Вселенная происхождение и строение – 4.2. Вселенная, её происхождение и строение

4.2. Вселенная, её происхождение и строение

Вселенная – это всё, что можно обнаружить на самых далёких расстояниях любыми средствами, включая различные технические устройства. А поскольку техника, движимая нашими потребностями и научным прогрессом, развивается, то меняется и наше представление о Вселенной.

До начала ХIХ столетия источником знания о Вселенной являлись наблюдения за сравнительно небольшой частью нашей галактики в виде ближайших к нам звёздных скоплений. Эта часть и принималась за всю Вселенную. Причём считалось, что Вселенная – это раз и навсегда данное, застывшее образование, подчиняющееся в основном законам механики и существующее вечно. Дальнейшее развитие науки и появление новых мощных средств наблюдения показало, что даже вся наша галактика – это лишь одно из звёздных скоплений, которых во Вселенной существуют миллиарды и кроме сил гравитации и инерции в них действуют и другие силы, относящиеся к электромагнитным, сильным и слабым взаимодействиям.

Применение появившейся в начале ХIХ в. теории относительности А. Эйнштейна позволило российскому учёному Александру Александровичу Фридману (1888-1925) теоретически предсказать возможность нестационарного состояния Вселенной. Его расчёты показывали, что Вселенная может расширяться или сжиматься в зависимости от величины её полной массы. Несколько позднее наблюдения американского астронома Эдвина Паула Хаббла (1889-1953) показали, что при переходе к более далёким звёздам длина излучаемых ими электромагнитных волн закономерно увеличивается. Поскольку из видимых электромагнитных волн наибольшей длиной обладают волны, соответствующие красному свету, обнаруженное явление получило название

красного смещения. Оно, в соответствии с законами физики, означало, что далёкие галактики удаляются от наблюдателя, и чем дальше, тем быстрее.

Данный факт привёл к созданию гипотезы происхождения Вселенной, в результате Большого взрыва. По этой гипотезе считается, что примерно 15-20 млрд лет назад вся материя была сконцентрирована в небольшом объёме. Данный возраст Вселенной определён на основании оценки расстояния до самых далёких галактик (миллиарды световых лет) и скорости их разбегания, которая сравнима со скоростью света. Объём и форму состояния материи до Большого взрыва при современном знании оценить невозможно. Хотя в литературе встречаются разные предположения об объёмах порядка километров или даже размеров атомов. Такие рассуждения, вероятно, мало полезны, поскольку напоминают рассуждениям средневековых схоластов, которые на своих заседаниях бывало по нескольку дней без отдыха, в жарких спорах, с очень серьёзными выражениями на лицах обсуждали такой, например, весьма важный, по их мнению, вопрос: «Сколько чертей может уместиться на острие иглы?»

Для науки вопросы, которые нельзя проверить экспериментально, не имеют смысла. Мы не можем воспроизвести в лаборатории и даже теоретически оценить гравитацию, температуру, давление и прочие условия при концентрации в небольшом объёме таких масс, как вся Вселенная. Неизвестно, как проявляются и существуют ли вообще в этом состоянии силы, обусловливающие гравитационные, электромагнитные, сильные и слабые взаимодействия.

Нужно также принимать во внимание трудности оценки пространственных отношений в данных условиях. В соответствии с теорией относительности в сильных гравитационных полях и при протекании процессов со световыми скоростями искривлённое и сжатое пространство совсем не соответствует тому, что обычно существует в нашем воображении. Например, нельзя говорить о месте, из которого начался разлёт. Нельзя считать, что есть неподвижный центр, от которого остальные галактики удаляются. Это можно показать на модели двумерного пространства в виде раздуваемого шара, на поверхности которого нанесены точки. Эти точки будут одинаково удаляться друг от друга, и невозможно указать, какая из них является центром разбегания. В этой модели рассматриваемое пространство двумерно, центр разбегания находится в третьем измерении. Отличием реальной расширяющейся Вселенной от двумерной модели является то, что она трёхмерна и устройство нашего сознания не позволяет представить центр разбегания в четвёртом измерении. Единственная возможность решения этой проблемы – формулирование её в виде математических формул.

Здесь уместно вспомнить о том, как сам А. Эйнштейн определил суть своей теории, когда его попросили сделать это предельно кратко. По словам Эйнштейна, если раньше, до теории относительности считалось, что после исчезновения материи остаётся пустое пространство, то теперь исчезновение материи означает, что исчезает и пространство.

Помимо наблюдаемого разбегания галактик есть и ещё один существенный факт, который можно трактовать как свидетельство в пользу гипотезы Большого взрыва. Это так называемое

реликтовое излучение. Теоретически оно было предсказано в 1953 г. американским учёным Георгием Антоновичем Гамовым (1904-1968). Его расчёты показывали, что в результате интенсивных взаимодействий на начальных этапах разлёта должно было возникнуть сильное электромагнитное излучение, следы которого могут присутствовать и по сей день. Излучение действительно было обнаружено в 1965 г. американскими учёными Арно Аланом Пензиасом (р.1933) и Робертом Вудроу Уилсоном (р.1936), удостоенными за это открытие Нобелевской премии. Настраивая новый радиотелескоп, эти учёные никак не могли избавиться от мешающего фонового излучения. Дальнейший анализ характера этого излучения показал, что оно постоянно во времени и одинаково по интенсивности во всех направлениях и в разных точках космического пространства, как и предсказывала гипотеза Гамова. Излучение относится к микроволновому радиодиапазону с длиной волны 7,35 см.

Исходное состояние Вселенной, с которого начался разлёт материи и формирование её современных форм, называется

сингулярным. С некоторой определённостью можно сказать, что в этом состоянии не могут существовать такие формы материи, как фотоны, элементарные частицы и атомы, которые составляют основу современной Вселенной.

В настоящее время совместными усилиями многих стран построены дорогостоящие экспериментальные установки, на которых учёные надеются воссоздать некоторые виды высокоэнергетических взаимодействий, подобных взаимодействиям частиц материи во время Большого взрыва.

Состояние в начальные моменты разбегания из-за высоких скоростей и интенсивных взаимодействий материи принято называть горячей Вселенной. В результате взрыва, природа которого пока остаётся загадкой, вступили в действие уже известные нам законы квантовой механики, отвечающие за образование фотонов, элементарных частиц и атомов, начали действовать и законы классической ньютоновой механики.

Самыми простыми по строению являются атомы водорода. Они же в соответствии с законами квантовой механики являются и наиболее устойчивыми. Поэтому атомы водорода образовывались с наибольшими скоростями и составляли на начальных стадиях основную массу Вселенной. В настоящее время их доля определяется величиной около 90 % общего количества атомов.

В условиях горячей Вселенной при движении с громадными скоростями столкновения атомов водорода приводили к разрушению электронных оболочек и объединению ядер. В результате процесса, состоящего из нескольких этапов, четыре протона, из которых два превращаются в нейтроны, образуют ядро гелия – второго элемента таблицы Менделеева. Этот элемент также является очень устойчивым, но уступает по устойчивости водороду и для своего образования требует более сложных процедур. Его доля в современной Вселенной составляет приблизительно 10 %.

Подобным образом могут синтезироваться и атомы остальных элементов, но они гораздо менее устойчивы и эта устойчивость падает с увеличением порядкового номера и массы атома. Время жизни атомов некоторых тяжёлых элементов измеряется долями секунды. Соответственно их встречаемость во Вселенной находится в обратной зависимости от атомарной массы. Суммарная доля всех элементов, без водорода и гелия, не превышает 1 %.

Как и при любом взрывном процессе, представляющем собой сложную совокупность мощных разрывающих импульсов, разлетающееся вещество Вселенной (преимущественно водород) распределялось очень неравномерно. Возникали скопления совершенно разного характера - от отдельных молекул, пылинок, газовых туманностей и пылевых облаков до мелких тел и относительно крупных концентрированных скоплений масс. Крупные скопления, подчиняясь законам гравитации, начинали сжиматься. Конечный результат сжатия определялся величиной сжимающейся массы.

Если масса превышала некоторую критическую величину, например, чуть больше массы самой большой планеты нашей Солнечной системы Юпитера (п.4.5), то гравитационная энергия сжатия, превращаясь в тепло, разогревала космическое тело до млн. градусов. При такой температуре начинаются термоядерные процессы синтеза гелия из водорода, зажигается звезда.

Если же сжимаемая гравитацией масса не очень велика, то разогрев достигает тысяч градусов. Этого не достаточно для начала ядерных реакций и образуется раскалённое, постепенно остывающее тело, обычно спутник звезды (планета) или спутник крупной планеты. У более мелких масс разогрев происходит только в центральной части, они остывают быстрее и также становятся планетами или спутниками планет.

