Учебная работа. Реферат: Взрывающаяся Вселенная

Учебная работа. Реферат: Взрывающаяся Вселенная

Введение

С того времени, когда Галилей в первый раз при помощи телескопа изучил Млечный Путь, мы знаем, что он состоит из звезд, а солнце представляет собой только одну из сотен млрд звезд, образующих Галактику Млечного Пути, а за пределами нашей Галактики лежит обширная Вселенная. За крайние годы наука достигнула захватывающих результатов. Космология, оперирующая на уровне сверхбольших величин, а физика простых частиц – на уровне неописуемо малых величин, мощнейшие оптические, инфракрасные, рентгеновские и радиотелескопы – все это позволило сделать потрясающую современную картину – Вселенную, немыслимо распростершуюся в пространстве и времени, содержащую огромное количество необыкновенных объектов, передвигающихся с неописуемыми скоростями. естественно встает вопросец: было ли у Вселенной начало, и что было таковым «началом», каковой возраст Вселенной, будет ли конец ее существованию? На эти вопросцы я постараюсь ответить в собственной работе.

Открытие взрывающейся Вселенной

Сначала 20-х гг. XX в. Вселенная казалась астрологам неизменной и постоянной, но новы заслуги в теории и результаты наблюдений развеяли время), степень искривленности которого определяется количеством материи во Вселенной. Согласно эйнштейновской теории вселенной пространство- время – это нечто живущее своей оживленной жизнью, искривляющаяся, расширяющаяся либо сжимающаяся в согласовании со строго определенными законами. Эйнштейн, который, как и все его современники исходил из статичности и неизменности вселенной испугался, когда из его уравнений сделалось видно, что пространство- время обязано расширятся, – что Вселенная обязана становиться все больше, — и поправил уравнение, добавив новейший член, «космологическую постоянную», с целью устранить расширение и вернуть статичность. Позже он именовал это собственной самой суровой научной ошибкой.[1]

Сначала 20-х гг. уравнения Эйнштейна, описывающие природу вселенной, были рассмотрены русским ученым А. Фридманом, который в 1922 г. получил обычный набор решений. Модели Фридмана, как их именуют, дают главные предпосылки нашего представления о Вселенной: с течением времени Вселенная обязана эволюционировать. Была предсказана необходимость существования в прошедшем «сингулярного состояния» – вещества большой плотности, а означает, и необходимость некий предпосылки побудившей сверхплотное вещество начать расширятся. Это было теоретическим открытием взрывающейся Вселенной, открытие было изготовлено без наличия каких-то мыслях о самом взрыве, о причине начала расширения Вселенной. Эйнштейн поначалу не соглашался с выводами русского математика, но позже стопроцентно их признал. Позже он стал склоняться к мысли, что / — член (так обозначают космологическую постоянную) не следует вводить в уравнения тяготения, если их решение для всего мира можно получить и без космологической неизменной.[2]

Идеи добивались доказательства. Конкретно в это время астрологи сделали ряд огромных телескопов для исследования Вселенной и нашли, на сколько ограничены были их прежние взоры.

Южноамериканский астролог Эдвин Хаббл, работавший в обсерватории Маунт-Вильсон в Калифорнии, в1929 г. нашел, что почти все туманные пятна в небе удается поделить на отдельные звезды, и они есть ни что другое, как самостоятельные галактики, лежащие далековато за пределами Млечного Пути. Потом Хаббл сделал еще наиболее потрясающее открытие, он нашел, что у дальних галактик систематически наблюдается красноватое смещение в диапазонах, пропорциональное расстоянию от каждой галактики до Земли. Это красноватое смещение представляет собой сдвиг линий видимого диапазона в красноватую область по сопоставлению с ожидаемой картиной. Это явление можно толковать как удлинение световых волн т.к. красноватый свет соответствует длинноволновому краю видимого диапазона (голубой свет имеет наиболее недлинные длины волн, сокращение длин волн вызвало бы голубой сдвиг). Существует применимое единственное разъяснение этого явления: длина волны света возрастает, поэтому что галактика удаляется от нас. Но это не значит, что наша галактика находится в центре Вселенной, а все другие удаляются от нее. Представьте для себя раздувающийся резиновый шарик с нанесенными на него точками. Любая точка «лицезреет», как неважно какая иная удаляется со скоростью пропорциональной расстоянию, разделяющему их, но в реальности ни одна из точек не движется по поверхности шара. По закону Хаббла Вселенная ведет себя аналогичным образом, пустое место – Эйнштейновское пространство-время расширяется и раздвигает галактики все далее друг от друга, хотя сами они не движутся в пространстве.

