Читайте также:
|
|
Вселенная как объект космологии……………………………………….5
2. Был ли Большой взрыв?…………………………………………..…....…8
3. Проблемы теории Большого взрыва…………………………………....10
4. Будущее Вселенной…………………………………………………..….14
Заключение……………………………………………………………...…..18
Список использованной литературы………………………………….…...20
Введение.
Вселенная[1, с. 294] - весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по тем формам, которые принимает материя в процессе своего развития. Вселенная существует объективно, независимо от сознания человека, её познающего. Вселенная содержит гигантское множество небесных тел, многие из которых по размерам превосходят Землю иногда во много миллионов раз. Всякое подлинно научное исследование признаёт объективное существование, материальность Вселенной.
Проблемы зарождения и существования Вселенной занимали самого древнего человека. Небо, которое было доступно его обозрению, было для него очень интересно. Недаром астрономия считается одной из самых древних наук о природе. Не потерял интереса к изучению проблем космоса и современный человек, но он смотрит глубже, его уже интересует не просто выяснение вопроса, что есть Вселенная? Современные ученые ищут ответы на следующие вопросы:
а) Что было, когда Вселенная рождалась?
б) Как давно это было и как происходило?
в) Рождалась ли Вселенная вообще или она глобально стационарна?
Для поиска ответов на эти непростые вопросы в астрономии появилась новая отрасль – космология. По определению А.Л. Зельманова (1913-1987) космология – это совокупность накопленных теоретических положений о строении вещества и структуре Вселенной, как цельного объекта, так и отдельные научные знания охваченного астрономическими наблюдениями мира как части Вселенной. Космология стала искать различные варианты ответов на поставленные вопросы, выдвигать различные теории и гипотезы. Так появилась Теория Большого взрыва и гипотезы, описывающие первые мгновения рождения Вселенной, ее структуризацию и развитие.
Космология, как и любая современная наука, сегодня бурно живет и развивается, в большей мере за счет «альтернативных теорий». Все это позволяет человечеству точнее понять сущность физических процессов, дает возможность ученым прогнозировать дальнейшую эволюцию Вселенной.
Поэтому целями реферата являются: освещение проблемы происхождения Вселенной, в частности теории Большого взрыва, первые этапы жизни Вселенной, перспективы ее развития.
Субъект изучения: происхождение Вселенной. Вселенная как объект космологии.
Вселенная как объект космологии.
Как мы уже поняли: Вселенная является предметом изучения космологии. Космология - это та общая часть математики, физики, астрономии и философии, в которой изучается структура, эволюция и физические законы Вселенной как единого целого.
Целостное представление о Вселенной ставит космологию в особое положение по отношению к другим наукам. Действительно, если любая другая наука может исследовать свой предмет со всех сторон и в полном объёме, то исследователю Вселенной доступна только часть предмета исследования. Так как целое может обладать такими качествами, которых нет у его частей, то становится понятным наличие тех затруднений, которые космология испытывала во все времена.
А смысл этих затруднений всегда сводился к одному: никакая физическая теория не могла в полной мере объяснить наблюдаемые свойства Вселенной. Если же теорию каким-либо образом приспосабливали для описания одних свойств Вселенной, то появляющиеся при этом следствия не согласовывались с другими известными её свойствами или выходили за пределы здравого смысла.
Усугубляет ситуацию и тот факт, что четырехмерное пространство-время в общей теории относительности (ОТО), которая является теоретическим фундаментом современной классической космологии, описывается десятью переменными, в то время как сама теория предлагает только шесть независимых уравнений. Поэтому неудивительно, что на одних только уравнениях ОТО объективную картину мира никому построить до сих пор не удалось. Отсутствие однозначности в теории приводило к необходимости выдвижения определённых гипотез для объяснения тех или иных свойств Вселенной. Вот почему появилось так много различных моделей Вселенной, ни одна из которых, к сожалению, не удовлетворяет в полной мере всем требованиям законов логики и соответствия реальному миру.
В настоящее время официальной наукой общепринята концепция, согласно которой Вселенная появилась 20 млрд. лет тому назад в результате Большого Взрыва материи, находящейся до этого в чудовищно плотном и горячем состоянии. В дальнейшем материя расширялась, остывала, разделилась на вещество и электромагнитное поле, образовала галактики, которые, как считают, и по сей день продолжают удаляться друг от друга.
Теоретической основой этой модели являются нестационарные решения уравнений Эйнштейна, полученные советским геофизиком и математиком Фридманом в начале 20-х годов, и концепция взрывного начала в динамике Вселенной, выдвинутая американским физиком Гамовым в конце 40-х годов ХХ века.
Объективными свойствами Вселенной, якобы подтверждающими эту модель, являются открытое в 1929 г. американским астрономом Хабблом красное смещение спектров излучения галактик, пропорциональное расстоянию до них, и обнаруженное в 1965 г. американскими радиоастрономами Вильсоном и Пензиасом микроволновое фоновое излучение космоса с температурой 2,7 градусов выше абсолютного нуля.
