке було
доступно його огляду,
було для ньогодуже
цікаво. Недарма астрономія
вважається однією з
найдавніших наук проприроді.
Не втратив інтересу
до вивчення проблем
космосу і сучаснийлюдина,
але він дивиться глибше,
його вже цікавить не
просто з'ясуванняпитання,
що є Всесвіт? Сучасні
вчені шукають відповіді
на наступніпитання:а)
Що було, коли Всесвіт
народжувалася?б) Як
давно це було і як відбувалося?в)
народжуються чи Всесвіт
взагалі або вона глобально
стаціонарне?
Для пошуку відповідей на
ці непрості запитання в астрономії з'явиласянова
галузь - космологія. За визначенням А.Л.
Зельманова (1913-1987)космологія - це сукупність
накопичених теоретичних положень пробудову
речовини і структуру Всесвіту, як цілісного
об'єкту, так іокремі наукові знання охопленої
астрономічними спостереженнями
світу якчастини Всесвіту. Космологія
стала шукати різні варіанти відповідей
напоставлені питання, висувати різні
теорії і гіпотези. Так з'явилася
Теорія Великого
вибуху і гіпотези, що
описують перші миті
народження
Всесвіту, її структуризацію і розвиток.
Космологія, як і будь-яка
сучасна наука, сьогодні бурхливо живе
ірозвивається, в більшій мірі за рахунок
«альтернативних теорій». Все цедозволяє
людству точніше зрозуміти суть фізичних
процесів, даєможливість ученим прогнозувати
подальшу еволюцію Всесвіту.
У пропонованому Вашій увазі
реферату, я постараюсь висвітлитипроблеми
походження Всесвіту, зокрема теорію Великого
вибуху,перші етапи життя Всесвіту, перспективи
її розвитку.
1. Чи
був Великий вибух?
Академік Я.Б.
Зельдович писав із
цього приводу в 1983 р.:
«Теорія
«Великого вибуху» в даний момент не
має скільки-небудь помітнихнедоліків.
Я б навіть сказав, що вона так само надійно
встановлена івірна, наскільки вірно те,
що Земля обертається навколо сонця. Обидві
теоріїзаймали центральне місце в картині
світобудови свого часу, і обидві малибагато
противників, які стверджували, що нові
ідеї, закладені в них, абсурдніі суперечать
здоровому глузду. Але подібні теорії
не в змозіперешкоджати успіху нових теорій
».
На чому грунтується впевненість
академіка Я.Б. Зельдовича всправедливості
теорії «гарячого Всесвіту»? Є ряд даних,
якіпідтверджують теорію Великого вибуху.
По-перше, це дані про вік
небесних тіл. Ми знаємо,
що вік
Сонячної системи близький до 4,6 млрд.
років. Менш точно відомий вікнайстаріших
зірок, швидше за все він
близький до віку нашої та іншихгалактик
(10-15 млрд. років). Отже,
дані про вік небесних тілпорівнянні з
даними про вік Метагалактика.
Друге підтвердження полягає
в тому, що дані радіоастрономіїсвідчать,
що в минулому далекі позагалактичні джереларадіовипромінювання
випромінювали інтенсивніше, ніж сьогодні,
отже, ціджерела еволюціонують. Коли сьогодні
ми спостерігаємо могутнє джерелорадіовипромінювання,
необхідно пам'ятати про те, що перед нами
його далекеминуле, адже сьогодні радіотелескопи
приймають хвилі, які були випромінюючимільярди
років тому. Факт, що
радіогалактики і квазари
еволюціонують,причому час їх еволюції
співпадає з часом існування Метагалактика,говорить
на користь теорії Великого вибуху.
Третім важливим
підтвердженням даної теорії, єспостережувана
поширеність хімічних елементів з тим
співвідношеннямгелію і водню (1/4 і 3/4 відповідно),
що виникло під часпервинного термоядерного
синтезу.
Головним же
підтвердженням теорії Великого вибуху
( «гарячого Всесвіту»)вважається відкриття
реліктового випромінювання.
Для космології це явище маєфундаментальне
значення, порівнянне за значенням з відкриттям
розширення
Метагалактика.
У чому суть відкритого
реліктового випромінювання? Так званий
«відрив»випромінювання від речовини
відбувався, коли температура на зростаючій
Всесвіту була близько 3000-4000 К. У ході
подальшого розширення
Всесвіту температура знижувалася,
але характер випромінювання (його спектр)зберігся
до наших днів, нагадуючи про далеку «молодості»
Метагалактика.
Радянський астрофізик
І.С. Шкловський запропонував називати
це випромінюванняреліктовим. Теорія
передбачила існування
реліктового випромінювання.
Теоретичні оцінки температури
реліктового випромінювання були дані
в 40-50р.р. в роботах Г.А. Гамова, а потім
його учнів Р. Альфреда і Р. Германа.