И, наконец, совсем мелкие тела не разогреваются. Малая масса не позволяет им эффективно удерживать летучие водород и гелий, которые рассеиваются за счёт диффузии в космическом пространстве. Этому, в частности, способствует и «выдувание» лёгких молекул «звёздным ветром» (поток быстро летящих элементарных частиц). Поэтому в составе не очень массивных тел преобладают тяжёлые элементы (например, кремний или железо) или простые соединения, например, вода в виде льда. Эти тела, в зависимости от размеров и конкретных условий, становятся кометами, астероидами, мелкими спутниками, образуют кольца обломочного материала вокруг планет или носятся в просторах космоса в виде метеоритов, пока не столкнутся с другими телами или не будут захвачены их гравитацией.

По поводу дальнейшей судьбы расширяющейся Вселенной пока нельзя дать окончательного ответа, поскольку не известна точная масса и средняя плотность материи. Расчёты показывают, что в зависимости от принимаемой величины массы можно ожидать как бесконечное разбегание галактик, так и постепенное замедление расширения под действием гравитации с последующим переходом к сжатию. Второй вариант позволяет выдвинуть гипотезу, в соответствии с которой в масштабе сотен миллиардов лет Вселенную можно рассматривать как пульсирующую систему, периодически возвращающуюся в сингулярные состояния, с последующими взрывами и расширениями.

studfiles.net

Вселенная, её происхождение и строение

Вселенная – это всё, что можно обнаружить на самых далёких расстояниях любыми средствами, включая различные технические устройства. А поскольку техника, движимая нашими потребностями и научным прогрессом, развивается, то меняется и наше представление о Вселенной.

До начала ХIХ столетия источником знания о Вселенной являлись наблюдения за сравнительно небольшой частью нашей галактики в виде ближайших к нам звёздных скоплений. Эта часть и принималась за всю Вселенную. Причём считалось, что Вселенная – это раз и навсегда данное,  застывшее образование, подчиняющееся в основном законам механики и существующее вечно. Дальнейшее развитие науки и появление новых мощных средств наблюдения показало, что даже вся наша галактика – это лишь одно из звёздных скоплений, которых во Вселенной существуют миллиарды и кроме сил гравитации и инерции в них действуют и другие силы, относящиеся к электромагнитным, сильным и слабым взаимодействиям.

Применение появившейся в начале ХIХ в. теории относительности А. Эйнштейна позволило российскому учёному Александру Александровичу Фридману (1888-1925) теоретически предсказать возможность нестационарного состояния Вселенной. Его расчёты показывали, что Вселенная может расширяться или сжиматься в зависимости от величины её полной массы. Несколько позднее наблюдения американского астронома Эдвина Паула Хаббла (1889-1953) показали, что при переходе к более далёким звёздам длина излучаемых ими электромагнитных волн закономерно увеличивается. Поскольку из видимых электромагнитных волн наибольшей длиной обладают волны, соответствующие красному свету, обнаруженное явление получило название красного смещения. Оно, в соответствии с законами физики, означало, что далёкие галактики удаляются от наблюдателя, и чем дальше, тем быстрее.

Данный факт привёл к созданию гипотезы происхождения Вселенной, в результате Большого взрыва. По этой гипотезе считается, что примерно 15-20 млрд лет назад вся материя была сконцентрирована в небольшом объёме. Данный возраст Вселенной определён на основании оценки расстояния до самых далёких галактик (миллиарды световых лет) и скорости их разбегания, которая сравнима со скоростью света. Объём и форму состояния материи до Большого взрыва при современном знании оценить невозможно. Хотя в литературе встречаются разные предположения об объёмах порядка километров или даже размеров атомов. Такие рассуждения, вероятно, мало полезны, поскольку напоминают рассуждениям средневековых схоластов, которые на своих заседаниях бывало по нескольку дней без отдыха, в жарких спорах, с очень серьёзными выражениями на лицах обсуждали такой, например, весьма важный, по их мнению, вопрос: «Сколько чертей может уместиться на острие иглы?»

Для науки вопросы, которые нельзя проверить экспериментально, не имеют смысла. Мы не можем воспроизвести в лаборатории и даже теоретически оценить гравитацию, температуру, давление и прочие условия при концентрации в небольшом объёме таких масс, как вся Вселенная. Неизвестно, как проявляются и существуют ли вообще в этом состоянии силы, обусловливающие гравитационные, электромагнитные, сильные и слабые взаимодействия.

Нужно также принимать во внимание трудности оценки пространственных отношений в данных условиях. В соответствии с теорией относительности в сильных гравитационных полях и при протекании процессов со световыми скоростями искривлённое и сжатое  пространство совсем не соответствует тому, что обычно существует в нашем воображении. Например, нельзя говорить о месте, из которого начался разлёт. Нельзя считать, что есть неподвижный центр, от которого остальные галактики удаляются. Это можно показать на модели двумерного пространства в виде раздуваемого шара, на поверхности которого нанесены точки. Эти точки будут одинаково удаляться друг от друга, и невозможно указать, какая из них является центром разбегания. В этой модели рассматриваемое пространство двумерно, центр разбегания находится в третьем измерении. Отличием реальной расширяющейся Вселенной от двумерной модели является то, что она трёхмерна и устройство нашего сознания не позволяет представить центр разбегания в четвёртом измерении. Единственная возможность решения этой проблемы – формулирование её в виде математических формул.

Здесь уместно вспомнить о том, как сам А. Эйнштейн определил суть своей теории, когда его попросили сделать это предельно кратко. По словам Эйнштейна, если раньше, до теории относительности считалось, что после исчезновения материи остаётся пустое пространство, то теперь исчезновение материи означает, что исчезает и пространство.

Помимо наблюдаемого разбегания галактик есть и ещё один существенный факт, который можно трактовать как свидетельство в пользу гипотезы Большого взрыва. Это так называемое реликтовое излучение. Теоретически оно было предсказано в 1953 г. американским учёным Георгием Антоновичем Гамовым (1904-1968). Его расчёты показывали, что в результате интенсивных взаимодействий на начальных этапах разлёта должно было возникнуть сильное электромагнитное излучение, следы которого могут присутствовать и по сей день. Излучение действительно было обнаружено в 1965 г. американскими учёными Арно Аланом Пензиасом (р.1933) и Робертом Вудроу Уилсоном (р.1936), удостоенными за это открытие Нобелевской премии. Настраивая новый радиотелескоп, эти учёные никак не могли избавиться от мешающего фонового излучения. Дальнейший анализ характера этого излучения показал, что оно постоянно во времени и одинаково по интенсивности во всех направлениях и в разных точках космического пространства, как и предсказывала гипотеза Гамова. Излучение относится к микроволновому радиодиапазону с длиной волны 7,35 см.

Исходное состояние Вселенной, с которого начался разлёт материи и формирование её современных форм, называется сингулярным. С некоторой определённостью можно сказать, что в этом состоянии не могут существовать такие формы материи, как фотоны, элементарные частицы и атомы, которые составляют основу современной Вселенной.

В настоящее время совместными усилиями многих стран построены дорогостоящие экспериментальные установки, на которых учёные надеются воссоздать некоторые виды высокоэнергетических взаимодействий, подобных взаимодействиям частиц материи во время Большого взрыва.

Состояние в начальные моменты разбегания из-за высоких скоростей и интенсивных взаимодействий материи принято называть горячей Вселенной. В результате взрыва, природа которого пока остаётся загадкой, вступили в действие уже известные нам законы квантовой механики, отвечающие за образование фотонов, элементарных частиц и атомов, начали действовать и законы классической ньютоновой механики.

Самыми простыми по строению являются атомы водорода. Они же в соответствии с законами квантовой механики являются и наиболее устойчивыми. Поэтому атомы водорода образовывались с наибольшими скоростями и составляли на начальных стадиях основную массу Вселенной. В настоящее время их доля определяется величиной около 90 % общего количества атомов.

В условиях горячей Вселенной при движении с громадными скоростями столкновения атомов водорода приводили к разрушению электронных оболочек и объединению ядер. В результате процесса, состоящего из нескольких этапов, четыре протона, из которых два превращаются в нейтроны, образуют ядро гелия – второго элемента таблицы Менделеева. Этот элемент также является очень устойчивым, но уступает по устойчивости водороду и для своего образования требует более сложных процедур. Его доля в современной Вселенной составляет приблизительно 10 %.

Подобным образом могут синтезироваться и атомы остальных элементов, но они гораздо менее устойчивы и эта устойчивость падает с увеличением порядкового номера и массы атома. Время жизни атомов некоторых тяжёлых элементов измеряется долями секунды. Соответственно их встречаемость во Вселенной находится в обратной зависимости от атомарной массы. Суммарная доля всех элементов, без водорода и гелия, не превышает 1 %.

Как и при любом взрывном процессе, представляющем собой сложную совокупность мощных разрывающих импульсов, разлетающееся вещество Вселенной (преимущественно водород) распределялось очень неравномерно. Возникали скопления совершенно разного характера - от отдельных молекул, пылинок, газовых туманностей и пылевых облаков до мелких тел и относительно крупных концентрированных скоплений масс. Крупные скопления, подчиняясь законам гравитации, начинали сжиматься. Конечный результат сжатия определялся величиной сжимающейся массы.

