Теорія
великого вибуху не
дає однозначно пояснення
походженнягалактик,
представлені в даній
роботі два погляди
на цю проблему неє єдиними.
С. Вайнберг у своїй
книзі «Перші 3 хвилини»
пише:
«Теорія виникнення галактик є однією
з найважчихпроблем астрофізики, проблем,
ще дуже далекі від вирішення ».
Всі сучасні космологічні
теорії спираються не тільки накласичну
фізику, але і на квантову механіку, які
принципововідрізняється один від одного.
Якщо класична фізика займається описомповедінки
матеріальних об'єктів, то квантова механіка
зосереджена тількина математичному описі
процесів спостереження та вимірювання.
Таким чином,речова матеріальна реальність
зникає з її поля зору. Уквантової механіки
разом з об'єктом і інструментами
дослідження третійелементом аналізованої
картини стає спостерігач. Тому застосуванняквантової
механіки для опису Всесвіту пов'язане
з труднощами, адже завизначенням все
спостерігачі є частиною Всесвіту і позбавлені
можливостібути стороннім спостерігачем.
У спробі сформулювати версію квантовоїмеханіки,
яка не потребує стороннього спостерігача,
відомий фізик
Дж. Уїлер запропонував модель, відповідно
до якої Всесвіт постійнорозщеплюється
на нескінченну кількість копій. Кожна
паралельна Всесвітмає своїх спостерігачів,
які бачать даний конкретний набір
квантовихальтернатив,
і всі ці Всесвітів реальні.
В. Віт писав про свою реакцію
на цю теорію в журналі «Фізікс тудей»:
«Я до сих пір пам'ятаю потрясіння, яке
пережив, вперше ознайомившись зтеорією
множинності світів. Думка про те, що кожна
мить з менез'являється 10 у 100-го ступеня,
трохи відрізняються один від одногодвійників,
і кожен з них продовжує безперестанку
ділитися поки незміниться до невпізнанності,
не вкладається в рамки
здорового глузду. Осьсправді
картина нескінченно
прогресуючої шизофренії ...
».
Мало того, що теорія відносності
та квантова механіка самі пособі в застосуванні
до космології дають безглузді й фантастичні
моделі,більшість вчених покладають великі
надії на нестворені ще теоріюєдиного
поля, яка повинна об'єднати в собі теорію
відносності іквантову механіку. На жаль
обидві теорії, застосовані в космології,
підчому суперечать один одному.
Таким чином, на мою думку,
всі теорії Великого вибуху не можутьпретендувати
на роль наукового пояснення походження
Всесвіту. Однакряд вчених у своїх виступах
в популярних передачах, у своїх публікаціяхв
науково-пізнавальних журналах і в
підручниках представляють справу так,
якніби їм вдалося пояснити походження
Всесвіту. Важко уявити собіщо-небудь
більш далеке від істини.
Висновок
Хоча академік Я.Б. Зельдович
не сумнівався в правильності теорії
Великого вибуху, і на її користь говорить
цілий ряд наукових фактів, розрахунків
тагіпотез, деякі вчені скептично відносяться
до даної теорії. В основіїх аргументації
лежать факти і питання, що не знайшли
свого висвітлення утеорії Великого вибуху:
По-перше, теорія
Великого вибуху не
дає відповідей на наступніпитання:
Що змусило речовина
Всесвіту розширюватися?
Що відбувалося допочатку
розширення, до моменту
сингулярності? Конечни
чи простір імаса? Звідки
вони беруться?
По-друге, не дивлячись на
те, що теорія Великого вибуху грунтується
назагальної теорії відносності, вона
допускає разбегания деяких частинок
зшвидкостями, що перевищують швидкість
світла. Крім цього, вказуючи наобмеження
можливої щільності речовини (не більше
10 97), висуваєтьсягіпотеза про первинну
точкового Всесвіту, а отже, все-таки,про
нескінченну щільності речовини (тому
що маса нескінченна).
По-третє,
досить абстрактно і
вільно розглядаються
такі складніпитання,
як кордони і відкритість
Всесвіту, евклідового
і неевклидова модель
Всесвіту.
По-четверте, не знаходять
вагомого фактичного
підтвердженняіснування таких частинок
як гіперонів і мезони, які з теоретичнихвикладкам
«зручно» вписуються в існуючу теорію.
По-п'яте, ...
Перелік претензій невичерпний.
Основне ж зауваження полягає в тому,що
всі методи аналізу, дослідження, висування
теорій і гіпотезздійснюється при високому
рівні припущень. Такий ступінь припущень
НЕдозволена для такої глобальної теорії,
як теорія Великого
вибуху.
