поиск по сайту

Строение и эволюция вселенной


Поскольку гравитационные взаимодействия являются доминирующими на метауровне организации материи, космологические модели Вселенной должны строиться в соответствии с требованиями теории относительности на основе реально наблюдаемых астрофизических явлений. К таким явлениям относятся:

• однородность и изотропность космического пространства;
• конечная интенсивность светового потока, приходящего из космоса;
• красное смещение в световых спектрах излучения далеких звезд;
• существование реликтового излучения.

Конечное количество света, приходящего от звездного неба, заставляет отвергнуть классические представления о бесконечном космическом пространстве, однородно заполненном звездами.

А. Эйнштейном была предложена модель Вселенной, в которой локальные искривления пространства-времени гравитирующими массами приводят к глобальному искривлению, делающему Вселенную замкнутой по пространственным координатам. Согласно взглядам Эйнштейна, такая Вселенная стационарна, т. е. не изменяется с течением времени.
Следует заметить, что стационарная модель Вселенной Эйнштейна, во-первых, не следует ни из каких-либо наблюдаемых данных, а во-вторых, предполагает существование ненаблюдаемых дополнительных взаимодействий, которые препятствуют сжатию Вселенной под действием гравитационных сил, обеспечивая тем самым ее стационарность.

В настоящее время наиболее известна предложенная А. Фридманом модель расширяющейся Вселенной, которая глобально искривлена из-за наличия гравитационных масс. Рассматриваются две модификации расширяющейся Вселенной. Согласно первой Вселенная расширяется, затем расширение останавливается и сменяется сжатием. В этой модели Вселенная замкнута, ее средняя кривизна положительна. Согласно второй Вселенная расширяется, темп расширения вначале падает, но затем стабилизируется. В этой модели Вселенная безгранична (открыта), незамкнута, пространство-время имеет отрицательную кривизну.

Какая из моделей лучше описывает реальную Вселенную, зависит от средней плотности присутствующей в ней материи. В настоящее время предпочтение отдается второй модификации, поскольку оценки средней плотности вещества во Вселенной, сделанные на основе наблюдаемой концентрации звезд, показывают, что гравитационные силы не с пособны остановить регистрируемое в настоящий момент разбегание галактик. Однако оценки могут существенно измениться в пользу закрытой модели, если будут обнаружены дополнительные скрытые массы несветящегося вещества.

Фиксируемое в настоящее время разбегание галактик требует согласиться с предположением о том, что в прошлом вещество Вселенной было более плотным. Экстраполяция наблюдаемых скоростей на значительно более ранние периоды позволяет оценить время, когда это расширение началось в результате Большого взрыва — около 25 миллиардов лет назад. Известные на сегодняшний день законы физики позволяют воспроизвести достаточно правдоподобный сценарий расширения, начиная с нескольких тысячных секунд после Большого взрыва. Что происходило до этого, например предшествовало ли ему сжатие предыдущего цикла, на современном этапе развития естествознания не обсуждается, поскольку не может быть хотя бы косвенно проверено экспериментально.

В первые моменты после Большого взрыва температура Вселенной была столь высока, что в ней могли существовать только самые легкие элементарные частицы: фотоны, нейтрино и т. п. Быстрое расширение горячего «газа» вело к его охлаждению. Уже на первых секундах расширения стало возможным образование электронов и протонов, существующих в виде горячей плазмы и сильно взаимодействующих друг с другом и излучением, на долю которого приходилась основная часть энергии во Вселенной. Таким образом, на ранней стадии, длящейся около 1 миллиона лет, во Вселенной преобладали электромагнитные и ядерные взаимодействия. После завершения ранней стадии температура упала до величины, допускающей соединение электронов с протонами в нейтральные атомы водорода. С этого момента взаимодействие излучения с веществом практически прекратилось, доминирующая роль перешла к гравитации. Возникшее на стадии «горячей» Вселенной и постепенно остывающее в результате ее расширения излучение дошло до нас в виде реликтового фона.

На последующей стадии — «холодной» Вселенной — на фоне продолжающегося расширения и остывания вещества стали возникать гравитационные неустойчивости: за счет флуктуации плотности водородного газа появились зоны его уплотнения, притягивающие к себе газ из соседних областей и еще больше усиливающие собственное гравитационное поле. Самоорганизация вещества во Вселенной в конечном итоге привела к возникновению крупномасштабной упорядоченной межгалактической ячеистой структуры, а ее дальнейшая фрагментация дала начало будущим галактикам и звездам.





Если Вам необходимо написание реферата, курсовой или дипломной работы по данной теме, Вы можете

Позвонить:

Ещё из раздела Естествознание

    Задача естественных наук — физики, химии, биологии и других — получение объективных знаний о реальности. Поэтому естествознание стремится к максимально адекватному описанию окружающего мира. Основные утверждения в естественных науках формулируются в ...
      В физике в конце XIX в. господствовало представление, что существует два вида материи: неделимые частички, или атомы, которые обладают массой покоя, и электромагнитное поле, которое четко не локализовано в пространстве, но которое является ...
        Разработанная А. Эйнштейном ранее специальная теория относительности применима для расчета временных и пространственных характеристик объектов, которые находятся в инерциалъных системах отсчета, т. е. двигаются равномерно. Так, первый постулат ...
          До второй половины XIX в. полагали, что неорганические и органические вещества имеют разную природу. Считалось, что органические вещества (сложные соединения, построенные на основе атомов углерода) могут образовываться лишь в результате ...
            Долгое время существовало мнение о том, что способностью к самоорганизации обладают только биологические объекты и системы. После появления компьютеров, самообучающихся программ и возникновения робототехники стало очевидно, что искусственно ...
              На обыденном уровне симметрия понимается как правильное, взаимно соответствующее расположение частей объекта, которое образует пропорциональную, сбалансированную форму В неживой и живой природе можно встретить разные проявления симметрии. ...
                Согласно рациональному мировоззрению любое событие или явление имеет свою причину. Причина всякого события или явления, происходящего с каким-либо телом, может быть понята как результат воздействия со стороны других тел. Поэтому рациональное ...
                  Облик современной цивилизации, повседневная жизнь обыкновенного человека в значительной мере зависят от открытий, которые были сделаны в науках за последние 100 лет. Попробуйте представить себе нашу жизнь без индустрии градостроительства, транспорта ...
                    Принцип относительности движения и покоя Г. Галилея и три закона динамики И. Ньютона являются сутью классической механики, которая была создана в XVII столетии. Основное значение классической механики состоит в том, что на ее основе впервые удалось ...
                      Основными принципами квантовой механика являются принцип неопределенности В. Гейзенберга и принцип дополнительности Н. Бора. Согласно принципу неопределенности невозможно одновременно точно определить местоположение частицы и ее импульс. Чем точнее ...
                        Основные принципы универсального эволюционизма тесно связаны с главными идеями синергетики. Так, в одной из своих работ академик РАН Н. Моисеев пишет: «В последние годы установлено множество фактов, которые поднимают эволюционизм на новый уровень. ...
                          Геометрические свойства пространства. Геометрические свойства пространства изучаются геометрией, первоначально базировавшейся на системе аксиом Евклида. Аксиоматика евклидовой геометрии основывается на представлении пространства в виде плоскости. В ...




                          © 2006-2023 ИП Антонович А.С.
                          +375-29-5017588
                          +375-29-1438110
                                                  
                          zavtrasessiya.com

                          Сайт работает на платформе Nestorclub.com