Если масса превышала некоторую критическую величину, например, чуть больше массы самой большой планеты нашей Солнечной системы Юпитера (п.4.5), то гравитационная энергия сжатия, превращаясь в тепло, разогревала космическое тело до млн. градусов. При такой температуре начинаются термоядерные процессы синтеза гелия из водорода, зажигается звезда.

Если же сжимаемая гравитацией масса не очень велика, то разогрев достигает тысяч градусов. Этого не достаточно для начала ядерных реакций и образуется раскалённое, постепенно остывающее тело, обычно спутник звезды (планета) или спутник крупной планеты. У более мелких масс разогрев происходит только в центральной части, они остывают быстрее и также становятся планетами или спутниками планет.

И, наконец, совсем мелкие тела не разогреваются. Малая масса не позволяет им эффективно удерживать летучие водород и гелий, которые рассеиваются за счёт диффузии в космическом пространстве. Этому, в частности, способствует и «выдувание» лёгких молекул «звёздным ветром» (поток быстро летящих элементарных частиц). Поэтому в составе не очень массивных тел преобладают тяжёлые элементы (например, кремний или железо) или простые соединения, например, вода в виде льда. Эти тела, в зависимости от размеров и конкретных условий, становятся кометами, астероидами, мелкими спутниками, образуют кольца обломочного материала вокруг планет или носятся в просторах космоса в виде метеоритов, пока не столкнутся с другими телами или не будут захвачены  их гравитацией.

По поводу дальнейшей судьбы расширяющейся Вселенной пока нельзя дать окончательного ответа, поскольку не известна точная масса и средняя плотность материи. Расчёты показывают, что в зависимости от принимаемой величины массы можно ожидать как бесконечное разбегание галактик, так и постепенное замедление расширения под действием гравитации с последующим переходом к сжатию. Второй вариант позволяет выдвинуть гипотезу, в соответствии с которой в масштабе сотен миллиардов лет Вселенную можно рассматривать как пульсирующую систему, периодически возвращающуюся в сингулярные состояния, с последующими взрывами и расширениями.

students-library.com

Лекция - Вселенная, её происхождение и строение

 

Вселенная – это всё, что можно обнаружить на самых далёких расстояниях любыми средствами, включая различные технические устройства. А поскольку техника, движимая нашими потребностями и научным прогрессом, развивается, то меняется и наше представление о Вселенной.

До начала ХIХ столетия источником знания о Вселенной являлись наблюдения за сравнительно небольшой частью нашей галактики в виде ближайших к нам звёздных скоплений. Эта часть и принималась за всю Вселенную. Причём считалось, что Вселенная – это раз и навсегда данное, застывшее образование, подчиняющееся в основном законам механики и существующее вечно. Дальнейшее развитие науки и появление новых мощных средств наблюдения показало, что даже вся наша галактика – это лишь одно из звёздных скоплений, которых во Вселенной существуют миллиарды и кроме сил гравитации и инерции в них действуют и другие силы, относящиеся к электромагнитным, сильным и слабым взаимодействиям.

Применение появившейся в начале ХIХ в. теории относительности А. Эйнштейна позволило российскому учёному Александру Александровичу Фридману (1888-1925) теоретически предсказать возможность нестационарного состояния Вселенной. Его расчёты показывали, что Вселенная может расширяться или сжиматься в зависимости от величины её полной массы. Несколько позднее наблюдения американского астронома Эдвина Паула Хаббла (1889-1953) показали, что при переходе к более далёким звёздам длина излучаемых ими электромагнитных волн закономерно увеличивается. Поскольку из видимых электромагнитных волн наибольшей длиной обладают волны, соответствующие красному свету, обнаруженное явление получило название красного смещения. Оно, в соответствии с законами физики, означало, что далёкие галактики удаляются от наблюдателя, и чем дальше, тем быстрее.

Данный факт привёл к созданию гипотезы происхождения Вселенной, в результате Большого взрыва. По этой гипотезе считается, что примерно 15-20 млрд лет назад вся материя была сконцентрирована в небольшом объёме. Данный возраст Вселенной определён на основании оценки расстояния до самых далёких галактик (миллиарды световых лет) и скорости их разбегания, которая сравнима со скоростью света. Объём и форму состояния материи до Большого взрыва при современном знании оценить невозможно. Хотя в литературе встречаются разные предположения об объёмах порядка километров или даже размеров атомов. Такие рассуждения, вероятно, мало полезны, поскольку напоминают рассуждениям средневековых схоластов, которые на своих заседаниях бывало по нескольку дней без отдыха, в жарких спорах, с очень серьёзными выражениями на лицах обсуждали такой, например, весьма важный, по их мнению, вопрос: «Сколько чертей может уместиться на острие иглы?»

Для науки вопросы, которые нельзя проверить экспериментально, не имеют смысла. Мы не можем воспроизвести в лаборатории и даже теоретически оценить гравитацию, температуру, давление и прочие условия при концентрации в небольшом объёме таких масс, как вся Вселенная. Неизвестно, как проявляются и существуют ли вообще в этом состоянии силы, обусловливающие гравитационные, электромагнитные, сильные и слабые взаимодействия.

Нужно также принимать во внимание трудности оценки пространственных отношений в данных условиях. В соответствии с теорией относительности в сильных гравитационных полях и при протекании процессов со световыми скоростями искривлённое и сжатое пространство совсем не соответствует тому, что обычно существует в нашем воображении. Например, нельзя говорить о месте, из которого начался разлёт. Нельзя считать, что есть неподвижный центр, от которого остальные галактики удаляются. Это можно показать на модели двумерного пространства в виде раздуваемого шара, на поверхности которого нанесены точки. Эти точки будут одинаково удаляться друг от друга, и невозможно указать, какая из них является центром разбегания. В этой модели рассматриваемое пространство двумерно, центр разбегания находится в третьем измерении. Отличием реальной расширяющейся Вселенной от двумерной модели является то, что она трёхмерна и устройство нашего сознания не позволяет представить центр разбегания в четвёртом измерении. Единственная возможность решения этой проблемы – формулирование её в виде математических формул.

Здесь уместно вспомнить о том, как сам А. Эйнштейн определил суть своей теории, когда его попросили сделать это предельно кратко. По словам Эйнштейна, если раньше, до теории относительности считалось, что после исчезновения материи остаётся пустое пространство, то теперь исчезновение материи означает, что исчезает и пространство.

Помимо наблюдаемого разбегания галактик есть и ещё один существенный факт, который можно трактовать как свидетельство в пользу гипотезы Большого взрыва. Это так называемое реликтовое излучение. Теоретически оно было предсказано в 1953 г. американским учёным Георгием Антоновичем Гамовым (1904-1968). Его расчёты показывали, что в результате интенсивных взаимодействий на начальных этапах разлёта должно было возникнуть сильное электромагнитное излучение, следы которого могут присутствовать и по сей день. Излучение действительно было обнаружено в 1965 г. американскими учёными Арно Аланом Пензиасом (р.1933) и Робертом Вудроу Уилсоном (р.1936), удостоенными за это открытие Нобелевской премии. Настраивая новый радиотелескоп, эти учёные никак не могли избавиться от мешающего фонового излучения. Дальнейший анализ характера этого излучения показал, что оно постоянно во времени и одинаково по интенсивности во всех направлениях и в разных точках космического пространства, как и предсказывала гипотеза Гамова. Излучение относится к микроволновому радиодиапазону с длиной волны 7,35 см.

Исходное состояние Вселенной, с которого начался разлёт материи и формирование её современных форм, называется сингулярным. С некоторой определённостью можно сказать, что в этом состоянии не могут существовать такие формы материи, как фотоны, элементарные частицы и атомы, которые составляют основу современной Вселенной.

В настоящее время совместными усилиями многих стран построены дорогостоящие экспериментальные установки, на которых учёные надеются воссоздать некоторые виды высокоэнергетических взаимодействий, подобных взаимодействиям частиц материи во время Большого взрыва.

Состояние в начальные моменты разбегания из-за высоких скоростей и интенсивных взаимодействий материи принято называть горячей Вселенной. В результате взрыва, природа которого пока остаётся загадкой, вступили в действие уже известные нам законы квантовой механики, отвечающие за образование фотонов, элементарных частиц и атомов, начали действовать и законы классической ньютоновой механики.

Самыми простыми по строению являются атомы водорода. Они же в соответствии с законами квантовой механики являются и наиболее устойчивыми. Поэтому атомы водорода образовывались с наибольшими скоростями и составляли на начальных стадиях основную массу Вселенной. В настоящее время их доля определяется величиной около 90 % общего количества атомов.

В условиях горячей Вселенной при движении с громадными скоростями столкновения атомов водорода приводили к разрушению электронных оболочек и объединению ядер. В результате процесса, состоящего из нескольких этапов, четыре протона, из которых два превращаются в нейтроны, образуют ядро гелия – второго элемента таблицы Менделеева. Этот элемент также является очень устойчивым, но уступает по устойчивости водороду и для своего образования требует более сложных процедур. Его доля в современной Вселенной составляет приблизительно 10 %.