У цілому ж знань, що є в розпорядженні
людства недостатньодля остаточного розгляду
еволюції Всесвіту, дане питання вимагаєподальших
серйозних досліджень і наукових відкриттів.
Глосарій
Адрони - загальна назва елементарних
частинок (баріонів і мезонів),піддаються
сильному взаємодії, завдяки якому зберігаєтьсястійкість
атомних ядер.
античастинки - електричні
частинки, маса і спін яких точно дорівнює
масіі спину частинки, а електричний заряд,
магнітний момент і інші подібніхарактеристики
рівні за величиною і протилежні за знаком
тим жехарактеристикам частинки. Характерною
властивістю таких пар (частка
-античастинка) є їх анігіляція при
зіткненні і народження їх упроцесах взаємодії
частинок високих енергій.
Анігіляція - перетворення частинок
і античастинок при їх зіткненні в іншічастинки.
Ядерна фізика - «важкі» елементарні
частинки з масою менше протони і спіном,рівним
1/2. До них відносять, наприклад нуклони
(протони і нейтрони), а такожбагато інших
частинок (див. кварки).
Бозони - великий клас елементарних
часток з целочисленным
спіном
(наприклад, фотони
з спіном 1). До цього
класу належать мезони,проміжні векторні
бозони та ін частинки.
Вектор-нуклони - див баріонів.
Гама-випромінювання - випромінювання,
що виникає при гальмуванні заряджених
частиноквеликої енергії в речовині, анігіляції
пар і т.д.
Глюони - гіпотіческіе елементарні
частинки (спін дорівнює 1, маса спокою
О),що забезпечують взаємодію між кварками.
Кварки - гіпотіческіе фундаментальні
частинки, з яких, за сучаснимиуявленнями,
складаються всі адрони (Баріони з 3 кварків,
мезони з кваркаі антікварка). Кварки мають
спіном Ѕ, баріонів зарядом 1/3,електричними
зарядами -2/3 і 1,3 заряду протона, а також
специфічнимквантовим числом «колір».
Експериментально (опосередковано) виявлено
6 типівкварків. У вільному
стані не виявлені.
Лептони - фізично найбільш легкі елементарні
частинки з спіном 1/2, немають баріонів
заряду, але мають лептонний зарядом; до
лептонавідносяться електрон, важкий
лептон, позитрон, нейтрино, мюон, що несеелектричний
заряд і їх античастинки.
Мезони - нестабінений елементарні
частинки з масами, проміжними міжмасами
протона і електрона, спін дорівнює 0 (див.
кварки).
Мюон - нестабільні позитивно і негативно
заряджені елементарнічастинки з спіном
1/2, масою близько 207 електронних мас і
часом життя
~ 10 -6 сек., Відносяться
до лептона.
Нейтрино - фізично нестабільна нейтральна
елементарна частинка змасою,
рівною, по видимому 0 і спіном 1/2. Чи відносяться
до лептона. Виникаєпри бета-розпаді атомних
ядер і під час розпаду елементарних частинок;Надзвичайно
слабо взаємодіє з речовиною.
Нейтрони - фізично і електрично нейтральний
елемент частинки з масою,майже дорівнює
масі протона і спіном 1/2; входить до складу
атомних ядер, ввільному стані нестабільний,
час життя 16 хв (див.
Ядерна фізика).
Півонії ((-мезони) - група трьох нестабільних
елементарних частинок (адронів) знульовим
спіном і масою близько 207 Е.М.; 2 півонії
((+ і (-) несутьелементарний заряд, третій
((0) електрично нейтральний. Єпереносниками
ядерних сил.
Протон - стабільна елементарна частинка
з спіном 1/2 та масою в 1836 Е.М.
(~ 10 -24 гр.), Що відноситься
до баріонів; ядро легкого
ізотопу атома водню
(протію). Разом з
нейтронами утворює
всі атомні ядра.
Колір - квантове
число, що характеризує
кварки і глюони. Для
кожного типукварків
приймає одне з трьох
значень. У квантової
хромодинаміці з
«Кольором» пов'язаний специфічний
«колірної заряд», який визначає взаємодію
«Кольорових» частинок.
Електрон - стабільна негативно заряджена
елементарна частинка зспіном 1/2, масою
близько 9 * 10 -28 гр. і
магнітним моментом,
рівнимМагнетон Бора. Відноситься до лептона
і бере участь в електромагнітному іслабкому
гравітаційному взаємодіях. Електрон
- один з основнихструктурних елементів
речовини. Електронні оболонки атомів
визначаютьосновні оптичні, електричні,
магнітні і хімічні властивості атоміві
молекул, а також більшість
властивостей твердих
тіл.