У 1964 р. радянські астрофізики І.Д. Новиков
та А.Г. Дорошкевич впершевиконали конкретні
розрахунки інтенсивності випромінювання
різних об'єктів:зірок, міжзоряного пилу,
галактики і т.д.
Наприкінці 60-х років група
американських вчених на чолі з Р. Діккеприступила
до спроб виявити реліктове випромінювання.
Але їх випередили А.
Пензіас і Р. Вільсон, що отримали в
1978 р. Нобелівську премію за відкриттямікрохвильового
фону (це офіційна назва
реліктового випромінювання) нахвилі
7,35 см.
Примітно, що майбутні лауреати
Нобелівської премії не шукалиреліктове
випромінювання, а в
основному займалися
налагодженням радіоантени
дляроботи за програмою
супутникового зв'язку.
З липня 1964 по квітень 1965
р. вонипри різних положеннях
антени реєстрували
космічне випромінювання,природа
якого спочатку була
їм не ясна. Цим випромінюванням
і виявилосяреліктове
випромінювання.
2. Стандартний
сценарій Великого
вибуху
Нас цікавлять події, що відбулися,
за різними оцінками, 13 - 20млрд. років тому
(13 млрд. років відповідно до теорії «закритого
світу», а
20 млрд. років з теорії
«Відкритого світу»).
Весь цей час наш Всесвіт,відповідно до
теорії Великого вибуху,
постійно розширювалася. У пролом жщільність
речовини повинна бути
величезною. Відповідно
до теорії А. Фрідманавипливає,
що щільність могла
бути нескінченно великий,
хоча деяківчені називають
якийсь можливий межа
значення щільності
речовини,приблизно
рівний 10 97 кг/м 3.
Іншим важливим параметром
є температура. Питання про те,холодної
»або« гарячої »була матерія в ту епоху,
довгий час залишавсяспірним. Вирішальні
докази, що Всесвіт був гарячою, вдалосяотримати
в середині 60-х років. В даний час більшість
космологіввважає, що
матерія на початку
розширення Всесвіту
була не тількинадщільний,
але й дуже гарячою,
а теорія розглядає
фізичніпроцеси на початку
розширення Всесвіту
отримала назву «теорії
гарячої
Всесвіту ».
Відповідно до цієї теорії,
початковий Всесвіт представляв собою
гігантськийприскорювач «елементарних»
часток. Початком роботи Вселенського
прискорювача був
Великий вибух. Цей
термін часто застосовують
сучасні космологи.
Спостережуваний розліт галактик і
їхніх скупчень - наслідок
Великого вибуху.
Академік Я.Б. Зельдович назвав цей
вибух астрономічним, тим самим,підкресливши
його відмінність від хімічного вибуху.
В обох вибухів є спільні
риси, наприклад, в обох випадках речовинупісля
вибуху охолоджується при розширенні,
падає і його щільність. Але є іістотної
відмінності. Головне полягає в тому, що
хімічний вибухобумовлений
різницею тисків під вибухає речовині
і тиском внавколишньому середовищі (повітрі).
Ця різниця тисків створює силу, повідомляєшвидкість
частинок заряду вибухової речовини. У
астрономічному вибухуподібної
різниці тиску немає. Астрономічний вибух
не почався з якого -то певного центру,
поширюючись на всі великі області, астався
відразу в усьому існуючому тоді просторі.
Уявити собіце дуже важко, тим більше що
«весь простір» на початку вибуху моглобути
як кінцевим (теорія замкнутого світу),
так і нескінченним (теоріявідкритого
світу).
У теорії космології приємно
еволюцію всесвіту розділяти на 4 ери:а)
адронний ера (початкова
фаза, що характеризується
високою температурою
іщільністю речовини,
що складається з елементарних
часток - «адронів»);б)
лептона ера (наступна
фаза, що характеризується
зниженням енергіїчастинок
і температури речовини,
що складається з елементарних
часток
«Лептонів». Адрони розпадаються в
мюони і мюонне нейтрино - утворюється
«Нейтринної море»;в)
фотонна ера або ера
випромінювання (характеризується
зниженням температури
до
10 К, анігіляцією
електронів і позитронів,
тиск випромінювання
повністювідокремлює
речовина від антиречовини);г)
зоряна ера (тривала
ера речовини, епоха
переважання частинок,триває
з часу завершення Великого
вибуху (приблизно 300 000
роківназад) до наших
днів.
У нульовий момент часу Всесвіт
виник з сингулярності, тобтоз точки з
нульовим обсягом і нескінченно високими
густиною та температурою.
Намагаючись пояснити походження Всесвіту,
прихильники Великого вибухустикаються
з серйозною проблемою, оскільки початковий
стан Всесвітув розробленій ними моделі
не піддається математичному опису. В
їхописах Всесвіт на
початку являла собою
точку просторунескінченно
малого обсягу, що мала
нескінченно велику
щільність ітемпературу.
Такий стан речовини
в принципі не може бути
описаноматематично. Мовою науки це явище
отримало назву
«Сингулярності».