Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Теория создания Вселенной - ученический проект

Теория создания Вселенной - ученический проект

  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:

hello_html_m6d6bd32c.gifhello_html_39b1e4a3.gifМуниципальное автономное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа №28 г. Ивделя.









Теории возникновения Вселенной













Проектная работа Кожиновой Е. В

ученицы 11 класса

Рукодитель Рогачева И.Б







Ивдель

2014



Содержание:

Введение…………………………………………………………………

3

Виды теорий возникновения Вселенной

4

Большой Взрыв: самое начало

7

Эволюция вещества

9

а) Адронная эра

10

б) Лептонная эра

11

в) Фотонная эра или эра излучения

12

г) Звездная эра

14

«Итоги первых шагов Маленькой Вселенной»

15

Заключение

46

Приложение

18

Словарь

20

Список литературы

22


































Введение

Исследованием Вселенной стал заниматься еще самый древний Человек. Небо было доступно для его обозрения – оно было для него интересным. Недаром астрономия – самая древняя из наук о природе – и, по сути, почти самая древняя наука вообще.

Не потерял интереса к изучению проблем космоса и Современный Человек. Но он смотрит уже немного глубже: ему не просто интересно что есть Вселенная сейчас – он жаждет знаний о том

- что было, когда Вселенная рождалась?

- рождалась ли она Вообще или она глобально стационарна?

- как давно это было и как происходило?

Для поиска ответа на все эти Непростые ответы была отведена специальная ниша в астрономии – космология.

КОСМОЛОГИЯ (от космос и ...логия), физическое учение о Вселенной как целом, основанное на результатах исследования наиболее общих свойств (однородности, изотропности и расширения) той части Вселенной, которая доступна для астрономических наблюдений.

Космология попыталась дать ответы на эти вопросы. Была создана теория Большого Взрыва, а так же теории, описывающие

первые мгновения рождения Вселенной, ее появление и структуризацию..

Всё это позволяет нам понять сущность физических процессов, показывает

источники, создающие современные законы физики, даёт возможность прогнозировать дальнейшую судьбу Вселенной.

Поэтому космология, как и любая другая наука живет и бурно развивается,

принося все новые и новые фундаментальные знания об окружающем нас мире. Хотя и не так стремительно, как например, компьютерные технологии, и в большей мере за счет «альтернативных» теорий, но все-таки развивается.

Меня, как современного Человека, с детских лет интересует вопрос о возникновении Вселенной. Поэтому я поставила перед собой

цель: узнать, как возникла Вселенная.

задачи:

1. изучить литературу по возникновению Вселенной;

2. рассмотреть все существующие теории возникновения Вселенной ;

3. более подробно изучить одну из теорий возникновения Вселенной.


.











1 Виды теорий

Изучив литературу, я узнала о существовании четырёх теории возникновения Вселенной. Это теория Креационизма, Аффинная теория пространства и времени, теория Большого Взрыва и теория Стационарности.

а) Согласно первой теории некоторые ученые считают, что нашу Вселенную создал Бог с помощью суперкомпьютера. Примером этого может послужить то, что если мы находимся в виртуальном мире, нам надо всего лишь приблизить какой - нибудь предмет и мы увидим пиксели, это самая малая структурная единица всего в виртуальном мире.

Когда ученые рассматривали предмет под микроскопом, то наткнулись на удивительное открытие - они увидели маленькие квадратики похожие на пиксели.

Также, всё в нашем мире квантово: время квантово, пространство квантово, энергия квантово - всё состоит из индивидуальных пикселей. И всё это можно описать на компьютере, в наше время уже создана примитивная компьютерная Вселенная- это всем знакомая игра Sims.

Компьютеры всё больше развиваются и заменяют человека, во многих отраслях. С помощью компьютера можно создать макет космоса, макет планеты, что угодно, лишь бы правильно описать это с помощью компьютерного языка и формул.

Наш мир состоит из пикселей они принимают четкую форму лишь тогда, когда мы на них смотрим. Это значит, что наш мир может являться компьютерной симуляцией.

б)После открытия закона Хаббла большинство астрономов приняли теорию Большого взрыва — концепцию, согласно которой Вселенная образовалась в прошлом из некоей точки. Однако в 1940-е годы группа астрофизиков под руководством Фреда Хойла предложила альтернативную теорию.