Подобным образом могут синтезироваться и атомы остальных элементов, но они гораздо менее устойчивы и эта устойчивость падает с увеличением порядкового номера и массы атома. Время жизни атомов некоторых тяжёлых элементов измеряется долями секунды. Соответственно их встречаемость во Вселенной находится в обратной зависимости от атомарной массы. Суммарная доля всех элементов, без водорода и гелия, не превышает 1 %.

Как и при любом взрывном процессе, представляющем собой сложную совокупность мощных разрывающих импульсов, разлетающееся вещество Вселенной (преимущественно водород) распределялось очень неравномерно. Возникали скопления совершенно разного характера — от отдельных молекул, пылинок, газовых туманностей и пылевых облаков до мелких тел и относительно крупных концентрированных скоплений масс. Крупные скопления, подчиняясь законам гравитации, начинали сжиматься. Конечный результат сжатия определялся величиной сжимающейся массы.

Если масса превышала некоторую критическую величину, например, чуть больше массы самой большой планеты нашей Солнечной системы Юпитера (п.4.5), то гравитационная энергия сжатия, превращаясь в тепло, разогревала космическое тело до млн градусов. При такой температуре начинаются термоядерные процессы синтеза гелия из водорода, зажигается звезда.

Если же сжимаемая гравитацией масса не очень велика, то разогрев достигает тысяч градусов. Этого не достаточно для начала ядерных реакций и образуется раскалённое, постепенно остывающее тело, обычно спутник звезды (планета) или спутник крупной планеты. У более мелких масс разогрев происходит только в центральной части, они остывают быстрее и также становятся планетами или спутниками планет.

И, наконец, совсем мелкие тела не разогреваются. Малая масса не позволяет им эффективно удерживать летучие водород и гелий, которые рассеиваются за счёт диффузии в космическом пространстве. Этому, в частности, способствует и «выдувание» лёгких молекул «звёздным ветром» (поток быстро летящих элементарных частиц). Поэтому в составе не очень массивных тел преобладают тяжёлые элементы (например, кремний или железо) или простые соединения, например, вода в виде льда. Эти тела, в зависимости от размеров и конкретных условий, становятся кометами, астероидами, мелкими спутниками, образуют кольца обломочного материала вокруг планет или носятся в просторах космоса в виде метеоритов, пока не столкнутся с другими телами или не будут захвачены их гравитацией.

По поводу дальнейшей судьбы расширяющейся Вселенной пока нельзя дать окончательного ответа, поскольку не известна точная масса и средняя плотность материи. Расчёты показывают, что в зависимости от принимаемой величины массы можно ожидать как бесконечное разбегание галактик, так и постепенное замедление расширения под действием гравитации с последующим переходом к сжатию. Второй вариант позволяет выдвинуть гипотезу, в соответствии с которой в масштабе сотен миллиардов лет Вселенную можно рассматривать как пульсирующую систему, периодически возвращающуюся в сингулярные состояния, с последующими взрывами и расширениями.

 

www.ronl.ru

Строение Вселенной

Прежде чем ответить на вопрос о происхождении отдельных небесных тел и их систем, нужно в немногих словах рассказать о строении Вселенной.

Все звезды, видимые нами в темную безлунную ночь, составляют единую звездную систему, которая называется Галактикой. Наше Солнце тоже входит в эту огромную звездную семью, большинство звезд находится очень далеко от нас. Они сливаются в сплошную светящуюся полосу, которую мы называем Млечным путем. Его в безлунную ночь можно видеть на небе.

Мы видим нашу Галактику изнутри, потому что находимся в ней. Но если бы мы имели возможность взглянуть на нее откуда-нибудь со стороны, то мы увидели бы, что она по форме своей напоминает чечевицу или линзу, заполненную звездами. Звезды группируются преимущественно вблизи средней плоскости этой чечевицы.

В состав Галактики входит около 10 миллиардов звезд, и свет идет от одного ее края до другого в течение 100 тысяч лет. Напомним, что скорость света составляет 300 000 километров в секунду.

По краям этой звездной системы, как осколки, окружающие большую льдину, расположены отдельные звездные кучи. Иногда тесные кучи звезд имеют форму шара. Это так называемые шаровые звездные кучи. Но есть и другие, с меньшим количеством звезд и менее правильные по форме. Они то там, то тут разбросаны в толще Галактики. Таким образом, пространство внутри Галактики заполнено звездами неравномерно: в одних местах они образуют сгущения, похожие на облака, в других же более разрежены.

Наша солнечная система хотя и входит в состав Галактики, но расположена довольно далеко от ее центра, ближе к ее краю. Планета Земля — это одна из небольших планет, являющихся спутниками Солнца и образующая вместе с ними, с Солнцем и со спутниками планет (например, Луной) то, что называется солнечной системой. Около нашей Земли обращается единственный ее спутник—Луна Она значительно меньше Земли. Чтобы уравновесить земной шар, нужно было бы положить на чашку весов 80 лун. Расстояние от Земли до Луны равно 30 земным поперечникам. Однако отдаленность других небесных тел друг от друга во много-много раз превышает их размеры. Вот какими безднами отделены друг от друга различные мировые образования.

Солнце, около которого вместе с Луной обращается Земля, отстоит от нас на 150 миллионов километров. Вокруг него почти в той же самой плоскости, что и Земля, обращаются другие, подобные Земле планеты. И чем дальше от Солнца они находятся, тем медленнее их обращение, тем больше времени требует полный оборот их около Солнца.

Когда мы говорим: «планеты, подобные Земле», то подразумеваем, что это сходные с ней по внешнему виду небесные тела, остывшие, по крайней мере, с поверхности и потому не излучающие собственного света. Они освещаются и согреваются светом Солнца. Некоторые из этих планет, например Меркурий и Марс, меньше Земли, Венера — одного размера с Землей, Сатурн — больше в 9 раз, Юпитер — в 11. Все планеты вращаются вокруг Солнца по путям, похожим на окружности, по несколько вытянутым и называемым эллипсами.

Вокруг некоторых планет обращаются их спутники, их луны. Юпитер, к примеру, имеет 11 спутников. Таким образам, он представляет собой как бы маленькое подобие солнечной системы.

Границей солнечной системы можно считать путь (орбиту) самой далекой из планет — Плутона, открытого всего лишь 15 лет тому назад. Эта планета отстоит от Солнца в 40 раз дальше, чем Земля.

Остальные небесные светила — звезды и туманности — находятся далеко за пределами солнечной системы. Каждая звезда — это раскаленный, светящийся собственным светом газовый шар. Ближайшая звезда так далека, что свет от нее достигает Земли только через четыре года. Если бы от такой звезды проложили к Земле железную дорогу и пустили по ней курьерский поезд, идущий без остановок со скоростью 100 километров в час, то он добрался бы до Земли только через 40 миллионов лет. От других звезд свет достигает нашей планеты через сотни, тысячи и даже через миллионы лет. Эти далекие солнца, но всей вероятности, также являются центрами других солнечных систем.

Наша звездная система, Галактика, «малой частью которой является солнечная система, — не единственная во вселенной. За пределами нашей Галактики обнаружено великое множество других таких же грандиозных звездных систем. Они также называются галактиками. Большинство из них имеет спиральную форму. Звезды в них расположены так, что образуют спиральные ветви, или рукава, закрученные, как часовая пружина, вокруг центрального скопления звезд — ядра.

Звездное строение туманностей мы изучаем по фотографиям, полученным с помощью больших телескопов. В иных случаях звездное строение обнаруживается только на краях туманностей, которые всегда более разрежены, чем ядро. Но бывает и так, что мы видим сплошную туманность, и у нас нет уверенности, что она целиком состоит из звезд. Может быть, мы не различаем их потому, что вследствие огромной отдаленности от нас они сливаются в сплошную светящуюся массу.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

www.activestudy.info

Происхождение Вселенной

Реферат по концепции современного естествознания

Выполнил: студент гр. БЗ-101 Ларина А. Б.

Всероссийская государственная налоговая академия при Минфине РФ

Москва 2006

Введение

Вселенная – это весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития. Часть Вселенной, охваченная астрономическими наблюдениями, называется Метагалактикой, или нашей Вселенной. Размеры метагалактики очень велики: радиус космологического горизонта составляет 15-20 млрд. световых лет.

Космология – один из тех разделов естествознания, которые всегда находятся на стыке наук. Строение и эволюция Вселенной изучаются космологией. Космология использует достижения и методы физики, математики, философии. Предмет космологии – весь окружающий нас мегамир, вся «большая Вселенная», и задача состоит в описании наиболее общих свойств, строения и эволюции вселенной.

Современная астрономия не только открыла грандиозный мир галактик, но и обнаружила уникальные явления: расширение Метагалактики, космическую распространенность химических элементов, реликтовое излучение, свидетельствующие о том, что Вселенная непрерывно развивается.