Мозги астрологов были готовы к этому уже в 30-х гг., и в течение 3-х десятилетий они возлагали надежды, что у вселенной обязано быть начало, с которого начал двигаться процесс расширения. Но только в 60-х эта мысль стала преобразовываться в нечто наиболее конкретное. Ранее большенный Взрыв казался абстракцией, его недозволено было ни узреть, ни услышать, ни почувствовать, у астрологов не было убежденности, что догадка верна. В 1964 г. Арно Пензиас Роберт и Вильсон, работая в американской лаборатории «Белл телефон Лабораториз», отыскали метод «почувствовать» Большенный Взрыв. С помощью чувствительной радиоантенны и системы усиления ученые изучали слабенькие радиосигналы, отражавшиеся спутниками «Эхо», также легкий радиошум Млечного Пути, и к собственному удивлению нашли слабенький, но равномерный сигнал, приходящий со всех направлений в пространстве. Проходили месяцы, а он не изменялся, хотя антенна направлялась на разные участки неба, вращаясь вкупе с землей вкруг ее оси и вокруг солнца. Шум не мог исходить от какого-нибудь источника на Земле, антенну разбирали, монтировали поновой, но шум в коротковолновом приемнике не исчезал. В это время Пензиас и Вильсон узнали о расчетах П. Дж. Э. Пиблза, физика из Принстонского института, из которых следовало, что если Вселенная появилась при Большенном Взрыве, то для предотвращения слияния всех малогабаритных частиц в томные элементы и для сохранения достаточного количества водорода и гелия для формирования звезд и галактик во Вселенной нужно наличие большой плотности излучения. По мере расширения Вселенной излучение остывало, продолжая заполнять Вселенную, но в наиболее «разбавленном» виде. Пиблз предсказал, что сейчас его можно найти как излучение, с температурой на несколько градусов выше абсолютного нуля по шкале Кельвина. Расчеты Пиблза разъясняли происхождение радиошума, который слышали Пензиас и Вильсон. место – наша Вселенная – оказалось заполненным весьма слабенькими радиоволнами с энергией, эквивалентной 3 оК (0о по шкале Кельвина соответствует –273 оС).[3]
По обыденным эталонам это весьма слабенький сигнал, но, так как им заполнено все место, выходит большущее кол-во энергии. Галлактическое излучение было отдаленным эхом Огромного Взрыва, крайним следом пламенного шара, в каком зародилась Вселенная, ученые окрестили его реликтовым излучением.

Резоны в защиту данной для нас теории ординарны. Вселенная при рождении была весьма жаркой, с высочайшей концентрацией энергии и материи, расширялось место и излучение, но по мере расширения энергия рассредоточивалась, с уменьшением плотности энергии температура падала. На данный момент температура фонового излучения в точности соответствует расширению, произошедшему с момента Огромного Взрыва. Если подсчитать общую плотность энергии, которая сейчас содержится в реликтовом излучении, то она окажется в 30 раз больше, чем плотность энергии в излучении от звезд, радиогалактик и остальных источников вкупе взятых. Можно подсчитать число фотонов реликтового излучения, находящихся в любом кубическом сантиметра Вселенной. Оказывается, что концентрация этих фотонов: N~500 штук в см3.[4]

большенный Взрыв оказался нечем наиболее настоящим, чем результаты математических построений. В 1978 г. Пензиас и Вильсон были удостоены Нобелевской премии за свое открытее.

возраст Вселенной

Вопросец о возрасте Вселенной является более спорным. Еще в 1929 г. улучшение методик измерения расстояний до окружающих галактик позволило получить наиболее четкое лет). Другими словами, на любые 75 км измеренной скорости разбегания приходится около 31/4 миллиона световых лет расстояния меж ними и данной галактикой. Неизменная Хаббла указывает, как стремительно расширяется Вселенная, а это в свою очередь дозволяет вычислить, когда произошел большенный Взрыв. Подсчитанный на базе этих суждений возраст Вселенной составляет от 15 до 20 миллиардов. лет. С выводами Хаббла были согласны далековато не все астрологи, а именно ученый Техасского института де Вокулер считал, что мы живем на в обыкновенной области Вселенной, а в аномальной, и нужен некий наиболее совершенный способ определения. В 1979 г. Марк Ааронсон и его коллеги из обсерватории Стюарда решили измерить не видимый свет Галактик, а их инфракрасное излучение, т.к. оно не задерживается пылью и не нужно созодать поправку на поворот Галактик. В итоге было доказано предположение де Вакулера о том, что мы, по правде, живем в аномальной области Вселенной. Мы находимся на расстоянии приблизительно 60 млн. световых лет от суперскопления в Деве и стремимся к нему под действием притяжения с очень большенный скоростью. Означает, для того чтоб получить верное

Еще есть способы определения возраста Вселенной, но они разрешают отыскать только возраст нашей Галактики, но т.к. отлично понятно как Вселенная старше Галактики то эти способы очень надежны. В одном из способов употребляются огромные скопления звезд, так именуемые глобулярные скопления, которые окружают нашу Галактику. Ученые Герцшпрунг и Рессел сделали график зависимости абсолютной яркости от температуры поверхности звезд и на этом основании пришли к выводу, что возраст глобулярных скоплений от 8 до 18 миллиардов. лет, означает Вселенной обязано быть не больше 10 миллиардов. лет.

Есть способ, заключающийся в наблюдении скоростей распада разных радиоактивных веществ. Мерой скорости этого процесса служит так именуемый период полураспада – время, течение которого распадается половина ядер данного вещества. Измеряя периоды полураспада атомов радиоактивных частей в Солнечной системе, можно найти ее возраст, а на его базе – возраст нашей Галактики, и вновь результаты указывают, что Галактике больше 10 миллиардов. лет. Сотрудник Чикагского института Дэвид Шрамм и некие остальные ученые применили ряд способов определения возраста Галактики, а потом обработали результаты для получения более возможного значения. Таковым образом, они получили оценку 15-16 млрд лет. Да и это уверило никак не всех. Гарри Шипмен из института Делавэра не так давно провел исследование эволюции белоснежных карликов и обусловил их число в нашей Галактике; сейчас он утверждает, что Млечному Пути не наиболее 11 млрд лет. С его выводами согласны Кен Джейнс из Бостонского института и Пьер де Марк из Йеля. Они пристально исследовали методику определения возраста глобулярных скоплений на базе графиков зависимости светимость — температура и сделали вывод, что учет погрешностей в наблюдениях звезд, также неких теоретических допущений дозволяет понизить оценку их возраста до 12 млрд лет.[5]

Сейчас ученые с уверенностью могут утверждать только то, что возраст Вселенной составляет от 10 до 20 млрд лет. Это означает, что около 10-20 млрд лет вспять произошел колоссальный взрыв, в итоге которого вышло рождение нашей Вселенной.

большенный Взрыв

Какой была Вселенная в момент собственного рождения? Этот вопросец имеет смысл, лишь если он относится к мгновению, последующему конкретно за началом, т.е. к моменту времени, когда применение физических законов становится уже разумным.

Спустя всего одну сотую секунды опосля начала, Космос занимал еще наименьший размер, тем сейчас, и был заполнен сжатым веществом при температуре в млрд градусов с плотностью в триллионы раз выше, чем плотность воды. В этих критериях не могли существовать ни ядра, ни тем наиболее атомы, которые могли быть разрушены бурным термическим движением. Итак, если отправной точкой мы будем считать десятитысячную долю секунды опосля самого начала, то из проделанных вычислений следует, что радиус кривизны Вселенной в этот момент приравнивался приблизительно одной тридцатой части светового года, т.е. 300 млрд км, что в 1000 раз превосходит размеры Галлактики.[6]
Хотя это и грандиозная величина, но она ничтожна по сопоставлению с размерами современной Вселенной, таковым образом вещество находилось в очень сжатом состоянии с плотностью в тыщи млрд раз больше, чем плотность воды и при очень высочайшей температуре порядка 1-го триллиона градусов. Чем все-таки был заполнен Космос в эти мгновения? Напомним, что температура газа представляет собой не что другое, как меру средней энергии составляющих его частиц. Если эти частички попробовать подогреть до триллиона градусов, то они будут сталкиваться друг с другом с таковой силой, что атомы разобьются на ядра и электроны; в свою очередь ядра разобьются на нейтроны и протоны, из которых они состоят. Наиболее того, энергия разлетающихся частей будет настолько высока, что сумеет материализоваться согласно формуле E= mc2 и привести к возникновению вещества – антивещества (пар мюонов и электрон-позитных пар).

Галлактические соударения поначалу происходят в исступленном темпе, который со временем стихает; в конце концов, столкновения стают совершенно редчайшими. Расширяясь, Вселенная охлаждается со скоростью, назад пропорциональной ее радиусу. В свою очередь радиус Вселенной возрастает как корень квадратный из прошедшего времени; так, к примеру, при увеличении времени от одной до 4 секунд радиус Вселенной возрастет вдвое, в то время как температура уменьшится в два раза. По прошествии одной секунды опосля начала пропадают мюоны, и начинается образование наиболее размеренных ядер (основным образом ядер гелия, либо a-частиц, состоящих из 2-ух протонов и 2-ух нейтронов). В течение следующих 3-х минут нуклеосинтез по существу завершается. Спустя четверть часа опосля начала радиус вселенной добивается 100 световых лет, а температура равна 300 млн. градусов, что сопоставимо с температурой наблюдаемой при термоядерных взрывах. Отныне наблюдается наиболее неспешное остывание Вселенной вместе с ее расширением, и пройдет еще миллион лет, до этого чем произойдет новейший высококачественный скачек в картине развития Вселенной. Температура при всем этом свалится до 4 тыщ градусов, и вольные электроны начнут рекомбинировать с ядрами, образуя атомы, которые, в конце концов, будут способны противостоять уменьшившемуся уровню тепла.

Что бы мы узрели, если б могли окинуть взором место в ту дальную первоначальную эру? Яркость равномерного свечения неба всего в 10 раз меньше, чем у поверхности Солнца (что весьма близко к яркости свечения солнечных пятен, в сою очередь сопоставимой с яркостью дуговой лампы). Жара, как в аду, поддерживает вещество в возбужденном состоянии, не давая ему конденсироваться. Опосля образования атомов вещество становиться прозрачным для света, и свет блуждает в течение млрд лет по всей Вселенной прямо до наших дней. Почему же мы его не лицезреем? Ответ заключается в том, что его все-же удалось узреть, хотя и не в виде света в обыкновенном смысле, о чем мы уже гласили ранее, речь идет о так именуемом реликтовом излучении. Оно представляет собой самое древнее из имеющихся свидетельств нашей эволюции; оно было испущено, когда прошло наименее одной тысячной толики всей жизни Вселенной.

Есть ли предпосылки, не считая обычного любопытства, по которой следует определять разные численные свойства «сверхварева» вещества, показавшегося вослед за Огромным Взрывом? Вот одна из их.