Главная идея этой теории заключается в следующем: по мере того как галактики удаляются друг от друга при хаббловском расширении, в увеличивающемся пространстве между ними образуется новая материя. Вновь образованная материя со временем самоорганизуется в галактики, которые, в свою очередь, будут удаляться друг от друга, высвобождая пространство для образования новой материи. Таким образом, наблюдаемое расширение было согласовано с понятием «стационарной» Вселенной, сохраняющей свою общую плотность и не имеющей единственной точки образования (наличие которой предполагает теория Большого взрыва).

Вскоре начали появляться доводы против теории. Во-первых, в точных лабораторных экспериментах не удалось воспроизвести образование вещества. Во-вторых, что важнее, новые открытия в космологии — такие как космический микроволновый фон (см. Большой взрыв) — показали, что многие явления во Вселенной можно объяснить исходя из сценария Большого взрыва, но не из теории стационарной Вселенной. Например, когда мощные телескопы смогли заглянуть во Вселенную поглубже и таким образом проникнуть в ее прошлое, стало ясно, что все наиболее удаленные галактики представляют собой молодые, еще не сформировавшиеся системы. Это — как раз то, что и ожидалось от Вселенной, возникшей в результате Большого взрыва, но никак не согласовывалось с картиной стационарности. В конце концов большинство защитников теории стационарной Вселенной, сраженные этим контраргументом, просто сдались.

в) Аффинная теория пространства-времени

В рамках модели Поплавски постулируется, что все астрономические чёрные дыры (ЧД) можно рассматривать как входы в кротовые норы Эйнштейна - Розена. Эти объекты представляют собой гипотетические тоннели, соединяющие различные регионы пространства-времени.
Поплавски полагает, что другой конец кротовой норы чёрной дыры соединён с белой дырой (антипод чёрной - область пространства, в которую ничто не может попасть). При этом внутри кротовой норы возникают условия, напоминающие расширяющуюся Вселенную, аналогичную наблюдаемой нами. Из этого следует, что и наша Вселенная может оказаться просто внутренней частью какой-то кротовой норы.

Как же мы можем подтвердить такую теорию? Поплавски считает, что способ есть. Все звезды и черные дыры в нашей Вселенной вращаются. Логично предположить, что так же дело обстоит в пра-Вселенной (правселенных). Значит, вся наша Вселенная должна иметь параметры вращения черной дыры, в которой она находится. Часть спиральных галактик при этом должна быть закручена влево, а часть (пространственно противоположная) — вправо. По данным современных наблюдений, включающим обзор более чем 15 тыс. галактик, в одном «полушарии» нашей Вселенной бóльшая часть спиральных галактик действительно закручена в одну сторону («левши»), а в противоположной части наблюдаемой Вселенной дело обстоит наоборот: численно доминируют галактики-«правши».

По мнению учёного, эта модель объясняет целый ряд проблем современной космологии – темную энергию, темную материю, квантовые эффекты при анализе гравитации в космических масштабах.

В ней применяется понятие аффинного кручения, а вместо псевдоримановой геометрии для пространства-времени используется геометрия Римана - Картана. Её ещё можно назвать аффинной теорией пространства-времени - в противовес принятой метрической. Здешние эффекты неметричности весьма малы, единственной областью, где их вообще можно заметить, автор считает раннюю Вселенную. Привлекательной чертой его гипотезы является возможность получения несингулярных решений типа «Большого отскока» для Большого взрыва

Концепция Большого взрыва весьма успешно расправляется со многими наблюдаемыми астрономическими явлениями, но, отмечает Никодем Поплавски, далеко не со всеми. Что спровоцировало Большой взрыв, превратив гипотетическую сингулярность в известную нам Вселенную? Что именно остановило инфляционное расширение Вселенной? Каков источник тёмной энергии, вызывающей сейчас наблюдаемое ускоряющееся расширение Вселенной? И, наконец, где антиматерия, которой должно быть примерно столько же, сколько и обычной?

г) Жорж Эдуард Леметр (1894—1966):

«В нуль-пункт времени вещество и энергия Вселенной были сдавлены в единую гигантскую массу - «космическое яйцо», которое было неустойчиво, и произошел самый гигантский и катастрофический взрыв, какой только можно вообразить» (1927 г.)






















































2.Большой Взрыв: самое начало

Началом работы Вселенского ускорителя был Большой Взрыв. Этот термин очень часто применяют сегодня космологи. Наблюдаемый разлет галактик и скопления галактик – следствие Большого взрыва. Однако, Большой

Взрыв, который академик Я.Б. Зельдович назвал астрономическим, качественно

отличается от каких-либо химических взрывов.