С эволюцией структуры Вселенной связано возникновение скоплений галактик, обособление и формирование звезд и галактик, образование планет и их спутников. Сама Вселенная возникла примерно 20 млрд. лет назад из некоего плотного и горячего протовещества. Существует точка зрения, что с самого начала протовещество с гигантской скоростью начало расширятся. На начальной стадии это плотное вещество разлеталось во всех направлениях и представляло собой однородную бурлящую смесь неустойчивых, постоянно распадающихся при столкновении частиц. Остывая и взаимодействуя на протяжении миллионов лет, вся эта масса рассеянного в пространстве вещества концентрировалась в большие и малые газовые образования, которые в течение сотен миллионов лет, сближаясь и сливаясь, превращались в громадные комплексы. В этих комплексах, в свою очередь возникали более плотные участки – там впоследствии и образовались звезды и даже целые галактики.

В результате гравитационной нестабильности в разных зонах образовавшихся галактик могут сформироваться плотные «протозвездные образования» с массами, близкими к массе Солнца. Начавшийся процесс сжатия будет ускоряться под влиянием собственного поля тяготения. Процесс этот сопровождает свободное падение частиц облака к его центру – происходит гравитационное сжатие. В центре облака образуется уплотнение, состоящее из молекулярного водорода и гелия. Возрастание плотности и температуры в центре приводит к распаду молекул на атомы, ионизации атомов и образованию плотного ядра протозвезды.

Существует гипотеза о цикличности состояния Вселенной. Когда-то возникнув из сверхплотного сгустка материи, Вселенная, возможно, уже в первом цикле породила внутри себя миллиарды звездных систем и планет. Н затем Вселенная начинает стремиться к тому состоянию, с которого начиналась история цикла. В конце концов вещество Вселенной возвращается в первоначальное сверхплотное состояние, уничтожив всю жизнь, попавшуюся на пути. И так повторяется каждый раз, в каждом цикле на протяжении вечности.

К началу 30-х годов ХХ в. сложилось мнение, что главные составляющие Вселенной - галактики, каждая из которых в среднем состоит из 100 млрд. звезд. Солнце вместе с планетной системой входит в нашу Галактику, основную массу звезд которой мы наблюдаем в форме Млечного Пути. Кроме звезд и планет, Галактика содержит значительное количество разреженных газов и космической пыли.

Образование Вселенной.

Конечна или бесконечна Вселенная, какая у нее геометрия – эти и многие другие вопросы связаны с эволюцией Вселенной, в частности с наблюдаемым расширением. Если скорость «разлета» галактик увеличится на 75 км/с на каждый миллион парсек, то экстраполяция к прошлому приводит к удивительному результату: примерно 10-20 млрд. лет назад вся Вселенная была сосредоточена в очень маленькой области. Многие ученые считают, что в то время плотность Вселенной была такая же, как у атомного ядра: Вселенная представляла собой одну гигантскую «ядерную каплю». По каким-то причинам эта «капля» пришла в неустойчивое состояние и взорвалась. Последствия этого взрыва мы наблюдаем сейчас как системы галактик.

При данной оценке времени образования Вселенной предполагалось, что наблюдаемая нами сейчас картина разлета галактик происходила с одинаковой скоростью и в сколь угодно далеком прошлом. А именно на таком предположении и основана гипотеза первичной Вселенной – гигантской «ядерной капли», пришедшей в состояние неустойчивости.

В настоящее время космологи предполагают, что Вселенная не расширялась «от точки до точки», а как бы пульсирует между конечными пределами плотности. Это означает, что в прошлом скорость разлета галактик была меньше, чем сейчас, а еще раньше система галактик сжималась, т. е. Галактики приближались друг к другу с тем большей скоростью, чем большее расстояние их разделяло. Современная космология располагает рядом аргументов в пользу картины «пульсирующей Вселенной». Такие аргументы носят чисто математический характер; главнейший из них – необходимость учета реально существующей неоднородности Вселенной. Решить вопрос, какая из двух гипотез справедлива, мы сейчас не можем. Потребуется огромная работа, чтобы решить эту одну из важнейших проблем космологии.

Современная космология возникла в начале ХХ в. после создания релятивистской теории тяготения. Первая релятивистская модель, основанная на новой теории тяготения и претендующая на описание всей Вселенной, была построена А. Эйнштейном в 1917 г. Однако она описывала статическую Вселенную и, как показали астрофизические наблюдения, оказалось неверной.

В 1922-1924 гг. советским математиком А.А. Фридманом были предложены общие уравнения для описания всей Вселенной, меняющейся с течением времени. Звездные системы не могут находиться в среднем на неизменных расстояниях друг от друга. Они должны либо удаляться, либо сближаться. Такой результат – неизбежное следствие наличия сил тяготения, которые главенствуют в космических масштабах. Вывод Фридмана означал, что Вселенная должна либо расширятся, либо сжиматься. Отсюда следовал пересмотр общих представлений о Вселенной. В 1929 г. американский астроном Э. Хаббл (1889-1953) с помощью астрофизических наблюдений открыл расширение Вселенной, подтверждающее правильность выводов Фридмана.

Модели Фридмана служат основой всего последующего развития космологии. Они описывают механическую картину движения огромных масс Вселенной и ее глобальную структуру. Если прежние космологические построения призваны описывать наблюдаемую теперь структуру Вселенной с неизменным в среднем движением миров в ней, то модели Фридмана по своей сути были эволюционными, связывали сегодняшнее состояние Вселенной с ее предыдущей историей. Из этой теории следует, что в далеком прошлом Вселенная была совсем не похожа на наблюдаемую нами сегодня. Тогда не было ни отдельных небесных тел, ни их систем, все вещество было почти однородным, очень плотным, быстро расширялось. Только значительно позже из такого вещества возникли галактики и их скопления.

Начиная с конца 40-х годов нашего века, все большее внимание в космологии привлекает физика процессов на разных этапах космологического расширения. В выдвинутой в это время Г.А. Гамовым теории горячей Вселенной рассматривались ядерные реакции, протекавшие в самом начале расширения Вселенной в очень плотном веществе. При этом предполагалось, что температура вещества была велика и падала с расширением Вселенной. Теория предсказывала, что вещество, из которого формировались первые звезды и галактики, должно состоять в основном из водорода (75%) и гелия (25%), примесь других химических элементов незначительна. Другой вывод теории – в сегодняшней Вселенной должно существовать слабое электромагнитное излучение, оставшееся от эпохи большой плотности и температуры вещества. Такое излучение в ходе расширения Вселенной было названо реликтовым излучением.

Тогда же появились принципиально новые наблюдательные возможности в космологии: возникла радиоастрономия, расширились возможности оптической астрономии. Сейчас Вселенная вплоть до расстояний в несколько парсек исследуется разными методами.

На современном этапе в развитии космологии интенсивно исследуется проблема начала космологического расширения, когда плотности материи и энергии частиц были огромными. Руководящими идеями являются новые открытия в физике взаимодействия элементарных частиц при очень больших энергиях. При этом рассматривается глобальная эволюция Вселенной. Сегодня эволюция Вселенной всесторонне обосновывается многочисленными астрофизическими наблюдениями, которые опираются на теоретический базис всей физики.

Строение Галактики. Виды Галактик.

Окружающие Солнце звезды и само Солнце составляют малую часть гигантского скопления звезд и туманностей, которую называют Галактикой. Галактика имеет довольно сложную структуру. Существенная часть звезд в Галактике находится в гигантском диске диаметром примерно 100 тыс. и толщиной около 1500 световых лет. В этом диске насчитывается более сотни миллиардов звезд самых различных видов. Наше Солнце – одна из таких звезд, находящихся на периферии Галактики вблизи ее экваториальной плоскости.

Звезды и туманности в пределах Галактики движутся довольно сложным образом: они участвуют во вращении Галактики вокруг оси, перпендикулярной ее экваториальной плоскости. Различные участки Галактики имеют различные периоды вращения.

