Основы современных представлений о строении и эволюции Вселенной.
В 20 в. было достигнуто понимание Вселенной как единого целого. Первый важный шаг был сделан в 1920-х гг., когда ученые пришли к выводу, что наша Галактика – Млечный Путь – одна из миллионов галактик, а Солнце – одна из миллионов звезд Млечного Пути. Последующее изучение галактик показало, что они удаляются от Млечного Пути, причем чем дальше они находятся, тем больше эта скорость (измеренная по красному смещению в ее спектре). Т.о., мы живем в расширяющейся Вселенной.
Разбегание галактик отражено в законе Хаббла, согласно которому красное смещение галактики пропорционально расстоянию до нее.
Кроме того, в самом крупном масштабе, т.е. на уровне сверхскоплений галактик, Вселенная имеет ячеистую структуру. Современная космология (учение об эволюции Вселенной) базируется на двух постулатах: Вселенная однородна и изотропна.
Существует несколько моделей Вселенной.
В модели Эйнштейна - де Ситтера расширение Вселенной продолжается бесконечно долго, в статической модели Вселенная не расширяется и не эволюционирует, в пульсирующей Вселенной циклы расширения и сжатия повторяются. Однако статическая модель наименее вероятна, не в её пользу говорит не только закон Хаббла, но и обнаруженное в 1965 году фоновое реликтовое излучение (т.е. излучение первичного расширяющегося раскаленной четырехмерной сферы).
В основе некоторых космологических моделей лежит теория «горячей Вселенной», изложенная ниже.
В соответствии с решениями Фридмана уравнений Эйнштейна 10–13 миллиардов лет назад, в начальный момент времени, радиус Вселенной был равен нулю. В нулевом объеме была сосредоточена вся энергия Вселенной, вся ее масса. Плотность энергии бесконечна, бесконечна и плотность вещества. Подобное состояние называется сингулярным.
В 1946 году Георгий Гамов и его коллеги разработали физическую теорию начального этапа расширения Вселенной, объясняющую наличие в ней химических элементов синтезом при очень высоких температуре и давлении. Поэтому начало расширения по теории Гамова назвали «Большым Взрывом». Соавторами Гамова были Р. Альфер и Г. Бете, поэтому иногда эту теорию называют «α, β, γ-теория».
Вселенная расширяется из состояния с бесконечной плотностью. В сингулярном состоянии обычные законы физики неприменимы. По-видимому, все фундаментальные взаимодействия при столь высоких энергиях неотличимы друг от друга. А с какого радиуса Вселенной имеет смысл говорить о применимости законов физики? Ответ – с планковской длины:
, начиная с момента времени tp = Rp/c = 5*10-44с (c – скорость света, h – постоянная Планка). Скорее всего, именно через tP гравитационное взаимодействие отделилось от остальных. По теоретическим расчетам, в течение первых 10-36 с, когда температура Вселенной была больше 1028 К, энергия в единице объема оставалась постоянной, а Вселенная расширялась со скоростью, значительно превышающей скорость света. Этот факт не противоречит теории относительности, так как с такой скоростью расширялось не вещество, но само пространство. Эта стадия эволюции называется инфляционной
. Из современных теорий квантовой физики следует, что в это время сильное ядерное взаимодействие отделилось от электромагнитного и слабого. Выделившаяся в результате энергия и явилась причиной катастрофического расширения Вселенной, которая за крошечный промежуток времени в 10– 33 с увеличилась от размеров атома до размеров Солнечной системы. В это же время появились привычные нам элементарные частицы и чуть меньшее количество античастиц. Вещество и излучение все еще находилось в термодинамическом равновесии. Эта эпоха называется радиационной
стадией эволюции. При температуре 5∙1012 К закончилась стадия рекомбинации
Дополнительно
Методы оценки близости допредельных и предельных распределений статистик
Рассматривается проблема оценки близости предельных
распределений статистик и распределений, соответствующих конечным объемам
выборок. При каких объемах выборок уже можно пользоваться предельными
распределениями? Каков точный смысл термина "можно" в предыдущей фразе?
Основное внимание уд ...
Становление детской журналистики и её влияние на психологию ребёнка
Русская пресса для юного читателя в
отличие от «взрослой» началась с журнала.
Детская журналистика в нашей стране
имеет богатую историю. До революции, в основном в Петербурге и Москве,
издавалось около трехсот детских и юношеских журналов. Одни из них выходили
десятилетиями, другие прекращали ...