У обоих взрывов есть черты сходства: например, в обоих случаях вещество после взрыва охлаждается при расширении, падает и его плотность. Но есть и существенные отличия. Главное из них заключается в том, что химический взрыв обусловлен разностью давлений во взрывающемся веществе и давлением в окружающей среде (воздухе). Эта разность давлений создает силу, которая сообщает ускорение частицам заряда взрывчатого вещества.

В астрономическом взрыве подобной разности давлений не существует. В отличие от химического астрономический взрыв не начался из определенного центра (и потом стал распространяться на все большие области пространства), а произошел сразу во всем существовавшем тогда пространстве. Представить себе это очень трудно, тем более, что «все пространство» могло быть в начале взрыва конечным (в случае замкнутого мира) и бесконечным (в случае открытого мира).

Пока мало что известно, что происходило в первую секунду после начала

расширения, и еще меньше о том, что было до начала расширения. Но, к счастью, это незнание не явилось помехой для очень детальной разработки теории «горячей Вселенной» и сценарий, к рассмотрению которого мы сейчас переходим, основан не на умозрительных рассуждениях, а на строгих расчетах.

Итак, в результате Большого взрыва 13-20 млрд. лет назад начал действовать

уникальный ускоритель частиц, в ходе работы которого непрерывно и

стремительно сменяли друг друга процессы рождения и гибели (аннигиляции)

разнообразных частиц. Как мы увидим в следующих главах, эти процессы во

многом определили всю последующую эволюцию Вселенной, нынешний облик нашей Вселенной и создал необходимые предпосылки для возникновения и развития жизни.

Итак, мы выяснили, что Вселенная постоянно расширяется; тот момент с которого Вселенная начала расширятся, принято считать ее началом; тогда началась первая и полная драматизма эра в истории вселенной, ее называют “Большим Взрывом” или английским термином Big Bang.

Что же такое – расширение Вселенной на более низком, конкретном уровне ?

Под расширением Вселенной подразумевается такой процесс, когда то же

самое количество элементарных частиц и фотонов занимают постоянно возрастающий объём.

Итак, кратко изложим все те умозаключения о возможных параметрах Вселенной на стадии Большого Взрыва, к которым мы пришли.

Средняя плотность Вселенной в результате расширения постепенно

понижается. Из этого следует, что в прошлом плотность Вселенной

была больше, чем в настоящее время. Можно предположить, что в глубокой

древности (примерно десять миллиардов лет назад) плотность Вселенной была очень большой.

Кроме того высокой должна была быть и температура настолько высокой, что плотность излучения превышала плотность вещества. Иначе говоря , энергия всех фотонов содержащихся в 1 куб. см была больше суммы общей энергии частиц, содержащихся в 1 куб. см. На самом раннем этапе, в первые мгновения “Большого Взрыва” вся материя была сильно раскаленной и густой смесью частиц, античастиц и высокоэнергичных гамма-фотонов. Частицы при столкновении с соответствующими античастицами

аннигилировали, но возникающие гамма-фотоны моментально материализовались в частицы и античастицы. Подробный анализ показывает, что температура вещества Т понижалась во времени в соответствии с простым соотношением :

Зависимость температуры Т от времени t дает нам возможность

определить, что например, в момент, когда возраст Вселенной исчислялся всего

одной десятитысячной секунды, её температура представляла один биллион

Кельвинов.








































3. Эволюция вещества

Температура раскаленной плотной материи на начальном этапе Вселенной со временем понижалась, что и отражается в соотношении. Это значит, что понижалась средняя кинетическая энергия частиц . Согласно соотношению hn=kT понижалась и энергия фотонов. Это возможно лишь в том случае, если уменьшится их частота n. Понижение энергии фотонов во времени имело для

возникновения частиц и античастиц путем материализации важные последствия. Для того чтобы фотон превратился (материализовался) в частицу и античастицу с массой mo и энергией покоя moc, ему необходимо обладать энергией moc2 или большей.

Со временем энергия фотонов понижалась, и как только она упала ниже произведения энергии частицы и античастицы , фотоны уже не способны были обеспечить возникновение частиц и античастиц с массой mo. Так, например, фотон, обладающий энергией меньшей, чем 2*938 МэВ, не способен материализоваться в протон и антипротон, потому что энергия покоя протона равна 938 МэВ

Знак неравенства означает следующее: частицы и соответствующие им античастицы возникали при материализации в раскаленном веществе до тех пор, пока температура вещества T не упала ниже , указанного значения.