Звезды удалены друг от друга на огромные расстояния и практически изолированы друг от друга. Они практически не сталкиваются, хотя движение каждой из них определяется полем силы тяготения, создаваемым всеми звездами Галактики.

mirznanii.com

Происхождение и строение нашей вселенной : Астрономия

Наша вселенная, относительно субъективного геометрического восприятия, может представлять собой семимерную метрическую структуру и оказывать влияние на часть метрики восьмимерного пространства. Семимерная метрическая структура вселенной, может представлять собой бесконечное количество шестимерных деформированных шаров различного размера, наложенных друг на друга в семимерном пространстве. Какую-либо шестимерную метрическую структуру вселенной из бесконечного количества наложенных шестимерных структур в семимерном пространстве, относительной данной концепции, мы можем считать вселенной в какой-либо момент времени своего существования. Мы можем сделать вывод о том, что семимерная метрическая структура вселенной, прогибается, в восьмимерное пространство, в тех координатах, где она существует. Относительно субъективного геометрического восприятия, в восьмимерном пространстве может быть возможным наблюдение вселенной сразу во все моменты её существования, а в шестимерном пространстве, только в какой-либо определённый момент времени. Допустим, что внутри вселенной обладающей метрикой, которая анализируется в данной концепции, существует какой-либо объект, обладающий субъективным геометрическим восприятием трёхмерного пространства. Относительно восприятия данного объекта, трёхмерное пространство может расширяться. Относительно субъективного геометрического восприятия восьмимерного пространства, этот объект, может быть, протянут по спирали в семимерном пространстве, вдоль возрастания метрических размеров деформированных шестимерных шаров. Относительно субъективного геометрического восприятия восьмимерного пространства, объект внутри данной вселенной не может производить какое-либо движение и существует вечно. Относительно субъективного геометрического восприятия трёхмерного пространства, объект внутри данной вселенной, может производить какое-либо движение. Данное свойство, мы можем назвать “псевдоусловность”. Относительно данной геометрической модели, мы можем проанализировать возможное происхождение нашей вселенной. Для описания данного процесса мы можем использовать субъективное геометрическое восприятие шестимерного пространства. Допустим, что вы человек, который наблюдает за тем, как возникает подобная вселенная, и вы обладаете шестимерным геометрическим восприятием пространства. Вы можете увидеть, как метрика пространства постоянно и волнообразно изменяется. Немного позже, вы можете увидеть, что пространство сжалось, и в месте сжатия появилась материальная частица, которая состоит из части пространства замкнутого на своём контуре. Мы можем назвать данную частицу “девелион”. Теперь, вы можете увидеть, что девелионов становится больше, а часть пространства, в котором, они существуют, начинает искривляться и тоже замыкается на своём контуре. Немного позже, вы можете увидеть как замкнутое шестимерное пространство, расширяется с нарастающим ускорением, а количество девелионов становится ещё больше. Ещё позже, вы можете увидеть, как девелионы начинают объединяться в какие-либо группы, а новые девелионы уже не возникают. Наблюдая за этими процессами дальше, вы можете увидеть, как совокупности девелионов сцепляются, образуя физические поля и элементарные частицы. Далее, вы можете увидеть, как возникают первые атомы, молекулы и как происходят первые термоядерные реакции, создавая первые звёзды. Теперь, допустим, что вы человек, который наблюдает за подобной вселенной, и вы обладаете восьмимерным геометрическим восприятием пространства. Вы можете увидеть вселенную без каких-либо изменений и сразу во все моменты её существования. Допустим, что количество вселенных бесконечно велико, и все они обладают различными метрическими характеристиками. Пространство, в котором существуют вселенные, мы можем назвать “зона флюктуации”. Относительно данной концепции, мы можем сделать вывод о том, что зона флюктуации может обладать бесконечной размерностью и бесконечными метрическими характеристиками.

-- Пт май 14, 2010 16:26:36 --

Относительно концепции происхождения нашей вселенной, которая рассматривается в статье “происхождение и строение нашей вселенной”, мы можем рассчитать примерный возраст нашей вселенной. Относительно данной концепции, возможно сделать вывод о том, что по причине возрастающего искривления семимерного пространства, в восьмимерное пространство, промежутки времени между двумя координатами относительно недеформированного семимерного пространства, будут возрастать, по мере развития вселенной. Данное возрастание промежутков времени, может происходить по какому-либо экспонтациональному закону. Но, в данной статье, я привела примерный возраст вселенной и примерные даты некоторых событий во вселенной, без перевода данных дат, относительно экспонтационального закона.

Примерный возраст нашей вселенной: 13 750 220 312 лет.

Развитие вселенной:

0 секунд – Первичное сжатие пространства в локальном пятимерном объёме из-за разницы амплитуды метрических колебаний в зоне флюктуации.
10^(-98) секунды - Начало естественной реакции велионного-девелионного синтеза.
10^(-97) секунды - Замыкание пятимерного пространства на своём контуре в шестимерную шарообразную структуру, по причине возрастания количества девелионов.
10^(-45) секунды - Первые объединения свободных девелионов в какие-либо системы. Снижение числа свободных девелионов в замкнутом и ускоренно расширяющемся шестимерном пространстве.
10^(-44) секунды - Расширение вселенной более не позволяет существовать реакции велионного-девелионного синтеза, поскольку отдельные девелионы удаляются друг от друга раньше, чем могут взаимодействовать.
10^(-43) секунды - Девелионы образуют первые частицы и физические поля.
10^(-35) секунды - Первые частицы слипаются в более сложные частицы. Появление преонов, бозонов, лептонов, глюонов. Преоны слипаются в кварки.
10(-6) секунды - Появление адронов.
3 минуты - Первичный нуклеосинтез. Появление гелия, дейтерия.
145 000 000 лет - Образование первых звёзд, галактик, скоплений галактик, сверхскоплений галактик.
8 900 120 000 лет - Образование Солнечной системы.
9 090 000 000 лет - Образование планет Солнечной системы.
13 750 220 312 лет - Настоящее время.
10 000 000 000 000 лет - Звёзды на конечной стадии своего существования.
100 000 000 000 000 лет - Звёзды более не существуют.
10^(34) лет - Распад всего вещества во вселенной до уровня элементарных частиц.
10 ^(10^100) лет - Распад элементарных частиц на первичные совокупности девелионов. Испарение всех чёрных дыр, по причине расширения вселенной.
10^(10^(10^10500)) лет - Распад всей первичной совокупности девелионов до отдельных девелионов, которые более не способны взаимодействовать друг с другом, по причине расширения вселенной.
10^(10^(10^(10^1000000))) лет - Девелионы преобразуются в велионы, по причине расширения вселенной. Вселенная представляет собой чистое пространство, без какого-либо вещества.
10^(10^10(…{743000000})) лет - Вселенная метрически соединяется с соседней вселенной.

Относительно концепции развития нашей вселенной, которая рассматривается в статье “возраст и развитие нашей вселенной”, мы можем обозначить какие-либо общие аспекты развития любой вселенной. Мы можем ввести следующую терминологию, которая может описывать определённые стадии развития любой вселенной, относительно данной концепции:

Стадия сингулярности – это стадия развития вселенной, при которой формируются сама вселенная.

Стадия среднего порога – это стадия развития вселенной, при которой возможно существование каких-либо связанных систем вещества, состоящих из девелионов. Стадия среднего порога может присутствовать не у всех вселенных.

Стадия красного берега – это стадия развития вселенной, при которой невозможно существование каких-либо связанных систем вещества, состоящих из девелионов и самих девелионов.

Стадия серального состояния – это стадия развития вселенной, при которой вселенная метрически объединяется с другой вселенной одинаковой метрической размерности.

Если, у вселенной не существует стадии среднего порога, то такую вселенную мы можем назвать - “пустой вселенной”.

Когда для человеческой цивилизации станет возможно осуществлять полёты в другие вселенные, то оно, сотрудничая с инопланетными цивилизациями, которые тоже могут осуществлять полёты в другие вселенные, может разрабатывать общие пути передвижения в зоне флюктуации, которые мы можем назвать, магистральными каналами движения. Магистральные каналы движения могут представлять собой часть метрики пространства, которое закручено в многомерную трубу, через которую осуществляет движение межкосмический корабль. Система подобных магистральных каналов движения, может позволить избежать возможных факторов столкновения межкосмических кораблей. Движение по магистральным каналам может быть автоматическим для межкосмического корабля, где траектория движения выбирается программой в зависимости от наличия каких-либо других межкосмических кораблей во всех магистральных каналах движения. Магистральные каналы движения могут быть, протянуты из одной вселенной в другую. Путешествия между вселенными, могут привести к осуществлению контакта цивилизаций нашей вселенной с какими-либо цивилизациями из других вселенных, которые тоже способны осуществлять путешествия между вселенными.

В статье “происхождение и строение нашей вселенной”, рассматривается понятие, зоны флюктуации. В данной статье анализируется возможность путешествия в другие вселенные, через зону флюктуации. Относительно данной концепции, мы можем ввести следующие термины:

Юнисонавтика – это процесс исследования зоны флюктуации и каких-либо вселенных, с помощью автоматических или пилотируемых технических средств.

Юнисонавт – это индивид исследующий зону флюктуации и другие вселенные, за пределами своей вселенной.

Межкосмический корабль – это пилотируемое техническое средство, которое способно преодолевать свою вселенную и выходить в зону флюктуации.

Мы можем привести, теоретическое описание одного из способов движения межкосмического корабля для путешествия в другие вселенные:

1. Межкосмический корабль выполняет старт на планете или каком-либо другом объекте нашей вселенной.
2. Межкосмический корабль летит в будущее нашей вселенной,с нарастающей скоростью.
3. Межкосмический корабль преодолевает условную границу красного берега нашей вселенной.
4. Межкосмический корабль выбирает необходимую траекторию и покидает нашу вселенную.
5. Межкосмический корабль летит в зоне флюктуации и достигает необходимой вселенной.
6. Межкосмический корабль входит в другую вселенную за условной границей её красного берега.
7. Межкосмический корабль движется в другой вселенной и достигает необходимого местоположения в пространстве-времени этой вселенной.