Из вычислений следует, что оставшийся «пепел» должен был состоять приблизительно на три четверти из водорода; остальная часть – это гелий и весьма малые примеси наиболее томных частей. Не случаем, что таковой же исходный состав галактического вещества выходит и из данных о эволюции звезд. Не считая того, в этом месиве должен был находиться тяжкий изотоп водорода – дейтерий, относительно легкий по сопоставлению с иными ядрами. По всей видимости, дейтерий не может создаваться в горниле звездных печей, где он бы сходу преобразовывался в гелий либо, так либо по другому, разрушался. Потому встречающийся в истинное время дейтерий (даже в стенках домов) был должен сохраниться со времени Огромного Взрыва. Если Вселенная вправду была тогда весьма плотной (так, чтоб быть замкнутой), то, как демонстрируют расчеты, личные столкновения дейтронов (ядер дейтерия) с иными ядрами очень стремительно привели бы к их разрушению.

Таковым образом, обнаружение значимого количества дейтерия в сегодняшней Вселенной указывало бы на малую плотность вещества в ней, т.е. на то, что Вселенная открыта. Наблюдения нашей Галактики, судя по всему, подтверждают существование межзвездных туч, состоящих из дейтерия, что гласит в пользу модели открытой Вселенной, по последней мере, временно, так как не исключена возможность, что будет найден метод образования дейтерия в звездах, противоречащий нашим рассуждениям.

Когда же возникли Галактики? Опосля отрыва излучения от вещества Вселенная как и раньше состояла из достаточно однородной консистенции частиц и излучения. В ней уже содержалось вещество, из которого потом образовались галактики, но пока его распределение оставалось в главном равномерным. Понятно, но, что позднее наступил шаг неоднородности, по другому на данный момент не было бы галактик. Но откуда же взялись флуктуации, приведшие к возникновению галактик?

Астрологи считают, что они проявились весьма рано, фактически сходу же опосля Огромного взрыва. Что их вызвало? Буквально непонятно и, быть может, никогда не будет понятно наверное, но они каким-то образом возникли фактически в самый 1-ый момент. Может быть, сначала они были достаточно значительны, а потом сгладились, а быть может, напротив, увеличивались с течением времени. Понятно, но, что по окончании эры излучения эти флуктуации стали расти. С течением времени они порвали облака частиц на отдельные части. Эти огромные клубы вещества расширялись вкупе с Вселенной, но равномерно стали отставать. Потом под действием обоюдного притяжения частиц начало происходить их уплотнение. Большая часть этих образований сначала медлительно вращалось, и по мере уплотнения скорость их вращения росла.

Турбулентность в любом из фрагментов была очень значительна, и скопление дробилось еще больше, до того времени, пока не остались области размером со звезду. Они уплотнялись и создавали так именуемые протозвезды (скопление в целом именуется протогалактикой). Потом стали зажигаться звезды и галактики заполучили собственный сегодняшний вид.

Эта картина достаточно правдоподобна, но все таки остается ряд нерешенных заморочек. Как, к примеру, выглядели ранешние формы галактик (их обычно именуют первичными галактиками)? Потому что пока ни одна из их не наблюдалась, ассоциировать теоретические построения не с чем.

Есть и остальные трудности. Задумаемся над тем, что мы лицезреем, вглядываясь в глубины вселенной. ясно, что при всем этом мы заглядываем в прошедшее. Почему? Да поэтому, что скорость света не нескончаема, а имеет предел; для того чтоб дойти до нас от удаленного объекта, свету требуется некое время. К примеру, галактику, находящуюся от нас на расстоянии 10 миллионов световых лет, мы лицезреем таковой, какой она была 10 миллионов лет вспять; галактику на расстоянии 3 млрд световых лет мы смотрим отстоящей от нас во времени на 3 млрд лет. Всматриваясь еще далее, мы лицезреем все наиболее мерклые галактики, и, в конце концов, они стают совсем не заметны — за определенной границей можно следить лишь так именуемые радиогалактики, которые, похоже, в почти всех вариантах находятся в состоянии взрыва. За данной для нас границей размещены в особенности странноватые галактики — массивные источники радиоизлучения с очень плотными ядрами.

В конце концов, на самой окраине Вселенной можно рассмотреть лишь квазары. Их нашли сначала 60-х годов, и с того времени они остаются для нас загадкой. Они испускают больше энергии, чем целая галактика (а ведь в нее входят сотки млрд звезд), при очень малом размерен — не больше Галлактики. По сопоставлению с количеством излучаемой энергии таковой размер просто смехотворен. Как может настолько малый объект давать столько энергии? На данную тему в крайние годы много рассуждали, в главном применительно к черным дырам, но ответа пока нет. В согласовании с более применимой моделью, квазар — это плотный сгусток газа и звезд, находящийся вблизи от темной дыры. Энергия выделяется, когда газ и звездное вещество поглощаются темной дырой. Принципиально держать в голове, что мы лицезреем все эти объекты таковыми, какими они были давным-издавна, когда Вселенной было, скажем, всего несколько миллионов лет от роду. Так как на самой окраине видны лишь квазары, навязывается вывод, что они есть самая ранешняя форма галактик. Поближе к нам находятся радиогалактики, так, быть может, они произошли от квазаров? Еще поближе обыденные галактики, которые, сделалось быть, произошли от радиогалактик? Выходит вроде бы цепь эволюции: квазары, радиогалактики и обыденные галактики. Хотя такие рассуждения кажутся полностью разумными, большая часть астрологов с ними не соглашается. Одно из возражений — разница в размерах меж квазарами и галактиками. Следует, но, упомянуть, что не так давно вокруг неких квазаров обнаружены туманности. Может быть, эти туманности потом конденсируются в звезды, которые соединяются воединыжды в галактики. Из-за упомянутой выше и остальных проблем большая часть астрологов предпочитает считать, что и на самых далеких рубежах есть первичные галактики, но они очень слабы и поэтому не заметны. Наиболее того, не так давно обнаружены новейшие свидетельства, подтверждающие такое предположение, записанно несколько галактик, находящихся на 2 млрд световых лет далее, чем самая далекая из узнаваемых галактик. Они так слабы, что для получения их изображения на фотопластинке пригодилась экспозиция 40 ч.

