Вселенная. Космологические модели вселенной. Теория большого взрыва

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО  «НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет экономики и управления

Кафедра коммерции и менеджмента 
 
 
 

Реферат

по дисциплине «Концепция современного естествознания»

ВСЕЛЕННАЯ. КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ МОЕЛИ ВСЕЛЕННОЙ. ТЕОРИЯ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА. 

Автор:

студентка 2 курса, гр. М-23                                                            А. О. Телик 

Направление                                                        «Менеджмент» 
 
 

Руководитель:

Асс.                                       Г. К. Ходжаева 
 
 
 
 
 

                                              Нижневартовск, 2011

СОДЕРЖАНИЕ 
 

ВВЕДЕНИЕ                                                                                                              3 

1. ИЗУЧЕНИЕ  ВСЕЛЕННОЙ                                                                          4

 

2. ОБРАЗОВАНИЕ ВСЕЛЕННОЙ                                                                 4

 

3. ГАЛАКТИКИ И СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ                                          6

 

4. БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ                                                                                       7
1. Реликтовое излучение                                                                              8
2. Сценарий далекого прошлого                                                               10
3. «Горячая Вселенная»                                                                             10
4. Большой взрыв: самое начало                                                               11
5. Большой взрыв: продолжение                                                              12

 

5. МОДЕЛИ  ВСЕЛЕННОЙ                                                                           13

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                                                     20 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ                                            21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

     Исследованием Вселенной стал заниматься еще самый  древний Человек. Небо было доступно для его обозрения – оно  было для него интересным. Недаром  астрономия – самая древняя из наук о природе – и, по сути, почти  самая древняя наука вообще.

     Не  потерял интереса к изучению проблем  космоса и Современный Человек. Но он смотрит уже немного глубже: ему не просто интересно что есть Вселенная сейчас – он жаждет знаний о том:

• что было когда Вселенная рождалась?
• рождалась ли она Вообще или она глобально стационарна?
• как давно это было и как происходило?

     Для поиска ответа на все эти Непростые  ответы была отведена специальная ниша в астрономии – космология.

     Космология¹  - это физическое учение о Вселенной как в целом, включающее в себя теорию всего охваченного астрономическими наблюдениями мира как части Вселенной.

     Космология  попыталась дать ответы на эти вопросы. Была создана теория Большого Взрыва, а так же теории, описывающие модели Вселенной, первые мгновения рождения Вселенной, ее появление и структуризаци.

     Всё это позволяет нам понять сущность физических процессов, показывает источники, создающие современные законы физики, даёт возможность прогнозировать дальнейшую судьбу Вселенной.

     Поэтому космология, как и любая другая наука живет и бурно развивается, принося все новые и новые фундаментальные знания об окружающем нас мире. Хотя и не так стремительно, как например, компьютерные технологии, и в большей мере за счет «альтернативных» теорий, но все-таки развивается. 
 

1. ИЗУЧЕНИЕ  ВСЕЛЕННОЙ

 

    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 возникновения такой Вселенной исключительно под действием механических сил притяжения и отталкивания. Кант попытался выяснить дальнейшую судьбу этой Вселенной на всех ее масштабных уровнях, начиная с планетной системы и кончая миром туманности.

    Впервые принципиально новые космологические  следствия общей теории относительности  раскрыл выдающийся 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.

    Этим  Фридман доказал, что вещество во Вселенной не может находиться в  покое. Своими выводами Фридман теоретически способствовал открытию необходимости  глобальной эволюции Вселенной. 

2. ОБРАЗОВАНИЕ ВСЕЛЕННОЙ

 

    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 настолько раскален, что состоял лишь из свободных элементарных частиц, которые стремительно двигались, сталкиваясь друг с другом.

    Существует  несколько теории эволюции. Теория пульсирующей Вселенной утверждает, что наш мир произошел в  результате гигантского взрыва. Но расширение Вселенной не будет продолжаться вечно, т.к. его остановит гравитация.

    По  этой теории наша Вселенная расширяется  на протяжении 18 млрд. лет со времени  взрыва. В будущем расширение полностью  замедлится, и произойдет остановка. А затем Вселенная начнёт сжиматься  до тех пор, пока вещество опять не сожмется и произойдет новый взрыв.

    Теория  стационарного взрыва: согласно ей Вселенная не имеет ни начала, ни конца. Она все время пребывает  в одном и том же состоянии. Постоянно идет образование нового водоворота, чтобы возместить вещество удаляющимися галактиками. Вот по этой причине Вселенная всегда одинакова, но если Вселенная, начало которой положил  взрыв, будет расширяться до бесконечности, то она постепенно охладится и  совсем угаснет.

    Но  пока ни одна из этих теорий не доказана, т.к. на данный момент не существует ни каких точных доказательств хотя бы одной из них.

