КАТЕГОРИИ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) П Архитектура- (3434) Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Война- (14632) Високи технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) 1065) House- (47672) Журналистика и масови медии- (912) Изобретения- (14524) Чужди езици- (4268) Компютри- (17799) Изкуство- (1338) История- (13644) Компютри- (11121 ) Художествена литература (373) Култура- (8427) Лингвистика- (374 ) Медицина- (12668 ) Naukovedenie- (506) Образование- (11852) Защита на труда- ( 3308) Педагогика- (5571) P Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Олимпиада- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Инструменти- ( 1369) Програмиране- (2801) Производство- (97182) Промишленост- (8706) Психология- (18388) Земеделие- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строителство- (4793) Търговия- (5050) Транспорт- (2929) Туризъм- (1568) Физика- (3942) ) Химия- (22929 ) Екология- (12095) Икономика- (9961) Електроника- (8441) Електротехника- (4623) Енергетика- (12629 )

Обща теория на относителността и космологичен модел на Фридман

Вижте също:
  1. Gap-анализ (анализ на несъответствията) и модела на разработване на ИТ архитектурни елементи
  2. I ОБЩА ФАРМАКОЛОГИЯ
  3. II. ОБЩА ПАТОЛОГИЯ НА ГОРИТЕ
  4. K - факторен модел
  5. Q - инвестиционна теория
  6. VIII, точка 1. Обща характеристика на вниманието.
  7. Аксиоматична теория на L смятане на изявления
  8. Американски модел
  9. Американски модел
  10. Американски модел на управление
  11. Аномията като теория на отклонението
  12. Bagatomіrna linina model regression.

Класически идеи за еволюцията на Вселената

Еволюция на Вселената

Лекция 11

Първата идея за Вселената, формирана през XVIII век, е свързана с механистичната концепция на детерминизма, според която всички процеси в природата са обект на твърди причинно-следствени модели, с изключение на появата на ново качество. Движението в природата е постоянна промяна на състоянията, която се е случила, се случва и ще продължи завинаги в съответствие със законите на класическата механика. Арена на тези движения е безкрайната Вселена, чиито свойства са средно еднакви във всички посоки. Тези фундаментални атрибути на Вселената - вечност, безкрайност, изотропия - както се оказа по-късно, са тясно свързани със законите за запазване на енергията, инерцията и ъгловия импулс (Теорема на Ноетер). Но през XIX век стана ясно, че процесите във Вселената се развиват необратимо и по сложни сценарии, които по никакъв начин не се свеждат до обратими движения на материални точки по траектории. По това време имаше уникална физическа теория, описваща необратимото поведение на природни обекти - статистическа термодинамика. Основните принципи на тази теория бяха приложени от У. Томсън и Клаузий във Вселената като затворена система, в резултат на което се появи концепцията за "топлинната смърт" на Вселената. В съответствие с този термодинамичен сценарий настоящото състояние на Вселената е резултат от огромно колебание, спонтанен, спонтанен "скок" в подредено състояние, след което бавно отпускане започва в хаотично състояние с максимална ентропия, когато и материята, и полето ще бъдат равномерно разпределени в космоса и всички ще спрат процеси в природата. След това са възможни нови флуктуации, придружени от отпускане до равновесие и т.н. до безкрайност.

Но Нютон също отбеляза, че материята не може да се разпределя с постоянна средна плътност в произволно голям обем. Ето как сам той е написал за това: "Ако цялата материя на нашето Слънце и планетите и цялата същност на Вселената бяха равномерно разпръснати в небето и всяка частица би била вродена за всичко останало и ако цялото пространство, през което е разпръснато това вещество беше все пак крайно, тогава цялата субстанция на външната страна на това пространство поради своето наклончество щеше да прилича на цялата субстанция в пространството и в резултат щеше да попадне в средата на цялото пространство и да се оформи там сферична маса. Ако обаче материята е разпръснато равномерно в безкрайно пространство, никога няма да се събира в една маса; част от нея би могла да бъде събрана в една маса и част в друга, така че да се формира безкраен брой големи маси, разпръснати на големи разстояния един от друг през това безкрайно пространство. Така че слънцето и фиксираните звезди биха могли да се оформят. С други думи, поради гравитационната нестабилност, материята неизбежно трябва или да се свие като цяло, или да се разпадне в отделни гънки. Няколко добре известни парадокси са свързани с гравитационната нестабилност на материята, илюстриращи невъзможността за стационарно равномерно разпределение на материята в безкрайното пространство.