Хотя в общих чертах нам ясно, что тогда происходило, но механизм образования Галактик все таки понят не до конца и противоречит осторожным подсчетам наблюдаемых масс Галактик и их скоплений. Проникая при помощи телескопов все далее в глубь вселенной, было найдено, что самые дальние объекты передвигаются со скоростями, впритирку приближающимися к скорости света, и потому они перестают бать видимыми. Кое-где вдали существует горизонт, и свет от объектов, находящихся за ним, до нас еще не дошел. Находиться этот горизонт на расстоянии приблизительно 12 млрд световых лет.[7]
На сколько можно судить, Космос заполнен обилием галактик (десятками млрд), объединенных в огромные скопления, содержащие сотки и тыщи галактик. Итак вот поперечникы галактик колеблются от 10 до 100 тыс. световых лет, тогда как расстояние от нас до наиблежайшей огромной Галактики – туманности Андромеда – превосходит 2 миллиона световых лет. Размеры огромных скоплений галактик порядка 10 миллионов световых лет, а сверхскоплений 100-300 миллионов световых лет.[8]

В крайнее время были проведены массовые измерения бардовых смещений для наиболее чем 10 тыщ галактик, используя приобретенное расстояние до галактик, при помощи компов были построены трехмерные картины распределения галактик во вселенной. тут-то ученые и столкнулись с нежданным результатом. Если наивно считать, что все структурные уровни материи отменно похожи друг на друга и различаются лишь пространственными размерами, то полностью естественно было представить, что галактики соединяются воединыжды в скопления галактик буквально так же, как звезды соединяются воединыжды в галактике, но реальность оказалось совсем другой. Подавляющая часть галактик (80-90%) оказалась сконцентрированной в очень вытянутые нитевидные (филаментарные) структуры шириной наименее 30 миллионов световых лет и длинноватой до 300 миллионов световых лет. Примыкающие нити пересекаются меж собой, образуя связанную, трехмерную сетчато-ячеистую структуру. Эту структуру и именуют обычно системой сверхскоплений, условно проводя границу меж отдельными сверхскоплениями там, где нити стают тоньше и пореже. Огромные скопления галактик заключают внутри себя очень малую толику всех галактик (наименее 10%) и размещаются, как правило, в близи точек пересечения нитевидных структур, остальное место практически не содержит галактик. Были обнаружены огромные пустоты с размерами в 10-ки мегапарсек. 1-ая пустота «войд» была найдена в направлении на созвездие Волопаса. Ячеистая структура не собирается в наиболее большие образования, а в среднем умеренно заполняет вселенную. Масштабы ячеек около 300 мегапарсек, плотность светящегося вещества, усредненная по размеру ячейки, равна 3·10-31 г/см3. Это и есть среднее правда, астрономические оценки масс не весьма надежны, т.к. кроме светящегося вещества самих галактик в пространстве вокруг их есть, по-видимому, значимые массы вещества, следить которые не удается. Сокрытые массы проявляют себя лишь тяготением, которое сказывается на движении галактик в группах и скоплениях, по сиим признакам оценивают связанную с ними среднюю плотность, которая, как считают, быть может в два-три либо даже пять-десять раз больше усредненной плотности галактик. То событие, что число галактик и плотность вещества оказываются схожими в довольно огромных размерах, где бы эти области ни находились, значит что Вселенная, рассматриваемая в большенном масштабе, является в среднем однородной. Это одно из базовых параметров окружающего нас мира.

Будущее Вселенной

Современная наука, рассматривая последующую судьбу Вселенной, останавливается на 2-ух вариантах – открытой и замкнутой Вселенной. Если представить, что Вселенная замкнута, в этом случае в течение 40-50 млрд лет ничего существенного не произойдет. Галактики будут все далее разбегаться друг от друга, пока в некий момент самые далекие из их не остановятся и Вселенная не начнет сжиматься. На замену красноватому смещению спектральных линий придет голубое. К моменту наибольшего расширения большая часть звезд в галактиках погаснет, и останутся в главном маленькие звезды, белоснежные лилипуты и нейтронные звезды, также темные дыры, окруженные роем частиц — в большинстве собственном фотонов и нейтронов. В конце концов, через приблизительно 100 млрд лет начнут соединяться воедино галактические скопления; отдельные объекты поначалу будут сталкиваться весьма изредка, но с течением времени Вселенная перевоплотится в однородное «море» скоплений. Потом начнут соединяться отдельные галактики, и, в конце концов, Вселенная будет представлять собой однородное распределение звезд и остальных схожих объектов.