На начальном этапе расширения Вселенной из фотонов рождались частицы и

античастицы. Этот процесс постоянно ослабевал, что привело к вымиранию частиц и античастиц. Поскольку аннигиляция может происходить при любой температуре, постоянно осуществляется процесс

частица + античастица Þ 2 гамма-фотона

при условии соприкосновения вещества с антивеществом. Процесс материализации

гамма-фотон Þ частица + античастица

мог протекать лишь при достаточно высокой температуре. Согласно тому, как

материализация в результате понижающейся температуры раскаленного вещества приостановилась, эволюцию Вселенной принято разделять на четыре эры: адронную, лептонную,фотонную и звездную.














а) Адронная эра.

Длилась примерно от t=10-6 до t=10-4. Плотность порядка 1017 кг/м3

при T=1012-1013.

При очень высоких температурах и плотности в самом начале существования

Вселенной материя состояла из элементарных частиц. Вещество на самом раннем этапе состояло прежде всего из адронов, и поэтому ранняя эра эволюции Вселенной называется адронной, несмотря на то, что в то время существовали и лептоны.

Через миллионную долю секунды с момента рождения Вселенной, температура T упала на 10 биллионов Кельвинов(1013K). Средняя кинетическая энергия частиц kT и фотонов hn составляла около миллиарда эв (103 МэВ), что соответствует энергии покоя барионов. В первую миллионную долю секунды эволюции Вселенной происходила материализация всех барионов неограниченно, так же, как и аннигиляция. Но по прошествии этого времени, материализация барионов прекратилась, так как при температуре ниже 1013 K фотоны не обладали уже достаточной энергией для ее осуществления. Процесс аннигиляции барионов и антибарионов продолжался до тех пор, пока давление излучения не отделило вещество от антивещества. Нестабильные гипероны (самые тяжелые из барионов) в процессе самопроизвольного распада превратились в самые легкие из барионов (протоны и нейтроны). Так во вселенной исчезла самая большая группа барионов - гипероны. Нейтроны могли дальше распадаться в протоны, которые далее не распадались, иначе бы нарушился закон сохранения барионного заряда. Распад гиперонов происходил на этапе с 10 -6 до 10-4 секунды. К моменту, когда возраст Вселенной достиг одной десятитысячной секунды (10-4 с.), температура ее понизилась до 1012 K, а энергия частиц и фотонов представляла лишь 100 МэВ. Ее не хватало уже для возникновения самых легких адронов - пионов. Пионы, существовавшие ранее, распадались, а новые не могли возникнуть. Это означает, что к тому моменту, когда возраст Вселенной достиг 10-4 с., в ней исчезли все мезоны.

На этом и кончается адронная эра, потому что пионы являются не только самыми легкими мезонами, но и легчайшими адронами. Никогда после этого сильное взаимодействие (ядерная сила) не проявлялась во Вселенной в такой мере, как в адронную эру, длившуюся всего лишь одну десятитысячную долю секунды.









б) Лептонная эра.

Длилась примерно от t=10-4 до t=101. К концу эры плотность порядка 107 кг/м3 при T=109.

Когда энергия частиц и фотонов понизилась в пределах от 100 МэВ до 1 МэВ в веществе было много лептонов. Температура была достаточно высокой, чтобы обеспечить интенсивное возникновение электронов, позитронов и нейтрино. Барионы (протоны и нейтроны), пережившие адронную эру, стали по сравнению с лептонами и фотонами встречаться гораздо реже.

Лептонная эра начинается с распада последних адронов - пионов - в мюоны и мюонное нейтрино, а кончается через несколько секунд при температуре 1010 K, когда энергия фотонов уменьшилась до 1 МэВ и материализация электронов и позитронов прекратилась. Во время этого этапа начинается независимое существование электронного и мюонного нейтрино, которые мы называем “реликтовыми”.

Всё пространство Вселенной наполнилось огромным количеством реликтовых электронных и мюонных нейтрино. Возникает нейтринное море.






























в) Фотонная эра или эра излучения.

Длилась примерно от t=10-6 до t=10-4. Плотность порядка 1017 кг/м3

при T=1012-1013.

На смену лептонной эры пришла эра излучения, как только температура Вселенной понизилась до 1010 K , а энергия гамма фотонов достигла 1 МэВ, произошла только аннигиляция электронов и позитронов.