При освоении человечеством зоны флюктуации, может возникнуть необходимость сооружения межкосмических станций за пределами нашей вселенной. Межкосмические станции могут быть использованы для проживания юнисонавтов и для базирования межкосмических кораблей, которые могут совершать полёты в относительно отдалённые вселенные, а также для строительства магистральных каналов движения между вселенными. Человечество и другие цивилизации нашей вселенной способные осуществлять полёты в другие вселенные, возможно, смогут создавать какие-либо сооружения в зоне флюктуации для размещения каких-либо исследовательских научных центров и для других целей прямо не связанных с полётами в другие вселенные. Можно соорудить межкосмические станции около всех относительно ближайших вселенных и соединить их магистральными каналами движения. Также, возможно освоение вселенных имеющих другую пространственную размерность, но для этого нужна метрическая перестройка межкосмического корабля. Может стать возможным, составление карты пространства зоны флюктуации, в которой можно указать всевозможные объекты, которые существуют в этом пространстве. Позже, может стать возможным осуществление полётов в области зоны флюктуации, которые бесконечно удалены, от нашей вселенной.

-- Пт май 14, 2010 16:28:03 --

Относительно концепции, которая рассматривается в статье “происхождение и строение нашей вселенной”, мы можем сделать вывод о том, что девелионы в различных вселенных, могут образовывать различную структуру вещества, поскольку изначальные условия происхождения разных вселенных в какой-либо мере могут отличаться. Следовательно, возможно сделать вывод о том, что стадия среднего порога может присутствовать не у всех вселенных, поскольку девелионы могут образовать какие-либо связанные структуры вещества при ограниченном числе условий происхождения вселенной.

На рисунке, схематически изображена вселенная, в качестве субъективной геометрической модели. Изображённая на рисунке вселенная имеет стадию среднего порога. Условия происхождения вселенных, могут быть различны, но количество этих условий может быть ограниченным. Количество возможных условий происхождения вселенных, мы можем обозначить символом “А” и назвать абсервической постоянной. Следовательно, в зоне флюктуации может быть возможным существование абсолютно идентичных вселенных, поскольку при абсолютно идентичных начальных условиях происхождения вселенных, все последующие псевдоусловные изменения этих вселенных могут быть идентичными.
Мы можем дать следующее определение:
Абсерва – это абсолютно идентичная область пространства зоны флюктуации, по отношению к какой-либо другой области зоны флюктуации.

На рисунке, схематически показана абсерва системы “A” и сама система “A”. Система “A”, в данном случае, является выделенной на схеме областью пространства зоны флюктуации. Относительно данной концепции, если вы существуете в системе “A”, то существует ваша идентичная копия в абсерве системы “A” и если, вы совершаете какие-либо действия в системе “A”, то в абсерве системы “A”, ваша идентичная копия совершает аналогичные действия. Если же, вы преодолеете систему “A” и долетите до абсервы системы “A”, то вашей идентичной копии в абсерве “A” уже не будет существовать, поскольку она тоже преодолеет свою систему, которая относительно вас, является абсервой системы “A”.

dxdy.ru

Происхождение Вселенной

Всероссийская государственная налоговая академия при Минфине РФ
 на тему:
Происхождение Вселенной               

Выполнил: студент гр. БЗ-101

Ларина А. Б.
Проверил: преподаватель
________________________

Содержание:

Введение

стр. 3
Образование Вселенной
стр. 5
Строение Галактики. Виды Галактик
стр. 7
Земля – планета Солнечной системы
стр. 9
Строение Земли
стр. 13
Заключение.
стр. 17
Список использованной литературы
стр. 18

Введение

            Вселенная – это весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития. Часть Вселенной, охваченная астрономическими наблюдениями, называется Метагалактикой, или нашей Вселенной. Размеры метагалактики очень велики: радиус космологического горизонта составляет 15-20 млрд. световых лет.
         Космология – один из тех разделов естествознания, которые всегда находятся на стыке наук. Строение и эволюция Вселенной изучаются космологией. Космология использует достижения и методы физики, математики, философии. Предмет космологии – весь окружающий нас мегамир, вся «большая Вселенная», и задача состоит  в описании наиболее общих свойств, строения и эволюции вселенной.
         Современная астрономия не только открыла грандиозный мир галактик, но и обнаружила уникальные явления: расширение Метагалактики, космическую распространенность химических элементов, реликтовое излучение, свидетельствующие о том, что Вселенная непрерывно развивается.
         С эволюцией структуры Вселенной связано возникновение скоплений галактик, обособление и формирование звезд и галактик, образование планет и их спутников. Сама Вселенная возникла примерно 20 млрд. лет назад из некоего плотного и горячего протовещества. Существует точка зрения, что с самого начала протовещество с гигантской скоростью начало расширятся. На начальной стадии это плотное вещество разлеталось во всех направлениях и представляло собой однородную бурлящую смесь неустойчивых, постоянно распадающихся при столкновении частиц. Остывая и взаимодействуя на протяжении миллионов лет, вся эта масса  рассеянного в пространстве вещества  концентрировалась в большие и малые газовые образования, которые в течение сотен миллионов лет, сближаясь и сливаясь, превращались в громадные комплексы. В этих комплексах, в свою очередь возникали более плотные участки – там впоследствии и образовались звезды и даже целые галактики.
         В результате гравитационной нестабильности в разных зонах образовавшихся галактик могут сформироваться плотные «протозвездные образования» с массами, близкими к массе Солнца.  Начавшийся процесс сжатия будет ускоряться под влиянием собственного поля тяготения. Процесс этот сопровождает свободное падение частиц облака к его центру – происходит гравитационное сжатие. В центре облака образуется уплотнение, состоящее из молекулярного водорода и гелия. Возрастание плотности и температуры в центре приводит к распаду молекул на атомы, ионизации атомов и образованию плотного ядра протозвезды.
         Существует гипотеза о цикличности состояния Вселенной. Когда-то возникнув из сверхплотного сгустка материи, Вселенная, возможно, уже в первом цикле породила внутри себя миллиарды звездных систем и планет. Н затем Вселенная начинает стремиться к тому состоянию, с которого начиналась история цикла. В конце концов вещество Вселенной возвращается в первоначальное сверхплотное состояние, уничтожив всю жизнь, попавшуюся на пути. И так повторяется каждый раз, в каждом цикле на протяжении вечности.
         К началу 30-х годов ХХ в. сложилось мнение, что главные составляющие Вселенной  -  галактики, каждая из которых в среднем состоит из 100 млрд. звезд. Солнце вместе с планетной системой входит в нашу Галактику, основную массу звезд которой мы наблюдаем в форме Млечного Пути. Кроме звезд и планет, Галактика содержит значительное количество разреженных газов и космической пыли.