В течение всего коллапса в итоге аккреции и соударений станут создаваться, и расти темные дыры. Будет повышаться температура фонового излучения; в конце концов, она практически достигнет температуры поверхности Солнца и начнется процесс испарения звезд. Перемещаясь на фоне ослепительно броского неба, они подобно кометам будут оставлять за собой состоящий из паров след. Но скоро все заполнит растерянный туман и свет звезд померкнет. Вселенная растеряет прозрачность, как сходу же опосля Огромного взрыва. (В гл. 6 мы лицезрели, что/ранешняя Вселенная была непрозрачной, пока ее температура не свалилась приблизительно до 3000 К; тогда свет стал распространяться без помех.)

По мере сжатия Вселенная, естественно, будет проходить те же стадии, что и при разработке Вселенной, но в оборотном порядке. температура будет расти, и сокращающиеся интервалы времени начнут играться все огромную роль. В конце концов галактики тоже улетучятся и перевоплотился в первичный «суп» из ядер, а потом распадутся и ядра. На этом шаге Вселенная станет крошечной и состоящей лишь из излучения кварков и темных дыр. В последнюю долю секунды кризис дойдет практически до сингулярности. Что будет далее — непонятно, так как нет теории, которая годилась бы для описания сверхбольших плотностей, возникающих до возникновения сингулярности, можно только строить догадки.

В теории замкнутой Вселенной возникла так именуемая мысль «отскока» — неожиданного прекращения сжатия, новейшего Огромного Взрыва и новейшего расширения. одной из обстоятельств начального введения идеи отскока была возможность обойти неприятную исходя из убеждений почти всех астрологов делему появления Вселенной. Если отскок произошел один раз, то он мог случаться не один раз, быть может, бессчетное количество раз, потому не надо и волноваться о начале времен.

К огорчению, при подробной проработке таковой идеи оказалось, что, и отскок не решает задачи. В интервалах меж отскоками звезды источают существенное количество энергии, которая потом концентрируется при достижении состояния, близкого к сингулярности. Эта энергия обязана равномерно скапливаться, из-за что просвет времени меж поочередными отскоками будет возрастать. означает, в прошедшем эти промежутки были короче, а когда-то, в пределе, промежутка не было совсем, т. е. мы приходим к тому, что старались избежать, — дилемме начала Вселенной. Согласно расчетам, от начала нас обязано отделять не наиболее 100 циклов расширений и сжатий.

Почти все решали пробы обойти эту делему. Томми Голд, к примеру, разработал теорию, согласно которой в момент большего расширения время начинает течь назад. Излучение устремится назад к звездам и Вселенная «омолодится». В таком случае она будет умеренно осциллировать меж коллапсом и наибольшим расширением.

Очень увлекательную, но весьма спорную теорию предложил Джон Уилер. Воспользовавшись мыслью Хо-кинга, согласно которой фундаментальные константы «теряют» свои числовые значения при довольно больших плотностях, он показал, что цикл осцилляции не непременно должен удлиняться. Из-за принципа неопределенности значения констант утрачиваются, когда Вселенная сжимается до практически нескончаемой плотности. Опосля вероятного отскока и новейшего расширения эти константы могут получить совсем другие значения. Длительность циклов в таковых обстоятельствах также будет изменяться, но случайным образом; одни циклы станут весьма длинноватыми, а остальные маленькими.10

Согласно обратной теории, открытая Вселенная будет расширяться вечно. 1-ые действия будут, естественно, подобны тем, которые происходят в замкнутой Вселенной. Звезды равномерно постареют, превратившись с течением времени в бардовых гигантов, или взорвутся, или медлительно сколлапсируют и умрут. Некие из их, до этого чем погаснуть, столкнутся с иными звездами. Такие столкновения весьма редки, и с момента образования нашей Галактики (по последней мере, в ее наружных областях, где мы обитаем) их было совершенно мало. Но за триллионы и триллионы триллионов лет таковых столкновений произойдет огромное количество. часть из их только сбросит в место планетки, а в итоге остальных звезды окажутся на совсем других орбитах, некие даже вне пределов нашей Галактики. Если подождать довольно длительно, то нам покажется, что наружные области галактик испаряются.

Не выброшенные из галактик звезды в итоге столкновений, быстрее всего, будут притягиваться к центру, который, в конце концов, перевоплотится в черную огромную дыру. Приблизительно через 10(18) лет большая часть галактик будет состоять из мощных темных дыр, окруженных роем белоснежных карликов, нейтронных звезд, темных дыр, планет и разных частиц.

Последующие действия вытекают из современной единой теории поля, именуемой теорией величавого объединения. Из данной для нас теории следует, что протон распадается приблизительно за 10(31) лет. На данный момент ведется несколько тестов по обнаружению такового распада, а означает, и по проверке теории, Согласно ей, протоны должны распадаться на электроны, позитроны, нейтрино и фотоны. Отсюда следует, что, в конце концов, все, что состоит во Вселенной из протонов и нейтронов (а их не содержат лишь темные дыры), распадется на эти частички. Вселенная перевоплотится в смесь из их и темных дыр, и будет находиться в таком состоянии весьма, весьма длительно. Когда-нибудь улетучятся мелкие темные дыры, а вот с большенными возникнут трудности. Фоновое излучение к тому времени будет весьма прохладным, но все таки его температура остается чуток выше, чем у темных дыр. Но по мере расширения Вселенной ситуация поменяется — температура излучения станет ниже, чем на поверхности темных дыр, и те начнут испаряться, медлительно уменьшаясь в размерах; на это будет нужно приблизительно 10(100) лет. Потом Вселенную заполнят электроны и позитроны, которые, вращаясь, друг вокруг друга, образуют большие «атомы». Но равномерно позитроны и электроны, двигаясь по спирали, столкнутся и аннигилируют, в итоге что останутся лишь фотоны. Во Вселенной не будет ничего, не считая излучения.