    Однако  стоит отметить и еще одну теорию (принцип).

    Антропный (человеческий) принцип первым сформулировал в 1960 году Иглис Г.И. , но он является как бы неофициальным его автором. А официальным автором был ученый по фамилии Картер.

    Антропный принцип утверждает, что Вселенная такая, какая она есть потому, что есть наблюдатель или же он должен появиться на определенном этапе развития. В доказательство создатели этой теории приводят очень интересные факты. Это критичность фундаментальных констант и совпадение больших чисел. Получается, что они полностью взаимосвязаны и их малейшее изменение приведет к полному хаосу. То, что такое явное совпадение и даже можно сказать закономерность существует, дает этой, безусловно интересной теории шансы на жизнь.

    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.

    Вселенной принято разделять на четыре эры: адронную, лептонную, фотонную и звездную.  

3. ГАЛАКТИКИ И СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ

 

    Галактики стали предметом космогонических  исследований с 20-х годов нашего века, когда была надежно установлена  их действительная природа. И оказалось, что это не туманности, т.е. не облака газа и пыли, находящиеся неподалеку от нас, а огромные звездные миры, лежащие  на очень больших расстояниях  от нас. Открытия и исследования в  области космологии прояснили в  последние десятилетия многое из того, что касается предыстории галактик и звезд, физического состояния  разряженного вещества, из которого они  формировались в очень далекие  времена. В основе всей современной  космологии лежит одна фундаментальная  идея - идея гравитационной неустойчивости. Вещество не может оставаться однородно  рассеянным в пространстве, ибо взаимное притяжение всех частиц вещества стремится  создать в нем сгущения тех  или иных масштабов и масс. В  ранней Вселенной гравитационная неустойчивость усиливала первоначально очень  слабые нерегулярности в распределении  и движении вещества и в определенную эпоху привела к возникновению  сильных неоднородностей: «блинов» - протоскоплений.

    Распад  слоев протоскоплений на отдельные сгущения тоже происходил, по-видимому, из-за гравитационной неустойчивости, и это дало начало протогалактикам. Многие из них оказывались быстро вращающимися благодаря завихренному состоянию вещества, из которого они формировались. Фрагментация протогалактических облаков в результате их гравитационной неустойчивости вела к возникновению первых звезд, и облака превращались в звездные системы - галактики. Протогалактики, у которые обладали быстрым вращением превращались, в Спиральные галактики, у которых же вращение было медленное или вовсе отсутствовало, превращались в эллиптические или неправильные галактики. Параллельно с этим процессом происходило формирование крупномасштабной структуры Вселенной - возникали сверхскопления галактик, которые, соединяясь своими краями, образовывали подобие пчелиных сот. 

4. БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ

 

    Академик  Я.Б. Зельдович в 1983 г.: «Теория «Большого  Взрыва» в настоящий момент не имеет сколько-нибудь заметных недостатков. Она столь же надежно установлена и верна, сколь верно то, что Земля вращается вокруг Солнца. Обе теории занимали центральное место в картине мироздания своего времени, и обе имели много противников, утверждавших, что новые идеи, заложенные в них, абсурдны и противоречат здравому смыслу. Но подобные выступления не в состоянии препятствовать успеху новых теорий».

    На  чем основана уверенность в справедливости теории «горячей Вселенной»? Неужели  существуют совершенно неопровержимые свидетельства в её пользу?

     Отвечая на все эти вопросы, заметим, что  имеется ряд данных, которые не противоречат теории «горячей Вселенной». К их числу относятся, например, данные о возрасте небесных тел. Мы знаем, что  возраст Солнечной системы близок к 4,6 млрд. лет. Менее точно известен возраст самых старых звезд. Скорее всего, он близок к возрасту нашей и других галактик. (10-15 млрд. лет). Следовательно, данные о возрасте небесных тел не противоречат данным о возрасте Метагалактики. Если бы, например, получилось, что время, прошедшее от Большого Взрыва меньше, чем возраст Земли, Солнца или Галактики, то это следовало бы рассматривать как факты, противоречащие космологическим моделям Фридмана и «горячей Вселенной».

     Данные  радиоастрономии свидетельствуют  о том, что в прошлом далекие  внегалактические радиоисточники излучали больше, чем сейчас. Следовательно, эти радиоисточники эволюционируют. Когда мы сейчас наблюдаем мощный радиоисточник, мы не должны забывать  о том, что перед нами его далёкое  прошлое (ведь сегодня радиотелескопы принимают волны, которые были излучены миллиарды лет назад). Тот факт, что радиогалактики и квазары  эволюционируют, причем время их эволюции соизмеримо со временем существования  Метагалактики, принято так же рассматривать  в пользу теории Большого Взрыва.