Список використаної літератури
1. Дьомін
В.М. «Таємниці Всесвіту»,
«Наука», Москва, 1998
р.
2. Клечек
Й. І Якеш П. «Всесвіт
і земля», «Артія», Прага, 1986 р.
(видання українською
мовою).
3. Кесарії
В.В. «Еволюція речовини
у Всесвіті», «Атомиздат»,
Москва, 1989р.
4. Левитан
Е.П. «Еволюціонує
Всесвіт», «Просвещение»,
Москва, 1993р.
5. Марочник
Л.С., Насельскій П.Д.
«Всесвіт: вчора, сьогодні,
завтра»,збірник «Космонавтика, астрономія»,
випуск № 2 за 1983 г.
6. Нарлікар
Дж. «Шалена Всесвіт»,
видавництво «Світ», Москва, 1985 р.
7. Новиков
І.Д. «Еволюція Всесвіту», 3 видання, «Наука»,
Москва, 1993 р.
8. «Великі
проблеми Великого
вибуху», журнал «Витоки»,
№ 1 за 1999 р.
Великий вибух
План:
Введення
1 Сучасні уявлення
теорії Великого вибуху і теорії гарячого Всесвіту
2 Початковий
стан Всесвіту
3 Подальша еволюція
Всесвіту
4 Історія відкриття Великого вибуху
5 Критика теорії
Великого вибуху
Примітки
Введення
Відповідно до теорії Великого вибуху, Всесвіт у момент освіти
була в надзвичайно щільному й гарячому
стані, званомукосмологічної
сингулярностью
Великий вибух ( англ. Big Bang ) - Космологічна теорія початку розширення
Всесвіту, перед яким Всесвіт перебувала
в сингулярному
стані.
Зазвичай
зараз автоматично поєднують теорію Великого
вибуху і модель гарячого
Всесвіту, але ці концепції незалежні і історично
існувало також уявлення про холодну початковій
Всесвіту поблизу Великого вибуху. Саме
поєднання теорії Великого вибуху з теорією
гарячого Всесвіту, що підкріплюється
існуванням реліктового
випромінювання, і розглядається далі.
1. Сучасні уявлення теорії
Великого вибуху і теорії гарячого Всесвіту
За
сучасними уявленнями, спостережувана
нами зараз Всесвіт виник 13,7 0,13 млрд років
тому [1] з деякого початкового "сингулярного"
стану і з тих пір безперервно розширюється
і охолоджується. Згідно відомим обмеженням
по застосовності сучасних фізичних теорій,
найбільш раннім моментом, що допускає
опис, вважається моментПланковской
епохи з температурою приблизно 10 32 До ( Планка температура)
і щільністю близько 10 93 г / см ( Планка щільність).
Рання Всесвіт представляв собою високооднородную
і ізотропну середовище
з надзвичайно високою щільністю енергії,
температурою і тиском. В результаті розширення
і охолодження у Всесвіті відбулися фазові
переходи, аналогічні конденсації рідини
з газу, але стосовно елементарних
частинок.
Приблизно
через 10 -35 секунд після настання Планковской
епохи ( Планковские
час - 10 -43 секунд після Великого вибуху, в цей час
гравітаційна взаємодія відокремилося
від інших фундаментальних взаємодій)
фазовий перехід викликав експоненціальне розширення
Всесвіту. Даний період отримав назву Космічної
інфляції. Після закінчення цього періоду будівельний
матеріал Всесвіту був кварк-глюонну
плазму. З плином часу температура впала до
значень, при яких став можливий наступний
фазовий перехід, званий баріогенезісом.
На цьому етапі кварки і глюони об'єдналися
в баріони,
такі як протони і нейтрони.
При цьому одночасно відбувалося асиметричне
освіта як матерії, яка превалювала, так
і антиматерії, які взаємно анігілювали,
перетворюючись на випромінювання.
Подальше
падіння температури призвело до наступного
фазового переходу - утворенню фізичних
сил і елементарних частинок в їх сучасній
формі. Після чого насталаепоха нуклеосинтезу,
при якій протони, об'єднуючись з нейтронами,
утворили ядра дейтерію, гелію-4 і
ще кількох легких ізотопів.