Мы разглядели судьбу как открытой, так и закрытой Вселенной. Что ее ожидает, пока непонятно. Если даже Вселенная когда-нибудь сколлапсирует, непонятно, произойдет ли позже «отскок».

одна из проблем, на которую наталкивается обычная теория Огромного взрыва, — необходимость разъяснить, откуда берется грандиозное количество энергии, требующееся для рождения частиц. Не так издавна внимание ученых завлекла видоизмененная теория Огромного взрыва, которая дает I ответ на этот вопросец. Она носит заглавие теории раздувания, и была предложена в 1980 году сотрудником Массачусетского технологического института Аланом Гутом. Основное отличие теории раздувания от классической теории Огромного взрыва заключается в описании периода с 10(-35) до 10(-32) с. По теории Гута приблизительно через 10(-35) с Вселенная перебегает в состояние «псевдовакуума», при котором ее энергия только велика. Из-за этого происходит очень резвое расширение, еще наиболее резвое, чем по теории Огромного взрыва (оно именуется раздуванием). Через 10(-35) с опосля образования Вселенная не содержала ничего не считая темных мини-дыр и «обрывков» места, потому при резком раздувании образовалась не одна вселенная, а огромное количество, при этом некие, может быть, были вложены друг в друга. Любой из участков пены перевоплотился в отдельную вселенную, и мы живем в одной из их. Отсюда следует, что может существовать много остальных вселенных, труднодоступных для нашего наблюдения.

Хотя в данной для нас теории удается обойти ряд проблем классической теории Огромного взрыва, она и сама не свободна от недочетов. к примеру, тяжело разъяснить, почему, начавшись, раздувание, в конце концов, прекращается. От этого недочета удалось освободиться в новеньком варианте теории раздувания, показавшемся в 1981 году, но в нем тоже есть свои трудности.

А был ли большенный Взрыв?

Ученых издавна тревожил вопросец о существовании модели Вселенной без начала, модели, в какой Вселенная нескончаема стара. Модель такового рода, известную как модель «размеренного состояния» выдвинули в 1948 г. Германн Бонди, Томас Гоулд и Фред Хоил. Она обрисовывает повсевременно расширяющуюся Вселенную, не имеющую ни начала, ни конца, плотность вещества в ней имеет постоянную величину. Каким же образом система может расширяться и в то же время сохранять свою плотность постоянной? В модели «размеренного состояния» это получается из-за непрерывного поступления новейшего вещества. Сконструировать процесс образования вещества, не нарушая закона сохранения массы энергии можно математически. Но эта модель нашла суровые недостатки опосля открытия в 1964 г. А. Пензиасом и Р. Вильсоном микроволнового фонового излучения, но, сейчас сторонники модели «размеренного состояния» считают, что это открытие не представляется настолько противоречащим данной модели.

Открытие излучения расценивалось, как самое убедительное подтверждение того, что Вселенная появилась в итоге жаркого огромного взрыва, это основывалось на последующих соображениях: наблюдаемое излучение распределяется очень умеренно без каких-то «пятен», которые должны были появиться, если б излучение поступало из огромного числа отдельных источников; диапазон этого излучения очень идентичен со диапазоном безупречного темного тела, темное тело – это замкнутое место с объектами, повсевременно испускающими и всасывающими излучение, при этом, излучение не покидает это место и не поступает в него снаружи. Согласно теории, в таковой системе устанавливается точное соотношение меж соответственной интенсивностью излучения и длинноватой его волны.

Оба эти характеристики должны быть присуще моделям Вселенной, появившейся в итоге Огромного Взрыва, потому излучение стали разглядывать как остаточное явление ранешней жаркой Вселенной. Но такое толкование сталкивается с некими трудностями.

Во-1-х, наблюдаемый диапазон не совпадает в точности со диапазоном чернотельного излучения. Такие маленькие отличия от диапазона темного тела недозволено игнорировать. Они были отмечены Д.П. Вудди и П.Л. Ричардсом в 1980 г. и до сего времени остаются нерешенной неувязкой в модели Огромного Взрыва. 2-ая трудность заключается в чрезвычайной равномерности самого фона. В связи с сиим появляются две задачи. Во-1-х, равномерность фонового излучения в маленьких масштабах. Если, как говорят, излучение представляет собой явление ранешней жаркой фазы, то оно обязано нести на для себя отпечаток конфигураций, которым подверглась Вселенной опосля данной для нас фазы. Одним из принципиальных конфигураций было образование галактик, т.е. возникли сгустки вещества, и это обязано было воздействовать на фоновое излучение. Отсутствие таковых сгустков, невзирая на многократные поиски их, вызывает недоумение у приверженцев теории Огромного Взрыва.