Новые электронно-позитронные пары не могли возникать вследствие материализации, потому, что фотоны не обладали достаточной энергией. Но аннигиляция электронов и позитронов продолжалась дальше, пока давление излучения полностью не отделило вещество от антивещества.

Со времени адронной и лептонной эры Вселенная была заполнена фотонами. К концу лептонной эры фотонов было в два миллиарда раз больше, чем протонов и электронов. Важнейшей составной Вселенной после лептонной эры становятся фотоны, причем не только по количеству, но и по энергии.

Для того чтобы можно было сравнивать роль частиц и фотонов во Вселенной, была введена величина плотности энергии. Это количество энергии в 1 куб.см, точнее, среднее количество (исходя из предпосылки, что вещество во Вселенной распределено равномерно). Если сложить вместе энергию всех фотонов, присутствующих в 1 куб.см, то мы получим плотность энергии излучения . Сумма энергии покоя всех частиц в 1 куб.см является средней энергией вещества во Вселенной.

Вследствие расширения Вселенной понижалась плотность энергии фотонов и частиц

. С увеличением расстояния во Вселенной в два раза, объём увеличился в восемь раз. Иными словами, плотность частиц и фотонов понизилась в восемь раз. Но фотоны в процессе расширения ведут себя иначе, чем частицы. В то время как энергия покоя во время расширения Вселенной не меняется, энергия фотонов при расширении уменьшается. Фотоны понижают свою частоту колебания, словно “устают” со временем. Вследствие этого плотность энергии фотонов падает быстрее, чем плотность энергии частиц

Преобладание во вселенной фотонной составной над составной частиц (имеется в виду плотность энергии) на протяжении эры излучения уменьшалось до тех пор, пока не исчезло полностью. К этому моменту обе составные пришли в равновесие. Кончается эра излучения и вместе с этим период “Большого Взрыва”. Так выглядела Вселенная в возрасте примерно 300 000 лет. Расстояния в тот период были в тысячу раз короче, чем в настоящее время.

Большой взрыв” продолжался сравнительно недолго, всего лишь одну

тридцатитысячную нынешнего возраста Вселенной. Несмотря на краткость срока, это всё же была самая славная эра Вселенной. Никогда после этого эволюция Вселенной не была столь стремительна, как в самом её начале, во время “большого взрыва”. Все события во Вселенной в тот период касались свободных элементарных частиц, их превращений, рождения, распада, аннигиляции.

Не следует забывать, что в столь короткое время (всего лишь несколько секунд) из богатого разнообразия видов элементарных частиц исчезли почти

все: одни путем аннигиляции (превращение в гамма-фотоны), иные путем

распада на самые легкие барионы (протоны) и на самые легкие заряженные лептоны(электроны).











































г) Звездная эра.

После “Большого Взрыва” наступила продолжительная эра вещества, эпоха преобладания частиц. Мы называем её звездной эрой. Она продолжается со времени завершения “Большого Взрыва” (приблизительно 300 000 лет) до наших дней. По сравнению с периодом “Большого Взрыва” её развитие представляется как будто слишком замедленным. Это происходит по причине низкой плотности и температуры.

Таким образом, эволюцию Вселенной можно сравнить с фейерверком, который окончился. Остались горящие искры, пепел и дым. Мы стоим на остывшем пепле, вглядываемся в стареющие звезды и вспоминаем красоту и блеск Вселенной. Взрыв суперновой или гигантский взрыв галактики - ничтожные явления в сравнении с большим взрывом.

































4.«Итоги первых шагов Маленькой Вселенной»


Согласно гипотезе «горячей Вселенной» расширение Метагалактики началось от состояния материи, характеризующегося чрезвычайно высокой плотностью и температурой, с «Большого Взрыва».

В пользу этой гипотезы свидетельствует

· реликтовое излучение;

· закон Хаббла, основанный на эффекте Доплера;

· характер распространения химических элементов во Вселенной.

На ранних стадиях расширения Метагалактики в ходе реакций, происходивших между «элементарными» частицами, образовались ядра атомов водорода и гелия.

Более тяжелые химические элементы появились позже, как продукты ядерных реакций, происходивших в недрах звезд.. Эти элементы рассеивались в пространстве (например, в результате взрыва сверхновых), и из них постепенно возникали новые тела: звезды и планеты.