Після подальшого падіння температури
і розширення Всесвіту настав наступний
перехідний момент, при якому гравітація стала
домінуючою силою. Через 380 000 років після Великого вибуху температура знизилася
настільки, що стало можливим існування
атомів водню (до
цього процеси іонізації і рекомбінації протонів
з електронами перебували
в рівновазі).
Після
ери рекомбінації матерія стала прозорою
для випромінювання, яке, вільно поширюючись
у просторі, дійшло до нас у вигляді реліктового
випромінювання.
2. Початковий стан Всесвіту
Екстраполяція
спостережуваного розширення
Всесвіту назад в часі приводить при використанні загальної
теорії відносності та деяких інших альтернативних
теорій гравітації до нескінченної щільності і температурі в кінцевий момент часу в минулому. Більше того,
теорія не дає ніякої можливості говорити
про що-небудь, що передувало цьому моменту
(бо наша математична модель простору-часу
в момент Великого вибуху втрачає придатність,
при цьому теорія зовсім не заперечує
можливість існування чого-небудь до Великого
вибуху). Розміри Всесвіту тоді дорівнювали
нулю - вона була стиснута в точку. Цей
стан називається космологічної
сингулярностью і сигналізує про недостатність опису
Всесвіту класичної загальною теорією
відносності. Наскільки близько до сингулярності
можна екстраполювати відому фізику, є
предметом наукових дебатів, але практично
загальноприйнято, що допланковскую епоху
розглядати відомими методами не можна.
Багато вчених напівжартома-напівсерйозно
називають космологічну сингулярність
"народженням" (або "створенням")
Всесвіту. Неможливість уникнути сингулярності
в космологічних моделях загальної теорії
відносності була доведена в числі інших
теорем про сингулярності Р. Пенроузом і С. Хокінгом в
кінці 1960-х років. Її існування є одним
із стимулів побудовиальтернативних і квантових теорій
гравітації, які намагаються вирішити
цю проблему.
3. Подальша еволюція Всесвіту
Відповідно
до теорії Великого вибуху, подальша еволюція
залежить від експериментально вимірного
параметра - середньої густини речовини
в сучасному Всесвіті. Якщо щільність
не перевершує деякого (відомого з теорії)
критичного значення, Всесвіт буде розширюватися
вічно, якщо ж щільність більше критичної,
то процес розширення коли-небудь зупиниться
і почнеться зворотна фаза стиску, що повертає
до вихідного сингулярного стану. Сучасні
експериментальні дані щодо величини
середньої щільності ще недостатньо надійні,
щоб зробити однозначний вибір між двома
варіантами майбутнього Всесвіту.
Є
ряд питань, на які теорія Великого вибуху
відповісти поки не може, проте основні
її положення обгрунтовані надійними
експериментальними даними, а сучасний
рівеньтеоретичної
фізики дозволяє цілком достовірно описати
еволюцію такої системи в часі, за винятком
самого початкового етапу - близько сотої
частки секунди від "початку світу".
Для теорії важливо, що ця невизначеність
на початковому етапі фактично виявляється
несуттєвою, оскільки утворюється після
проходження даного етапу стан Всесвіту
і його подальшу еволюцію можна описати
цілком вірогідно.
4. Історія відкриття Великого
вибуху
1916 - вийшла у світ
робота фізика Альберта Ейнштейна "Основи загальної теорії відносності", в якій він завершив
створення релятивістської теорії гравітації [2].
1917 - Ейнштейн на основі своїх рівнянь
поля розвинув уявлення про простір з
постійною в часі і просторі кривизною
(модель Всесвіту Ейнштейна, що знаменує
зародження космології), ввів космологічну
сталу Λ. (Згодом Ейнштейн назвав введення космологічної постійної однією з найбільших своїх помилок; вже в наш час з'ясувалося, що Λ-член грає найважливішу роль в еволюції
Всесвіту). В. де Сіттер висунув космологічну
модель Всесвіту (модель де Ситтера) в роботі "Про ейнштейнівської теорії гравітації і її астрономічних наслідки".
1922 - радянський математик і геофізик А. А. Фрідман знайшов нестаціонарні рішення гравітаційного
рівняння Ейнштейна і передбачив розширення
Всесвіту (нестаціонарна космологічна
модель, відома як рішення Фрідмана). Якщо екстраполювати цю ситуацію
в минуле, то доведеться зробити висновок,
що на самому початку вся матерія Всесвіту
була зосереджена в компактній області,
з якої і розпочала свій
розліт. Оскільки у Всесвіті дуже часто
відбуваються процеси вибухового характеру,
то у Фрідмана виникло припущення, що і
на самому початку її розвитку також лежить
вибуховий процес - Великий вибух.