2-ая неувязка, возникающая в связи с равномерным распределением излучения, известна как эффект горизонта. Когда мы проникаем взором в глубины Вселенной, мы смотрим ее прошедшее, т.к. свет идущий от удаленных объектов, движется с конечной скоростью. Итак, если возраст Вселенной равен 15 млрд лет, то мы можем созидать объекты, удаленные от нас на 15 млрд световых лет. Но фоновое излучение образовалось, когда возраст Вселенной чуть насчитывал 300 тыщ лет. В то время объекты, удаленные друг от друга наиболее чем на 300 тыщ световых лет, не сообщались вместе, так как самое резвое средство общения (световой луч) не могло покрыть это расстояние. С иной стороны, существующая в истинное время равномерность фонового излучения подразумевает, что такие удаленные объекты характеризовались очень схожей структурой и поведением. Чем все-таки разъяснить это сходство при отсутствии физического контакта?

Космологи, придерживаются теории Огромного Взрыва, выдвигают теоретические догадки относительно ранешней истории Вселенной, пытаясь осознать эти загадочные характеристики микроволнового фонового излучения. Но сторонники данной теории считают, что поиск следует вести, а другом направлении и что микроволновый фон, в конечном счете, не имеет реликтового нрава. Фоновое излучение заполняет вселенную на всех длинах волн. Как понятно, все виды излучения за исключение микроволнового появились не так давно и не соединены с жаркой стадией Огромного Взрыва. В 60-70 г.г. группа ученых Фред Хойл, Чандра Викрамасингхе, В. С. Реддиш и др. утверждали, что микроволновое фоновое излучение может представлять собой переработанное излучение, поступающее основным образом от звезд. Таковая переработка может осуществляться частичками пыли, если они в маленьком количестве находятся в межгалактическом пространстве. Эти ученые считают, что если будет найдено правдоподобное разъяснение микроволнового фона, то позиции космологии Огромного Взрыва будут значительно ослаблены.11
Таковым образом, это еще один подход к сценарию Огромного Взрыва.

Заключение

В данной работе я постарался разглядеть вопросцы, связанные с появлением, предстоящим существованием и концом Вселенной. Мною были рассмотрены теоретические подтверждения и практические открытия астрологов, которые привели к формированию теории Огромного Взрыва. Эта теория является самой всераспространенной в наши деньки и подразумевает, что Вселенная начала свое существование приблизительно 15-20 млрд лет вспять. Хотя вопросец о возрасте Вселенной является проблематическим, невзирая на большое количество методик определения этого возраста. Приблизительно 15-20 млрд лет вспять Вселенная была малым, жарким и плотным объектом, потом произошел большенный Взрыв сопровождающийся большим количеством энергии, и равномерно стали создаваться звезды, планетки и остальные объекты. на данный момент Вселенная содержит в себе 10 млрд галактик, объединенных в скопления и сверхскопления.

Но потому что в теории Огромного Взрыва есть ряд неоднозначных моментов, то это вызывает Энтузиазм к другим теориям, а конкретно — к теории «размеренного состояния», согласно которой у Вселенной не было начала и не будет конца. Теория утверждает, что плотность ее остается постоянной благодаря неизменному созданию новейшего вещества. означает, Вселенная будет расширяться нескончаемо. Но еще есть две теории. Согласно одной из их Вселенная закончит расширение и стабилизируется, когда достигнет определенных размеров. По иной теории Вселенная закончит расширяться, а потом под действием сил гравитации начнет сжиматься в одну точку.

Но, как мне представляется, теория Огромного Взрыва на нынешний денек более аргументирована и вызывает больше доверия. Но другие теории демонстрируют, что основная космологическая неувязка еще не решена.

Перечень литературы

Дж. Нарликар Гравитация без формул. – М.: мир, 1985. – 148 с.

Белостоцкий Ю.Г. Единая база Мироздания. – Спб., 2001. – 304 с.

Гуревич Л.Э. Чернин А.Д. Происхождение Галактик и звезд. – М.: Наука, 1987. – 191 с.

Новиков И.Д. Как Взорвалась Вселенная. – М.: Наука, 1988. – 175 с.

Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. – М.: Наука, 1983. – 189 с.

Паркер Б. мир, 1985. – 189 с.

Хокинг С. Короткая история времени, от огромного взрыва до темных дыр. – СПб.: Амфора, 2001. – 268 с.

Э. Глиссан Курьер Юнеско. 1984. №10

[1]
См.:Джон Гриббин большенный Взрыв // Курьер Юнеско. 1984. №10. С.5

[2]
См.:Новиков И.Д. Как взорвалась Вселенная. – М.: Наука, 1988. С.21

[3]
См.:Джон Гриббин большенный Взрыв // Курьер Юнеско. 1984. №10. С.7

[4]
См.: Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. – М.: Наука, 1983. С.109

[5]
Паркер Б. мир, 1985. С. 35

[7]
Т. Редже Этюды о Вселенной. – М.: Мир, 1985. С. 59

[8]
См.:Зельдович Я.Б. Крупномасштабная структура Вселенной // Курьер Юнеско. 1984. №10. С.25

10
Паркер Б. большенный Взрыв? // Курьер Юнеско. 1984. №10. С.15

]]>