Например, гравитационният парадокс Зелигер-Нойман заявява, че ако материята е равномерно разпределена в безкрайно пространство, един и същ малък обем би могъл да се счита за "център" на Вселената (тогава действащата гравитационна сила, действаща върху нея , ще бъде равен на нула) и като изместен от "центъра" на Вселената (и тогава ще трябва да действа сила, толкова по-далече от центъра е въпросният обем). Тази двусмисленост показва неправилно предположение в състояние на парадокс: материята не може да бъде равномерно разпределена в безкрайно пространство.

В друг парадокс парадоксът Олберс анализира какво трябва да бъде осветеността на небето, ако Вселената е безкрайна и средната плътност на звездите е постоянна.

Тъй като интензитетът на светлината намалява обратно пропорционален на квадрата на разстоянието от източника до наблюдателя и броят на звездите се увеличава директно спрямо квадрата на това разстояние, интензитетът на светлината, идващ от звездите на различни разстояния от наблюдателя, трябва да бъде еднакъв. От това следва, че ако Вселената е безкрайна, небето трябва да се появи "по-светло от хиляди слънца". И тъй като това не е така, предпоставката за парадокса е неправилна: средната плътност на звездите не може да бъде постоянна в една безкрайна Вселена. Разглежданите парадокси, разбира се, не изчерпват критиките на механистичната и термодинамична картина на света. Може да се каже, че до началото на ХХ век. незадоволителното естество на съществуващите космологични понятия стана очевидно.

През февруари 1917 г. А. Айнщайн публикува статия, която стана отправна точка за съвременните космологични идеи. В тази статия Айнщайн прилага към Вселената уравненията на общата теория на относителността, която той току-що бе получил. Най-изненадващо е, че написаното от него "световно уравнение" доведе до невъзможността на стационарното, т.е. не се променя с времето, състоянието на Вселената. Оказа се, че от най-малкото "натискане" силите на власт или биха се смалили във всички неща във Вселената, или обратно, светът "пръсне отвътре" би се разширил неконтролируемо (тук е уместно да си припомним гравитационния парадокс на Зелигер - Нойман). С други думи, радиусът на кривината на Вселената и средната плътност на материята в нея са получени от Айнщайн в зависимост от времето, въпреки че тяхната постоянност е взета като основа за извличане на "световното уравнение". След известно колебание Айнщайн добави към "световното уравнение" още един термин, т. Нар. Космологична константа, която отчита хипотетичната антигравитация. Това позволи на Айнщайн да "оправи" света, а не да му позволи да загуби стабилност. Още от самото начало беше ясно, че такава математическа "подкрепа" очевидно е дело. човек с характер.

През пролетта на 1922 г. е публикувана статия от Петроград в главното физическо списание на времето, Zeitschrift fur Physik. Името на автора, Александър Фридман, не е било известно на физиците. Неговата статия, озаглавена "За кривината на пространството", се занимава с общата теория на относителността. По-точно, най-амбициозното му приложение - космология. В тази статия е роден "разширяването на Вселената". До 1922 г. такава фраза би изглеждала абсолютно абсурдна. Фактът, че разширяването на Вселената започна преди милиарди години, астрофизиката все още трябваше да се учи. Но "хоризонтът на знанието " бе разширен точно през 1922 г. И се разпространи от 34-годишния професор в университета в Санкт Петербург Александър Фридман.

Не непосредствено, този модел беше признат от научния свят и Айнщайн, който беше един от първите, който се запозна с изчисленията на А. Фридман, дори обвини техния автор за елементарна грешка. Но нямаше никаква грешка, а самият Айнщайн писа за това през 1923 г .: "Смятам, че резултатите на Фридман са верни и хвърлят нова светлина".

