Эволюция Вселенной
Другие рефераты
Дисциплина «КСЕ»
Тема: «Эволюция Вселенной»
2004
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
1. Историческое развитие представлений о Вселенной. 4
2. Начало Вселенной 6
3. Рождение сверхгалактик и скоплений галактик 11
4. Рождение галактик 12
5. Строение Галактик и Вселенной 15
Заключение 20
Список использованной литературЫ: 21
Введение
Мир, Земля, Космос, Вселенная…
Тысячелетиями пытливое человечество обращало свои взгляды на окружающий
мир, стремилось постигнуть его, вырваться за пределы микромира в макромир.
Величественная картина небесного купола, усеянного мириадами звезд, с
незапамятных звезд волновала ум и воображение ученых, поэтов, каждого
живущего на Земле и зачарованного любующегося торжественной и чудной
картиной.
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 всё 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 на столько раскален, что состоял лишь из свободных
элементарных частиц, которые стремительно двигались, сталкиваясь, друг с
другом.
На протяжении десяти миллиардов лет после “большого взрыва”
простейшее бесформенное вещество постепенно превращалось в атомы, молекулы,
кристаллы, породы, планеты. Рождались звезды, системы, состоящие из
огромного количества элементарных частиц с весьма простой организацией. На
некоторых планетах могли возникнуть формы жизни.
1. Историческое развитие представлений о Вселенной.
Еще на заре цивилизации, когда пытливый человеческий ум обратился к
заоблачным высотам, великие философы мыслили свое представление о
Вселенной, как о чем-то бесконечном. Древнегреческий философ Анаксимандр
(VI в. до н.э.) ввел представление о некой единой беспредельности, не
обладавшей ни какими привычными наблюдениями, качествами, первооснове всего
– апейроне.
Стихии мыслились сначала как полуматериальные, полубожественные,
одухотворенные субстанции. Представление чистоматериальной основе всего
сущего в древнегреческой основе достигли своей вершины в учении атомистов
Левкиппа и Демокрита (V-IV в.в. до н.э.) о Всленной, состоящей из
бескачественных атомов и пустоты.
Древнегреческим философам принадлежит ряд гениальных догадок об
устройстве Вселенной. Анаксиандр высказал идею изолированности Земли, в
пространстве. Эйлалай первым описал пифагорейскую систему мира, где Земля
как и Солнце обращались вокруг некоего «гигантского огня». Шаррообразность
Земли утверждал другой пифагорец Парменид (VI-V в.в. до н.э.) Гераклид
Понтийский (V-IV в до н.э.) утверждал так же ее вращение вокруг своей оси и
донес до греков еще более древнюю идею египтян о том, что само солнце может
служить центром вращение некоторых планет (Венера, Меркурий).
Французский философ и ученый, физик, математик, физиолог Рене Декарт
(1596-1650) создал теорию о эволюционной вихревой модели Вселенной на
основе гелиоцентрализма. В своей модели он рассматривал небесные тела и их
системы в их развитии. Для XVII в.в. его идея была необыкновенно смелой. По
Декарту, все небесные тела образовывались в результате вихревых движений,
происходивших в однородной в начале, мировой материи. Совершенно одинаковые
материальные частицы находясь в непрерывном движении и взаимодействии,
меняли свою форму и размеры, что привело к наблюдаемому нами богатому
разнообразию природы.
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 возникновение такой
Вселенной исключительно под действием механических сил притяжения и
отталкивания и попытался выяснить дальнейшую судьбу этой Вселенной на всех
ее масштабных уровнях – начиная с планетной системных и кончая миром
туманности.
Эйнштейн совершил радикальную научную революцию, введя свою теорию
относительности. 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 космогологические следствие общей теории
относительности раскрыл выдающийся советский 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
далёких галактик в эффекте «красного смещения» в их спектрах.
В 1929 г. Хаббл открыл замечательную закономерность которая была
названная «законом Хаббла» или «закон красного смещения»: линии галактик
смещенных к красному концу, причем смещение тем больше, чем дальше
находится галактика.
2. Начало Вселенной
Вселенная постоянно расширяется. Тот момент, с которого Вселенная
начала расширятся, принято считать ее началом. Первую эру в истории
вселенной называют “большим взрывом” или английским термином Big Bang.
На самом раннем этапе, в первые мгновения “большого взрыва” вся материя
была сильно раскаленной и густой смесью частиц, античастиц и
высокоэнергичных гамма-фотонов. Частицы при столкновении с соответствующими
античастицами аннигилировали, но возникающие гамма-фотоны моментально
материализовались в частицы и античастицы.
Под расширением Вселенной подразумевается такой процесс, когда то же
самое количество элементарных частиц и фотонов занимают постоянно
возрастающий объём. 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 ? 2 гамма-фотона при условии соприкосновения вещества с
антивеществом. Процесс материализации гамма-фотон ? 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.
Адронная эра. При очень высоких температурах и плотности в самом начале
существования Вселенной материя состояла из элементарных частиц. Вещество
на самом раннем этапе состояло из адронов, и поэтому ранняя эра эволюции
Вселенной называется адронной, несмотря на то, что в то время существовали
и лептоны.
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
(10-4 с.), температура ее понизилась до 1012 K, 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.
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 1010
K, когда энергия фотонов уменьшилась до 1 Мэв и материализация электронов
и позитронов прекратилась. Во время этого этап
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