Успешное объяснение ряда явлений с помощью модели Большого взрыва привело к тому что, не вызывает сомнения реальность происхождения микроволнового фонового излучения из расширяющегося первичного огненного шара в тот момент, когда вещество Вселенной стало прозрачным. Возможно, однако, что это слишком простое объяснение. В 1978 г., пытаясь найти обоснование для наблюдаемого соотношения фотонов и барионов 108:1, - Мартин Джон Рис высказал предположение, что фоновое излучение может быть результатом «эпидемии» образования массивных звезд, начавшейся сразу после отделения излучения от вещества и до того, как возраст Вселенной достиг 1 млрд. лет. Продолжительность жизни этих звезд не могла превышать 10 млн. лет; многим из них было суждено пройти стадию сверхновых и выбросить в пространство тяжелые химические элементы, которые частично собрались в крупицы твердого вещества, образовав облака межзвездной пыли. Эта пыль, нагретая излучением догалактических звезд, могла, в свою очередь, испускать инфракрасное излучение, которое в силу его красного смещения, вызванного расширением Вселенной, наблюдается сейчас как микроволновое фоновое излучение.

После того как вещество стало прозрачным для электромагнитного излучения, в действие вступило тяготение: оно начало преобладать над всеми другими взаимодействиями между массами практически нейтрального вещества, составлявшего основную часть материи Вселенной. Тяготение создало галактики, скопления, звезды и планеты - все эти объекты образовались из первичного вещества, которое, в свою очередь, выделилось из быстро остывавшего и терявшего плотность первичного огненного шара; тяготению же предстоит определить путь эволюции и исход жизни всей Вселенной в целом. Тем не менее, многие вопросы, касающиеся эпохи, последовавшей за эпохой отделения излучения от вещества, остаются пока без ответа; в частности, остается нерешенным вопрос формирования галактик и звезд. Образовались ли галактики раньше первого поколения звезд или наоборот? Почему вещество сосредоточилось в дискретных образованиях - звездах, галактиках, скоплениях и сверхскоплениях, - когда Вселенная как целое разлеталась в разные стороны?

Будущее нашей Вселенной зависит от ее критической плотности. То есть от ее фактического определения. А здесь главная проблема состоит в том, есть ли на самом деле огромные массы какого-либо скрытого вещества. Замедление расширения пропорционально плотности Вселенной.

Возможна ситуация, когда при сегодняшней скорости расширения плотность вещества Вселенной достаточно мала и замедление мало. Тогда расширение будет протекать неограниченно. Но возможно, что плотность достаточно велика, а значит велико замедление расширения.

В результате расширение прекратится и заменится сжатием.





























Заключение

Хотя академик Я.Б. Зельдович не сомневался в правильности теории «Большого взрыва», и в его пользу говорят, как это было уже упомянуто выше, реликтовое излучение; закон Хаббла, основанный на эффекте Доплера; характер распространения химических элементов во Вселенной – автор данной работы всё же оставляет за собой право немного скептически относиться к данной теории.

Во-первых, теория не дает ответа на следующие вопросы:

1. Что заставило вещество Вселенной расширяться?

2. Что происходило до начала расширения, до момента сингулярности?

3. Конечны ли пространство и масса? Откуда они берутся.

Во-вторых, несмотря на то, что теория «Большого Взрыва» основывается на

ОТО, допускается разбегание некоторых частиц со скоростями, в несколько раз

превышающими скорость света. Так же в теории указываются ограничения на

возможную плотность вещества (не более 1097), хотя с другой стороны

выдвигается гипотеза о первоначальной точечности Вселенной, а следовательно и все-таки о бесконечной плотности (т.к. масса бесконечна).

В-третьих, по нашему мнению, довольно абстрактно, альтернативно

рассматриваются такие вопросы, плотно примыкающие к теории «Большого взрыва»,как границы и открытость Вселенной, евклидова и неевклидова

модель Вселенной.

Наконец, не находят веского фактического подтверждения (хотя по

теоретическим выкладкам все получается хорошо и главное – «удобно» ),

существование таких частиц как гипероны, мезоны.

То есть все методы анализа полученных данных, исследования, выдвижения гипотез осуществляются при довольно высокой степени допущений. Такая степень не позволительна для гипотезы, хотя может быть и подходит для столь глобальной теории. Остается только верить или надеяться, что космология когда-либо заполнит эти «белые дыры», сделает свои выводы обоснованными и по возможности фактически подтвержденными.