Идеите на Фридмън и Айнщайн бяха взети от учени от различни страни. Особено забележителни са произведенията на белгийския астроном и в същото време свещеникът Abbe J. Lemetre. Той беше първият, който предложил крайността на Вселената, Големия взрив, който придружаваше появата на Вселената. Накрая, през 1929 г. американският астрофизик Е. Хъбъл открива "червена промяна" на спектралните линии на радиация, идващи от далечни галактики. Тази промяна показва, че Вселената се разширява и "разпръсването" на всякакви две галактики се случва със скорост v пропорционална на разстоянието L между тези галактики:

v = HL, (1.1)

където H е константата на Хъбъл. Това е връзката между скоростта и разстоянието, произтичаща от теорията на Фридман.

Стойността на константата H: H = 150 (km / s) / 10 6 светлинни години, измерена от Хъбъл, беше надценена с повече от един порядък и тази грешка изигра важна роля в по-нататъшното развитие на природните науки през ХХ век. Всъщност, ако се приеме, че разширението на Вселената е сравнително равномерно, тогава е лесно да се провери дали интервалът от време t = L / v от началото на разширението е равен на обратното

Константа на Хъбъл:

t = l / h (1.2)

Но след това възрастта на Вселената се оказа "само 2 милиарда години", тази стойност беше още по-малка от възрастта на Земята, която вече беше известна тогава (4,5 милиарда години). Като се има предвид фактът, че грешката при определянето на константата на Хъбъл е била доста голяма, са направени следните оценки: всички (!) Космически обекти - галактики, звезди, нашата слънчева система - се формират едновременно по време на разширяването на Вселената. Но тогава в този момент трябваше да се появи цялото разнообразие от химически елементи. И за да направи това възможно, беше необходимо да се приеме, че поне в първите мигове от живота на Вселената температурата му е била много висока. Само в този случай са се осъществили условията, необходими за осъществяването на термоядрен синтез, в резултат на което могат да се формират ядрата на всички химични елементи - от най-леките до най-тежките. Така се появи концепцията за Големия взрив (Г. Гамов, 1948).

След изясняване на стойността на константата на "Хъбъл", тя се оказа равна на само 15 (km / s) / 10 6 светлинни години и това веднага увеличи възрастта на Вселената с порядък, т.е. на 20 милиарда години. По този начин е открита друга възможност за образуване на тежки химически елементи: тези елементи могат да възникнат в процеса на еволюцията на звездите, които ще бъдат разгледани в следващата глава. Необходимостта от високи температури в ранните етапи на еволюцията на Вселената е изчезнала и от известно време моделът на "горещото раждане" на Вселената е изчезнал в сянка. Реалният й триумф беше едно от най-големите научни открития на 20-ти век. - експериментално откритие през 1965 г. (А. Пензиас и Р. Уилсън) на фоновата радиация, която "пътува" в космоса от времето, когато Вселената е била само на около 1 милион години. Това излъчване може да се случи само ако младата Вселена е достатъчно гореща и ако светлината по това време е била най-активният участник във физическите процеси,

Понастоящем моделът на Големия взрив продължава да се развива и да се усъвършенства, но основните принципи, които стоят в основата му, остават непроменени и общоприети от научната общност.

<== предишна лекция | следващата лекция ==>
Състав и структура на оборота на дребно | Критична плътност на материята във Вселената

; Дата на добавяне: 2013-12-13 ; ; Прегледи: 123 ; Нарушение на авторски права? ;


Вашето мнение е важно за нас! Дали публикуваният материал е полезен? Да | не



ТЪРСЕНЕ ПО САЙТА:


Препоръчителни страници:

Вижте също:



ailback.ru - Edu Doc (2013 - 2018) година. Всички материали, представени на сайта само с цел запознаване с читателите и не извършват търговски цели или нарушаване на авторски права! Последно добавяне на IP: 11.45.9.9
Повторно генериране на страницата: 0.002 сек.