Первое из этих открытий было истолковано учёными как результат взаимного удаления галактик друг от друга, а второе - как остаток (реликт) того электромагнитного излучения, которое отделилось от вещества и остыло до указанной температуры в процессе расширения Вселенной (подробнее о расширении Вселенной [2 с.58-62]).
Между тем вышеуказанные свойства Вселенной не являются прямыми доказательствами ее расширения. Так, уменьшение частоты света может быть как результатом расширения Вселенной, так и результатом диссипации энергии света при его распространении на большие расстояния.
Вопрос о модели и законах Вселенной сравним с вопросом о том, что первично: яйцо или курица. И если мы определяем космологию как науку о Вселенной, то сразу же упираемся в вопрос, что первично: модель Вселенной, из которой вытекают физические законы Вселенной, или физические законы Вселенной, на основе которых строится модель Вселенной?
Очевидно, что на этот вопрос не нужно искать ответа, а нужно решать третий вопрос. Речь идет о соотношении и взаимосвязи таких философских категорий, как “целое” и “часть”, а также философском законе о переходе количественных изменений в качественные. И здесь нужно двигаться строго параллельно.
Чтобы изучить целое по его части, требуется непрерывная интеграция представлений о предмете исследования с самых разных точек зрения на каждом этапе его изучения и непрерывное согласование следствий разрабатываемой теории с объективной реальностью. Несоблюдение принципа соответствия, появление внутренних противоречий, сингулярностей и парадоксов при применении созданной теории к описанию целого указывает на ложность того пути, по которому пошли исследователи. Именно такая ситуация и сложилась к настоящему времени в космологии, официальная теоретическая основа которой держится на идее Большого Взрыва. Мы подошли к такому вопросу: какова научная достоверность теории «большого взрыва»? Разумеется, не может быть полной уверенности в выводах, сделанных на границе человеческих знаний и основанных на рискованных экстраполяциях. Но в самых общих чертах теория «большого взрыва» кажется вполне справедливой, и уж наверняка она представляет собой наилучшую из имеющихся в настоящее время рабочих гипотез. Во всяком случае, панорама, которую открывает нам эта теория, грандиозна и поистине захватывающа.
Был ли Большой взрыв?
Академик Я.Б. Зельдович считал по этому поводу, что теория «Большого взрыва» в настоящий момент (то есть к 1983 году) не имеет сколько-нибудь заметных недостатков. Можно даже сказать, что она столь же надежно установлена и верна, сколь верно то, что Земля вращается вокруг солнца. Обе теории занимали центральное место в картине мироздания своего времени, и обе имели много противников, утверждавших, что новые идеи, заложенные в них, абсурдны и противоречат здравому смыслу. Но подобные теории не в состоянии препятствовать успеху новых теорий.
На чем основана уверенность академика Я.Б. Зельдовича в справедливости теории «горячей Вселенной»? Имеется ряд данных, которые подтверждают теорию Большого взрыва.
Во-первых, это данные о возрасте небесных тел. Мы знаем, что возраст Солнечной системы близок к 4,6 млрд. лет. Менее точно известен возраст самых старых звезд, скорее всего он близок к возрасту нашей и других галактик (10-15 млрд. лет). Следовательно, данные о возрасте небесных тел сопоставимы с данными о возрасте Метагалактики. Второе подтверждение состоит в том, что данные радиоастрономии свидетельствуют, что в прошлом далекие внегалактические источники радиоизлучения излучали интенсивней, чем сегодня, следовательно, эти источники эволюционируют. Факт, что радиогалактики и квазары эволюционируют, причем время их эволюции совпадает со временем существования Метагалактики, говорит в пользу теории Большого взрыва. Третьим важным подтверждением рассматриваемой теории, является наблюдаемая распространенность химических элементов с тем соотношением гелия и водорода (1/4 и 3/4 соответственно), которое возникло во время первичного термоядерного синтеза.
Главным же подтверждением теории Большого взрыва («горячей Вселенной») считается открытие реликтового излучения. Для космологии это явление имеет фундаментальное значение, сравнимое по значению с открытием расширения Метагалактики. В чем суть открытого реликтового излучения? Так называемый «отрыв» излучения от вещества происходил, когда температура в расширяющейся Вселенной была порядка 3000-4000 К. В ходе последующего расширения Вселенной температура снижалась, но характер излучения (его спектр) сохранился до наших дней, напоминая о далекой «молодости» Метагалактики. Советский астрофизик И.С. Шкловский предложил называть это излучение реликтовым. Теория предсказала существование реликтового излучения.
В конце 60-х годов группа американских ученых во главе с Р. Дикке приступила к попыткам обнаружить реликтовое излучение. Но их опередили А. Пензиас и Р. Вильсон, получившие в 1978 г. Нобелевскую премию за открытие микроволнового фона (это официальное название реликтового излучения) на волне 7,35 см. Примечательно, они не искали реликтовое излучение, а в основном занимались отладкой радиоантенны для работы по программе спутниковой связи. С июля 1964 г. по апрель 1965 г. они при различных положениях антенны регистрировали космическое излучение, природа которого первоначально была им не ясна. Этим излучением и оказалось реликтовое излучение.
Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 52 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |