Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Современная наука о происхождении Вселенной

ическим  данным,   эволюция
Вселенной началась 15-20 миллиардов лет назад, то это вовсе не  значит,  что
до того Вселенная еще не существовала или же пребывала в  состоянии  вечного
застоя.
    Достижения науки расширяли возможности в познании окружающего  Человека
мира. Предпринимались новые попытки объяснить с чего же все  началось.  Жорж
Леметр  был  первым,  кто  поставил  вопрос  о   происхождении   наблюдаемой
крупномасштабной  структуры  Вселенной.    Им   была   выдвинута   концепция
"Большого  Взрыва"  так  называемого  "первобытного  атома"  и  последующего
превращения его  осколков  в  звезды  и  галактики.   Конечно,    с   высоты
современного астрофизического  знания  данная  концепция  представляет  лишь
исторический интерес, но сама идея первоначального  взрывоопасного  движения
космической материи и ее последующего  эволюционного  развития  неотъемлемой
частью вошла в современную научную картину мира.
    Принципиально  новый  этап   в   развитии   современной    эволюционной
космологии связан с  именем  американского  физика  Г.А.Гамова  (1904-1968),
благодаря  которому  в  науку  вошло  понятие  горячей  Вселенной.  Согласно
предложенной  им  модели  "начала"  эволюционирующей  Вселенной  "первоатом"
Леметра состоял из сильно  сжатых  нейтронов,  плотность  которых  достигала
чудовищной величины - один кубический сантиметр  первичного  вещества  весил
миллиард тонн. В результате взрыва этого "первоатома" по  мнению  Г.А.Гамова
образовался всоеобразный космологический котел с температурой  порядка  трей
миллиардов  градусов,  где  и  произошел  естественный   синтез   химических
элементов. Осколки первичного яйца - отдельные нейтроны затем  распались  на
электроны и протоны, которые, в свою очередь, соединившись с  нераспавшимися
нейтронами, образовали ядра будущих атомов. Все это произошло  в  первые  30
минут после "Большого Взрыва".
    Горячая модель представляла собой конкретную астрофизическую  гипотезу,
указывающую  пути  опытной  проверки  своих  следствий.   Гамов   предсказал
существование в настоящее  время  остатков   теплового  излучения  первичной
горячей плазмы , а его сотрудники Альфер и Герман еще в  1948  г.   довольно
точно  рассчитали  величину  температуры  этого  остаточного  излучения  уже
современной Вселенной. Однако Гамову  и  его  сотрудникам  не  удалось  дать
удовлетворительное объяснение естественному образованию и  распостраненности
тяжелых  химических   элементов   во   Вселенной,   что   явилось   причиной
скептического  отношения  к  его  теории  со   стороны   специалистов.   Как
оказалось,  предложенный  механизм  ядерного  синтеза  не   мог   обеспечить
возникновение наблюдаемого ныне количества этих элементов.
    Ученые стали искать  иные  физические  модели  "начала".  В  1961  году
академик Я.Б.Зельдович выдвинул  альтернативную  холодную  модель,  согласно
которой первоначальная плазма состояла из смеси холодных  (  с  температурой
ниже  абсолютного  нуля)  вырожденных  частиц  -  протонов,   электронов   и
нейтрино.  Три  года  спустя  астрофизики   И.Д.Новиков   и   А.Г.Дорошкевич
произвели сравнительный анализ двух противоположных моделей  космологических
начальных условий - горячей и холодной - и указали путь опытной  проверки  и
выбора одной из них. Было предложено  с помощью изучения  спектра  излучений
звезд  и   космических   радиоисточников   попытаться   обнаружить   остатки
первичного излучения.  Открытие остатков первичного  излучения  подтверждало
бы правильность горячей модели, а если таковые не существуют, то  это  будет
свидетельствовать в пользу холодной модели.
    Почти в то же время  группа  американских  исследователей  во  главе  с
физиком  Робертом  Дикке,  не  зная  об  опубликованных  результатах  работы
Гамова,Альфера  и  Германа,   возродила   исходя   из   иных   теоретических
соображений горячую модель Вселенной. Посредством астрофизических  измерений
Р.Дикке и его  сотрудники  нашли  подтверждение  существования  космического
теплового излучения. Это  эпохальное  открытие  позволило  получить  важную,
ранее недоступную информацию  о  начальных  порах  эволюции  астрономической
Вселенной. Зарегистрированное реликтовое излучение есть  не  что  иное,  как
прямой радиорепортаж об уникальных общевселенских  событиях,  имевших  место
вскоре после "Большого Взрыва" - самого грандиозного по  своим  масштабам  и
последствиям катастрофического процесса в обозримой истории Вселенной.
    Таким  образом,  в  результате  астрономических  наблюдений  последнего
времени  удалось  однозначно  решить  принципиальный  вопрос   о   характере
физических  условий,  господствовавших   на   ранних   стадиях   космической
эволюции: наиболее адекватной оказалась горячая модель "начала".  Сказанное,
однако, не означает,  что  подтвердились  все  теоретические  утверждения  и
выводы космологической концепции Гамова. Из двух исходных гипотез  теории  -
о  нейтронном  составе  "космического  яйца"  и  горячем  состоянии  молодой
Вселенной - проверку временем выдержала  только  последняя,  указывающая  на
количественное  преобладание  излучения  над  веществом   у   истоков   ныне
наблюдаемого космологического расширения.



                Современная наука о происхождении Вселенной.

    На нынешней стадии развития  физической  космологии  на  передний  план
выдвинулась  задача  создания  тепловой  истории  Вселенной,  в  особенности
сценария образования крупномасштабной структуры Вселенной.
    Последние  теоретические  изыскания  физиков   велись   в   направлении
следующей фундаментальной идеи: в основе  всех  известных  типов  физических
взаимодействий лежит одно универсальное  взаимодействие;  электро-магнитное,
слабое, сильное и гравитационное взаимодействия являются различными  гранями
единого взаимодействия, расщепляющегося по  мере  понижения  уровня  энергии
соответствующих  физических  процессов.  Иначе  говоря,  при  очень  высоких
температурах (превышающих определенные критические значения) различные  типы
физических взаимодействий начинают объединяться, а  на  пределе  все  четыре
типа взаимодействия сводятся  к  обному  единственному  протовзаимодействию,
называемому "Великим синтезом".
    Согласно квантовой  теории  то,  что  остается  после  удаления  частиц
материи ( к примеру, из какого-либо закрытого сосуда  с  помощью  вакуумного
насоса), вовсе не  является  пустым  в  буквальном  смысле  слова,  как  это
считала классическая физика.Хотя  вакуум  не  содержит  обычных  частиц,  он
насыщен  "полуживыми",  так  называемыми  виртуальными  тельцами.  Чтобы  их
превратить  в  настоящие  частицы  материи,  достаточно  возбудить   вакуум,
например,  воздействовать  на  него  электромагнитным   полем,   создаваемым
внесенными в него заряженными частицами.
    Но что же все таки явилось причиной "Большого Взрыва"? Судя  по  данным
астрономии физическая величина космологической  постоянной,  фигурирующей  в
энштейновских уравнениях тяготения, очень мала, возможно близка к  нулю.  Но
даже   будучи   столь   ничтожной,   она   может   вызвать   очень   большие
космологические последствия. Развитие квантовой теории теории  поля  привело
к еще более интересным выводам. Оказалось,  что  космологическая  постоянная
является функцией от  энергии,  в  частности  зависит  от  температуры.  При
сверхвысоких температурах, господствовавших на самых ранних  фазах  развития
космической материи, космологическая постоянная могла быть очень большой,  а
главное, положительной по знаку. Говоря другими словами, в  далеком  прошлом
вакуум  мог  находиться  в  чрезвычайно  необычном   физическом   состоянии,
характеризуемом  наличием  мощных  сил  отталкивания.  Именно  эти  силы   и
послужили физической причиной  "Большого  Взрыва"  и  последующего  быстрого
расширения Вселенной.
    Рассмотрение причин и последствий  космологического  "Большого  Взрыва"
было бы не полным без еще  одного  физического  понятия.  Речь  идет  о  так
называемом    фазовом    переходе    (превращении),    т.е.     качественном
превращении    вещества,     сопровождающимся    резкой  сменой  одного  его
состояния другим. Советские ученые-физики Д.А.Киржниц  и  А.Д.Линде  первыми
обратили внимание на то, что в начальной фазе становления  Вселенной,  когда
космическая материя находилась в сверхгорячем, но уже остывающем  состоянии,
могли происходить аналогичные физические процессы (фазовые переходы).
    Дальнейшее  изучение  космологических  следствий  фазовых  переходов  с
нарушенной симметрией привело к новым теоретическим открытиям и  обобщениям.
Среди них - обнаружение ранее неизвестной эпохи  в  саморазвитии  Вселенной.
Оказалось, что в ходе космологического фазового перехода она  могла  достичь
состояния  чрезвычайно  быстрого  расширения,   при   котором   ее   размеры
увеличились во  много  раз,  а  плотность  вещества  оставалась  практически
неизменной. Исходным же состоянием, давшим начало  раздувающейся  Вселенной,
считается гравитационный вакуум. Резкие  изменения,  сопутствующие  процессу
космологического  расширения  пространства  характеризуются  фантастическими
цифрами. Так предполагается,  что  вся  наблюдаемая  Вселенная  возникла  из
единственного вакуумного пузыря размером меньше 10 в минус 33  степени   см!
Вакуумный пузырь, из которого образовалась наша Вселенная,  обладал  массой,
равной всего-навсего одной стотысячной доле грамма.
    В настоящее время еще нет всесторонне проверенной  и  признанной  всеми
теории  происхождения  крупномасштабной  структуры  Вселенной,  хотя  ученые
значительно продвинулись в понимании естественных путей  ее  формирования  и
эволюции. С 1981 года началась разработка  физической  теории  раздувающейся
(инфляционной)  Вселенной.  К   настоящему   
123
скачать работу

Современная наука о происхождении Вселенной

 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