Образование Вселенной.
         Конечна или бесконечна Вселенная, какая у нее геометрия – эти и многие другие вопросы связаны с эволюцией Вселенной, в частности с наблюдаемым расширением. Если скорость «разлета» галактик увеличится на 75 км/с на каждый миллион парсек, то экстраполяция к прошлому приводит к удивительному результату: примерно 10-20 млрд. лет назад вся Вселенная была сосредоточена в очень маленькой области. Многие ученые считают, что в то время плотность Вселенной была такая же, как у атомного ядра: Вселенная представляла собой одну гигантскую «ядерную каплю». По каким-то причинам эта «капля» пришла в неустойчивое состояние и взорвалась. Последствия этого взрыва мы наблюдаем сейчас как системы галактик.
         При данной оценке времени образования Вселенной предполагалось, что наблюдаемая нами сейчас картина разлета галактик происходила с одинаковой скоростью и в сколь угодно далеком прошлом. А именно на таком предположении и основана гипотеза первичной Вселенной – гигантской «ядерной капли», пришедшей в состояние неустойчивости.
         В настоящее время космологи предполагают, что Вселенная не расширялась «от точки до точки», а как бы пульсирует между конечными пределами плотности. Это означает, что в прошлом скорость разлета галактик была меньше, чем сейчас, а еще раньше система галактик сжималась, т. е. Галактики приближались  друг к другу с тем большей скоростью, чем большее расстояние их разделяло. Современная космология располагает рядом аргументов в пользу картины «пульсирующей Вселенной». Такие аргументы носят чисто математический характер; главнейший из них – необходимость учета реально существующей неоднородности Вселенной. Решить вопрос, какая из двух гипотез справедлива, мы сейчас не можем. Потребуется огромная работа, чтобы решить эту одну из важнейших проблем космологии.
         Современная космология возникла в начале ХХ в. после создания релятивистской теории тяготения. Первая релятивистская модель, основанная на новой теории тяготения и претендующая на описание всей Вселенной, была построена А. Эйнштейном в 1917 г. Однако она описывала статическую Вселенную и, как показали астрофизические наблюдения, оказалось неверной.
         В 1922-1924 гг. советским математиком А.А. Фридманом были предложены общие уравнения для описания всей Вселенной, меняющейся с течением времени. Звездные системы не могут находиться  в среднем на неизменных расстояниях друг от друга. Они должны либо удаляться, либо сближаться. Такой результат – неизбежное следствие наличия сил тяготения, которые главенствуют в космических масштабах. Вывод Фридмана означал, что Вселенная должна либо расширятся, либо сжиматься. Отсюда следовал пересмотр общих представлений о Вселенной. В 1929 г. американский астроном Э. Хаббл (1889-1953) с помощью астрофизических наблюдений открыл расширение Вселенной, подтверждающее правильность выводов Фридмана.
         Модели Фридмана служат основой всего последующего развития космологии. Они описывают механическую картину движения огромных масс Вселенной и ее глобальную структуру. Если прежние космологические построения призваны описывать наблюдаемую теперь структуру Вселенной с неизменным в среднем движением миров в ней, то модели Фридмана по своей сути были эволюционными, связывали сегодняшнее состояние Вселенной с ее предыдущей историей. Из этой теории следует, что в далеком прошлом Вселенная была совсем не похожа на наблюдаемую нами сегодня. Тогда не было ни отдельных небесных тел, ни их систем, все вещество было почти однородным, очень плотным, быстро расширялось. Только значительно позже из такого вещества возникли галактики и их скопления.
         Начиная с конца 40-х годов нашего века, все большее внимание в космологии привлекает физика процессов на разных этапах космологического расширения. В выдвинутой в это время Г.А. Гамовым теории горячей Вселенной рассматривались ядерные реакции, протекавшие в самом начале расширения Вселенной в очень плотном веществе. При этом предполагалось, что температура вещества была велика и падала с расширением Вселенной. Теория предсказывала, что вещество, из которого формировались первые звезды и галактики, должно состоять в основном из водорода (75%) и гелия (25%), примесь других химических элементов незначительна. Другой вывод теории – в сегодняшней Вселенной должно существовать слабое электромагнитное излучение, оставшееся от эпохи большой плотности и температуры вещества. Такое излучение в ходе расширения Вселенной было названо реликтовым излучением.
         Тогда же появились принципиально новые наблюдательные возможности в космологии: возникла радиоастрономия, расширились возможности оптической астрономии. Сейчас Вселенная вплоть до расстояний в несколько парсек исследуется разными методами.
         На современном этапе в развитии космологии интенсивно исследуется проблема начала космологического расширения, когда плотности материи и энергии частиц были огромными. Руководящими идеями являются новые открытия в физике взаимодействия элементарных частиц при очень больших энергиях. При этом рассматривается глобальная эволюция Вселенной. Сегодня эволюция Вселенной всесторонне обосновывается многочисленными астрофизическими наблюдениями, которые опираются на теоретический базис всей физики.
Строение Галактики. Виды Галактик.
         Окружающие Солнце звезды и само Солнце составляют малую часть гигантского скопления звезд и туманностей, которую называют Галактикой. Галактика имеет довольно сложную  структуру. Существенная часть звезд в Галактике находится в гигантском диске диаметром примерно 100 тыс. и толщиной около 1500 световых лет. В этом диске насчитывается более сотни миллиардов звезд самых различных видов. Наше Солнце – одна из таких звезд, находящихся на периферии Галактики вблизи ее экваториальной плоскости.  
         Звезды и туманности в пределах Галактики движутся довольно сложным образом: они участвуют во вращении Галактики вокруг оси, перпендикулярной ее экваториальной плоскости. Различные участки Галактики имеют различные периоды вращения.
         Звезды удалены друг от друга на огромные расстояния и практически изолированы друг от друга. Они практически не сталкиваются, хотя движение каждой из них определяется полем силы тяготения, создаваемым всеми звездами Галактики.
         Астрономы  последние несколько  десятилетий изучают другие звездные системы, схожие с нашей. Это очень важные исследования в астрономии. За это время внегалактическая астрономия добилась поразительных успехов.
         Число звезд в Галактике порядка триллиона. Самые многочисленные из них – карлики с массами, примерно в 10 раз меньшими массы Солнца. В состав Галактики входят двойные и кратные звезды, а также группы звезд, связанных силами тяготения и движущиеся в пространстве как единое целое, - звездные скопления. Существуют рассеянные звездные скопления, например Плеяды в созвездии Тельца. Такие скопления не имеют правильной формы; в настоящее время их известно более тысячи.
         Наблюдаются шаровые звездные скопления. Если в рассеянных скоплениях содержатся сотни или тысячи звезд, то в шаровых их сотни тысяч. Силы тяготения удерживают звезды в таких скоплениях миллиарды лет.
         В различных созвездиях обнаруживаются туманные пятна, которые состоят в основном из газа и пыли, - это туманности. Они бывают неправильной, клочковатой формы – диффузные, и правильной формы, напоминающие по виду планеты, - планетарные.
         Существуют еще светлые диффузные туманности, например Крабовидная туманность, названная за необычную сетку из ажурных газовых волокон. Это источник не только оптического излучения, но и радиоизлучения, рентгеновских и гамма-квантов. В центре Крабовидной туманности находится источник импульсного электромагнитного излучения – пульсар, у которого впервые были обнаружены наряду с пульсациями радиоизлучения оптические пульсации блеска и пульсации рентгеновского излучения. Пульсар, обладающий мощным переменным магнитным полем, ускоряет электроны и вызывает свечение туманности в различных участках спектра электромагнитных волн.
         Пространство в Галактике заполнено везде – разреженным межзвездным газом и межзвездной пылью. В межзвездном пространстве существуют и различные поля – гравитационное и магнитное. Пронизывают межзвездное пространство космические лучи, представляющие собой потоки электрически заряженных частиц, которые при движении в магнитных полях разогнались до скоростей, близких к скорости света, и приобрели огромную энергию.
         Галактику можно представить в виде диска с ядром в центре и огромными спиральными ветвями, содержащими в основном наиболее горячие и яркие звезды и массивные газовые облака. Диск со спиральными ветвями образует основу плоской подсистемы Галактики. А объекты, концентрирующиеся к ядру Галактики и лишь частично проникающие в диск, относятся к сферической подсистеме. Сама Галактика вращается вокруг своей центральной области. В центре Галактики сосредоточена лишь небольшая часть звезд. Солнце находится на таком расстоянии от центра Галактики, где линейная скорость звезд максимальна. Солнце и ближайшие к нему звезды движутся вокруг центра Галактики со скоростью 250 км/с, совершая полный оборот примерно за 290 млн. лет.
         По внешнему виду галактики условно разделяются на три типа: эллиптические, спиральные и неправильные.

Пространственная форма эллиптических галактик – эллипсоиды с разной степенью сжатия. Среди них встречаются гигантские и карликовые. Почти четверть всех изученных галактик относится к эллиптическим. Это наиболее простые по структуре галактики – распределение звезд в них равномерно убывает от центра, пыли и газа почти нет. В них самые яркие звезды – красные гиганты.
         Спиральные галактики – самый многочисленный вид. К нему относится наша Галактика и Туманность Андромеды, удаленная от нас примерно на 2,5 млн. световых лет.
Неправильные галактики не имеют центральных ядер, в их строении пока не обнаружены закономерности. Это Большое и Малое Магеллановы облака, являющиеся спутниками нашей Галактики. Они находятся от нас на расстоянии в полтора раза большем диаметра Галактики. Магеллановы облака значительно меньше нашей Галактики по массе и размерам.
         Существуют и взаимодействующие галактики. Они обычно находятся на небольших расстояниях друг от друга, связаны «мостами» из светящейся материи, иногда как бы пронизывают одна другую.
         Некоторые галактики обладают исключительно мощным радиоизлучением, превосходящим видимое излучение. Это радиогалактики.
         В 1963 г. начались открытия звездоподобных источников радиоизлучения – квазаров. Сейчас их открыто более тысячи.
Земля – планета Солнечной системы.
         Солнечная система представляет собой группу небесных тел, весьма различных по размерам и физическому строению. В эту группу входят: Солнце, девять больших планет, десятки спутников планет, тысячи малых планет (астероидов), сотни кометы бесчисленное множество метеоритных тел, движущихся как роями, так и виде отдельных частиц. Все эти тела объединены в одну систему благодаря силе притяжения центрального тела – Солнца.
Солнечная система – это очень сложное природное образование, сочетающее разнообразие составляющих ее элементов с высочайшей устойчивостью системы как целого.
По образному высказыванию К. Э. Циолковского, Земля – это колыбель человечества.
В определенном плане Земля выделена самой природой: в Солнечной системе только на этой планете существуют развитые формы жизни, только на ней локальное упорядочение вещества достигло необычайно высокой ступени, продолжая общую линию развития материи. Именно на Земле пройден сложнейший этап самоорганизации, знаменующий глубокий качественный скачок к высшим формам упорядоченности.
Отличие планет земной группы от планет-гигантов очевидны. Но и среди ближайших соседей Земли нет двух одинаковых планет: все они различаются размерами, физико-химическими параметрами, строением недр и поверхностей, атмосферами и другими характеристиками. Основными различия определены начальными условиями формирования планет – химическим составом, плотностью вещества в тех частях протопланетного облака, где эти планеты формировались, расстоянием от Солнца, резонансными взаимодействиями с другими планетными телами и Солнцем.

coolreferat.com