Кстати, о «белых дырах». Вероятнее всего, именно их изучение позволит нам узнать ответы на многие вопросы, потому что существует гипотеза: именно белые дыры являются кусками первозданной сингулярности, первозданного ядра расширения. В этот направлении, по-видимому, и стоит ждать новых открытий в данной области, т.к. данный вопрос в целом является еще не полностью изученным и требует серьёзных исследований.

Изучив все теории создания Вселенной, я пришла к выводу, что теория Большого Взрыва является наиболее правдоподобной из всех остальных. Каждая теория имеет свои недостатки:

Аффинная теория пространства-времени не особо объясняет, как произошла Вселенная, она лишь объясняет, почему происходить расширение и почему существует темная материя. Понятие «белые дыры», на котором строится аффинная теория- это гипотетические объекты и их не найдено во Вселенной.


Теория стационарности была отвергнута самими учеными т.к они не смогли доказать, как образовывается вещество при расширении пространства. А также потому, что в дальних уголках нашей Вселенной только начинают образовываться галактики, а если рассматривать это с точки зрения теории стационарности, то там должны быть уже сформировавшейся галактики.

Теория креационизма является слишком фантастичной, и она мало что объясняет.

Теория Большого Взрыва тоже имеет свои недостатки. И самый большой недостаток это то, что не было объяснено, что спровоцировало Большой Взрыв и, что было до него. Хотя, на вопрос о том, что было до возникновения Вселенной, ответа не дает ни одна из вышеперечисленных теорий. Но всё же теория Большого Взрыва стала иметь больше последователей после случайного открытия, которое произошло в 1964 году. Во время работы в лаборатории Арно Пензиас и Роберт Уилсон уловили звук Большого Взрыва. Это и стало основным подтверждением теории Большого Взрыва.

Исходя из всего вышесказанного, я пришла к выводу, что создание Вселенной это большой и спорный вопрос, который будит будоражить умы людей ещё долгие годы





























ПРИЛОЖЕНИЕ

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ


1. Теория Большого взрыва создана священником
Несмотря на то, что христианская вероисповедание до сих пор держится таких канонов, как создание всего сущего за 7 дней, теория Большого взрыва была разработана католическим священником, который одновременно был физиком-астрономом. Священника звали Жорж Леметра . Он назвал свою теорию «гипотезисом первобытного атома», и он же предложил теорию расширяющейся вселенной.
Интересно, что Эйнштейн, узнавший об это теории, сказал следующее «Ваши вычисления правильны, но ваше знание физики — ужасно». Несмотря на это, священник продолжил защищать свою теорию, и уже в 1933 году Эйнштейн сдался, публично указав, что объяснение теории «Большого взрыва» — одно из наиболее убедительных из всех, которые ему довелось услышать.

2. Эдгар Аллан По предложил нечто подобное в 1848 году
Конечно, он не был физиком, поэтому не мог создать теорию, подкрепленную вычислениями. Да в то время и не было еще математического аппарата, достаточного для создания системы расчетов такой модели. Вместо этого он создал художественное произведение «Эврика», где предвосхищается открытие «черных дыр» и объясняется парадокс Олберса.
Кроме того, в «Эврике» По говорил о «первобытной частице», «абсолютно уникальной, индивидуальной». Сама поэма была раскритикована в пух и прах и была признана неудачной с художественной точки зрения. Однако ученые до сих пор не понимают, как По смог настолько опередить науку.


3. Название теории создано случайно
Причем автор названия являлся противником этой теории. Английский астроном сэр Фред Хойл, который верил в стабильность существования Вселенной, был первым, кто использовал имя теории «Big Bamg». Критикуя теорию, у которой не было краткого и емкого названия, в 1949 году он выступил по радио. Он придумал этот термин для того, чтобы «унизить» теорию Большого Взрыва. Однако же Big Bang теперь — официальное и общепризнанное название теории происхождения Вселенной.


4. До Большого Взрыва ничего не было… Или было?
Дело в том, что до последнего времени считалось, что действительно, до Большого Взрыва ничего не было, поскольку не было времени. Раз не было времени, значит не было и пространства. В общем, ничего не было.
Но вот теория струн, ставшая чрезвычайно популярной в последнее время, утверждает, что все же что-то было и до взрыва. Теория квантовой гравитации тоже пытается доказать это.


5. Все время после Большого Взрыва поделено на Эпохи
Ученые разделили все время существования Вселенной на эпохи, примерно так же, как это сделано с историей нашей планеты. Сейчас Эпоха Созвездий, через некоторое время наступит Эра Дегенерации, Эра Черных Дыр, Темная Эра.
Но нам бояться нечего — до всего этого, до темных эр существования Вселенной еще много-много миллиардов лет, так что можно продолжать жить и не переживать по этому поводу.






































Словарь специальных терминов.


Адроны – общее название элементарных частиц (барионов,

включая все резонансы и мезоны), подверженных сильному взаимодействию

(это взаимодействие ответственно за устойчивость атомных ядер).

Античастицы – электрические частицы, масса и спин которых точно

равен массе и спину данной частицы, а электрический заряд, магнитный момент и другие подобные характеристики равны по величине и противоположны по знаку тем же характеристикам частицы. Характерным свойством таких пар (частица-античастица) является их аннигиляция при столкновении и рождение их в процессах взаимодействия частиц высоких энергий.

Аннигиляция – превращение частиц и античестицц при их столкновении

в другие частицы (например, протон + антипротон = np–мезонов; электрон +

позитрон = nФотонов).

Барионы – «тяжёлые» элементарные частицы с массой меньше протона и

спином, равным ½. К ним относят, например нуклоны

(протоны и нейтроны), а так же много других частиц /см.кварки/.

Бозоны – большой класс элементарных частиц с целочисленным спином

(например, фотоны со спином 1). К этому классу принадлежат мезоны

, промежуточные векторные бозоны и др. частицы.

Векторные нуклоны см. барионы.

Гамма-излучение – излучение, возникающее при торможении заряженных

частиц большой энергии в веществе, аннигиляции пар и т.д.

Глюоны – гипотетические элементарные частицы (спин равен 1, масса

покоя 0), обеспечивающие взаимодействие между кварками.

Лептоны – физически наиболее легкие элементарные частицы со спином

½, не имеющие барионного заряда, но обладающие лептонным зарядом; к

лептонам относятся электрон, тяжелый лептон, позитрон, нейтрино, мюон,

несущий электрический заряд и их античастицы.

Мезоны – нестабильные элементарные частицы с массами,

промежуточными между массами протона и электрона (спин равен 0) /см.

кварки/.

Мюон - нестабильные положительно и отрицательно заряженные

элементарные частицы со спином ½ и массой ок. 207 электронных масс и

временем жизни ~ 10-6 с; относятся к лептонам.

Нейтрино – физически нестабильная нейтральная элементарная частица

с массой, равной, по-видимому 0, и спином ½. Относится к лептонам.

Возникает при бета-распаде атомных ядер и при распаде элементарных частиц;

чрезвычайно слабо взаимодействуют с веществом.

Нейтроны – физически - электрически нейтральный элемент частицы с

массой, почти равной массе протона и спином ½; входит в состав атомных

ядер; в свободном состоянии нестабилен; время жизни 16 минут /см. барионы

/.

Пионы - p–мезоны – группа трех нестабильных элементарных частиц (

адронов) с нулевым спином и массой около 270 электронных масс; 2 пиона (p

+ и p-)несут элементарный заряд, третий (p0)

электрически нейтрален; являются переносчиками ядерных сил.

Протон - стабильная элементарная частица со спином ½ и

массой в 1836 электронных масс (~10-24 г), относящаяся к барионам;

ядро легкого изотопа атома водорода (протия). Вместе с нейтронами протоны

образуют все атомные ядра.

Электрон - стабильная отрицательно заряженная элементарная частица

со спином ½ , массой ок. 9·10-28 г и магнитным моментом,

равным магнетону Бора; относится к лептонам и участвует в электромагнитном, слабом и гравитационном взаимодействиях. Электрон один из основных структурных элементов вещества; электронные оболочки атомов определяют оптические, электрические, магнитные и химические свойства атомов и молекул, а также большинство свойств твердых тел.





































Список литературы


1. Клечек Й. и Якеш П. Вселенная и земля. - Прага: Артия /изд. на рус.

яз/, 1986.

2. Кесарев В.В. Эволюция вещества во вселенной. - М.: Атомиздат, 1989.

3. Левитан Е.П. Эволюционирующая Вселенная. – М.: Просвещение, 1993.

4. Новиков И.Д. Эволюция Вселенной – 3-е изд., переработанное. – М.:

Наука, 1993.

5. www.rambler.ru/

6. www1.rambler.ru/sites/217000/217217.html

7. www1.rambler.ru/sites/21792/189324.html





23


Выберите курс повышения квалификации со скидкой 50%:

Автор
Дата добавления 17.02.2016
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров238
Номер материала ДВ-462752
Получить свидетельство о публикации

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх