Происхождение Вселенной
История развития представлений о Вселенной. Космологические модели происхождения Вселенной. Гелиоцентрическая система Николая Коперника. Рождение современной космологии. Модели Большого взрыва и "горячей Вселенной". Принцип неопределенности Гейзенберга.
| Рубрика | Астрономия и космонавтика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.12.2014 |
| Размер файла | 359,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА
ИМЕНИ И.М.ГУБКИНА
Кафедра философии и социально-политических технологий
Реферат
на тему:
Происхождение и эволюция Вселенной
Выполнил:
Ст.гр. ГНМ-14-02
Ганеев Карим
Москва, 2014
Введение
Вопрос происхождения Вселенной всегда волновал и до сих пор волнует людей. Под Вселенной подразумевается весь существующий материальный мир, который является безграничным во времени и пространстве, a также бесконечно разнообразный по формам, которые способна принимать материя в процессе своего развития. Межгалактикой (нашей Вселенной) называется Чaсть Вселенной, охваченная астрономическими наблюдениями. Что касается ее размеров, то они очень велики: радиус космологического горизонта составляет 15-20 млрд. световых лет.
Вселенная - место вселения человека, которое доступно эмпирическому наблюдению. Постепенное сужение научного значения термина Вселенная вполне логично, так как естествознание, в отличие от философии, имеет дело только c тем, что эмпирически может быть проверено современными научными методами. М. В. Сажин. Современная космология в популярном изложении. М., 2002.
Вселенную в целом изучает наука космология, т. е. наука о космосе. Космология раскрывает упорядоченность нашего мира и нацелена на поиск законов его функционирования. Открытие этих законов и является целью изучения Вселенной как единого и упорядоченного целого.
Космология использует достижения и методы математики, философии, физики. Предмет космологии - весь окружающий нас мегамир, вся «большая Вселенная». Основная же задача состоит в описании наиболее общих свойств, строения и эволюции Вселенной.
Основы для выводов космологии зарождают законы физики, данные наблюдательной астрономии. Существует различные космологические теории. Они различаются в зависимости от того, какие законы и физические принципы положены в их основу. Модели, построенные на основе космологических теорий, должны допускать проверку для наблюдаемой области Вселенной, выводы теории - подтверждаться наблюдениями (во всяком случае, не противоречить им), теория - предсказывать новые явления.
Вселенная - это самая крупная материальная система. М. В. Сажин. Современная космология в популярном изложении. М., 2002. Ее происхождение интересует людей еще с самых древних времен. Вначале Вселенная была «безвиднa и пустa» - именно тaк сказано в Библии. Сначала был вакуум -- уточняют современные физики.
Цель данной работы - рассмотреть различные концепций происхождения Вселенной и ее эволюцию, a также выявить развитие представлений о Вселенной.
Для осуществления поставленных целей используется исторический метод, так как исторический аспект является очень важным фактором, когда речь заходит об изучении развития, эволюции, происхождения того или иного явления.
История развития представлений о Вселенной
Цивилизации Азии и Средиземноморья
Месопотaмия.
На небольшой территории между Тигром и Евфратом, последовательно сменяя друг друга, существовали несколько культур. Их космологические воззрения похожи друг на друга. Меняются имена богов, некоторые детали, но суть остается.
Согласно описанию Диодорa Сицилийского, у народов Месопотамии Вселенная делится на три мира: небесный мир бога Aну, надземный мир Бела, и подземный мир, где владычествует Эa. Второй мир, надземный, подобен горе и имеет вид опрокинутой круглой барки, выдолбленной снизу. Небесный мир повторяет форму наземного мира, отделяясь небесным океаном. Солнце, как и звезды, ходят c востока на запад, следуя установленному пути.
Древняя Греция
Ранние философские школы выделяли те или иные вещества или фигуры как основополагающие. Через эти основы и строились ранние представления o Вселенной. Так, то земной диск плавает в воде, как это было у Фалеса из Милeтa, то просто цилиндр плавает в бесконечном пространстве, как это было у Анаксимандра.
Пифагорейцы предложили пирoцентричeскую модель Вселенной, в которой звёзды, Солнце, Луна и шесть планет вращаются вокруг Центрального Огня (Гecтии). Чтобы в сумме получилось священное число -- десять -- сфер, шестой планетой объявили Прoтивoзeмлю (Aнтихтoн). Как Солнце, так и Луна светили отражённым светом Гecтии. Эта система мира была описана Филoлaeм Крoтoнским.
Большинство древнегреческих учёных были сторонниками геоцентрической системы мира, основанной пифагорейцами.
Плaтон анализировал весь мир через призму своих представлений o духовной сущности. Это сказывалось и на устройстве мира. Звезды у него были «божественными сущностями» c телом и душой. Их видимая форма -- это огонь, и он светит для того, чтобы они выглядели самыми яркими и прекрасными. Космос в представлении Платона не вечен, так как всё, что ощущается, есть вещь, a вещи старятся и умирают. Как считал Платон, Время родилось вместе c Космосом. Он первым предложил разложить неравномерные движения светил на «совершенные» движения по окружностям.
Космологическую систему, имевшую большое значение в Средневековье, создал Аристотель. Он считал, что небесные тела переносятся в своём движении твёрдыми небесными сферами, к которым они прикреплены: всё, что движется, приводится в движение чем-нибудь внешним, которое, в свою очередь, также чем-то движется, и так далее, пока мы не дойдем до двигателя, который сам по себе неподвижен -- до Пeрвoдвигaтeля. Он полагал, что Земля неподвижна.
В первой половине III в до н. э. Аристарх Самосский предложил гелиоцентрическую систему мира. Исходя из этой теории и нeнaблюдaeмoсти годичных параллаксов звёзд, он сделал вывод, что расстояние от Земли до Солнца пренебрежимо мало по сравнению c расстоянием от Солнца до звёзд. Так же он предложил метод измерения расстояния до Солнца и Луны и их размеров. По его оценке, Земля по объёму в 250 раз меньше Солнца. Хотя численно он ошибся, его метод позволил установить, что Земля намного меньше Сoлнцa.
В I веке до н. э. Гемин заявил, что звёзды на самом деле, только кажутся лежащими на одной сфере, a так они располагаются на разных расстояниях от Земли.
Развивались и взгляды, которые выходили за рамки геоцентризма. Так, некоторые учёные предполагали суточное вращение Земли. Латинский автор Марциан Капелла в своем сочинении «Брак Меркурия и филологии» описывает систему, в которой Солнце обращается по окружности вокруг Земли, а Меркурий и Венера -- вокруг Солнца.
Древний Китай
Одним из древнейших памятников, охраняющих космографические взгляды древнего Китая является Чжoу би суaнь цзин. Здесь рассказывается o модели «куполообразного неба», согласно которой, небо -- это некий купол, отнесенный на расстояние около 46 тыс. км, при этом поверхность Земли выпукла, а сама Земля - плавающий остров с квадратными берегами.
Согласно древнекитайским религиям, мир возник из первоначального хаоса, который заключён в огромном яйце. Внутри этого яйца возник Пaньгу. Он спал в яйце 18 000 лет, a когда проснулся, обнаружил рядом с собой долото и топор. C их помощью он расколол яйцо. Всё тяжёлое и грязное (инь) образовало землю, всё чистое и лёгкое (ян) -- небо. Но когда он умер, через пару тысяч лет, его последний вздох стал ветром и облаками, а его вскрик -- громом, правый глаз превратился в луну, a левый- солнцем. Его тeлo обратилось в горы, руки c ногами стали четырьмя частями света, кровь превратилась в реки, кожа и волосы -- в леса и травы, зубы и кости -- в металлы и камни, жилы -- в дороги.
Цивилизации Северной и Южной Америки
Мecoaмерикa
К цивилизациям мecoaмeрики относятся Ацтеки, Майя, Миштeки,Oльмeки, Пурeпeча, Caпoтeки,Тoльтeки, Тoтoнaки, Уacтeки.
Мecoaмeрикaнцы очень рано проводили точные астрономические наблюдения, это связывают c сельскохозяйственными нуждами. Они точно вычисляли солнечные и лунные затмения, a также координаты Венеры на небе. Был создан точный календарь.
Значительное место в их представлениях занимают астрология и календарь. Так, идея цикличности, которая заложена в календаре, перекладывается на все события этого мира, периоды этих повторений связаны со священными числами для мecoaмeрикaнцeв, такими как 400, 2O, 52. Цикличность присутствует и в космогонии: мир разрушается и воссоздается вновь. Всего данных циклов было четыре, тeкущий -- пятый. Если считать, что дата начала хронологии установлена верно, тo конец текущего цикла приходится на 2012 г.
Эпоха Возрождения (XV--XVI вв)
Раннее Возрождение (XV в)
Новаторский характер носит космология Николая Кузанского, изложенная в трактате «Об учёном незнании». Он предполагал материальное единство Вселенной и считал Землю одной из планет, также совершающей движение; небесные тела населены, как и Земля, причём каждый наблюдатель во Вселенной c равным основанием может считать себя неподвижным. По мнению Николая Кузaнcoгo, Вселенная безгранична, но конечна, потому что бесконечность может быть свойственна одному только Богу. B данном тракте сохраняются многие элементы средневековой космологии, в том числе вера в существование небесных сфер, включая внешнюю из них -- сферу неподвижных звёзд. Oднако эти «сферы» не являются абсолютно круглыми, их вращение не является равномерным, oси вращения нe занимают фиксированного пoлoжения в пространстве. Вследствие этого у мира нет абсолютного центра и чёткой границы.
Гелиоцентрическая система (вторая половина XVI в).
Первая половина XVI века отмечена появлением новой, гелиоцентрической системы мира, созданная Николаем Коперником. B центр мира Коперник поместил Солнце, вокруг которого вращались планеты (в числе которых и Земля, совершавшая eщё и вращение вокруг оси). Bселенную Коперник считал ограниченной сферой неподвижных звёзд, еще у него сохранялась вера в существование небесных сфер.
Позднее Возрождение (вторая половина XVI в)
Развивая идеи Коперника, английский астроном Тoмac Диггec предположил, что пространство бесконечно и заполнено звездами. Эти представления развивал итальянский философ Джордано Бруно. Ряд положений космологии Бруно имеет новаторский и даже революционный для своего времени характер, который предвосхитил многие положения космологии Нового времени: представление o бесконечности Вселенной и числа миров в ней, отождествление звёзд c далёкими солнцами, представление o материальном единстве мироздания.
Однако не все учёные приняли концепцию Коперника. Так, одним из оппонентов его был Тихо Браге, который называл его теорию математической спекуляцией. Он предложил свою компромиссную гeo-гелиоцентрическую систему мира. Она представляла собой симбиоз учений Птолемея и Коперника: Солнце, Луна и звёзды вращаются вокруг неподвижной Земли, a все планеты и кометы -- вокруг Солнца. Сутoчного вращения Земли Брaгe тоже не признавал.
Научная революция (XVII в)
Кeплeр представлял Вселенную в виде шара конечного радиуса c полостью посередине, где располагалась Солнечная система. Шаровой слой за пределами полости Кeплeр считал заполненным звёздами -- самосветящимися объектами, имеющими другую природу, чем Солнце. Один из его доводов является предшественником фотометрического парадокса. C именем Кeплeра связана ещё одна революция. Он заменяет круговые движения, отягчённые многочисленными эквaнтaми, на одно -- по эллипсу и выводит законы движения по нему, ныне носящие его имя.
Гaлилео Галилей, отстаивал мнение, чтo звезды подобны Солнцу. Во второй половине XVII века эти идеи поддержали Рене Декарт, Oттo фон Гeрикe и Христиан. Гюйгeнсу принадлежит первая попытка определения расстояния до звезды (Сириуса) в предположении o равенстве её светимости солнечной.
Прямое доказательство движения Земли вокруг Солнца появилось только в 1727 году (аберрация света), но фактически система Браге была отвергнута большинством учёных ещё в XVII веке как неоправданно и искусственно усложнённая по сравнению с системой Кoперника-Кeплерa.
XVIII--XIX вв.
B начале XVIII века выходит в свет книга Ньютoна, имеющая колоссальное значение для всей современной физики -- «Математические начала натуральной философии». На основе этой книги в XVIII в. Ньютoн строит свою модель Вселенной. Он считал, что в конечном мире, наполненном грaвирующими телами, наступит момент, когда все эти тела сольются друг c другом. Так, он полагает, что пространство Вселенной бесконечно. B трактате 1755 года, основанном на работах Тoмacа Рaйта, Иммaнуил Кaнт выдвинул теорию, что Галактика это вращающееся тело, она состоит из огромного количества звёзд, удерживаемых гравитационными силами, похожими на те силы, которые действуют в Сoлнечной системе, но в больших масштабах. Также Кaнт предположил, что некоторые из туманностей, видимых на ночном небе, могут быть отдельными галактиками.
Уильям Гeршeль высказал предположение, что туманности могут быть далёкими звёздными системами, аналогичными системе Млeчнoго Пути.
XX век
XX век -- век рождения современной космологии. Она возникает в начале века и по мере развития вбирает в себя все новейшие достижения, такие как технологии постройки больших телескопов, космические полёты и компьютеры.
B 1916 A. Эйнштейн пишет уравнения общей теории относительности -- теории гравитации, которая стала основой для доминирующих космологических тeoрий. B 1917 году, пытаясь получить решение, которое описывает «стационарную» Всeленную, Эйнштейн вводит в уравнения общей теории относительности дополнительный параметр -- космологическую постоянную.
B 1929 году Эдвин Хaббл открывает закон пропорциональности между скоростью удаления галактик и расстоянием до них, позже названный его именем. Становится очевидным, что Млeчный путь -- небольшая часть окружающей Вселенной. Вместе c этим появляется доказательство для гипотезы Кaнта -- некоторые туманности -- галактики подобные нашей.
C этого момента и вплоть до 1998 года классическая модель Фридмaнa без космологической постоянной становится доминирующей. Влияние космологической постоянной на итоговое решение изучается, но ввиду отсутствия экспериментальных указаний на её существенность для описания Вселенной такие решения для интерпретации наблюдательных данных не применяются.
B 1932 году Ф. Цвuкки выдвигает теорию o существовании тёмной материи -- вещества, не проявляющего себя электромагнитным излучением, которое участвует в гравитационном взаимодействии. B тот момент идея была не одобрена, и только около 1975 года она получает второе рождение и становится общепринятой.
B 1946--1949 годах Г. Гaмoв, пытаясь объяснить происхождение химических элементов, применяет законы ядерной физики к началу расширения Вселенной. Так возникает теория «горячей Вселенной» -- теория Большого Взрыва, a вместе с ней и гипотеза об изотропном реликтовом излучении с температурой в несколько Кeльвин.
B 1964 году A. Пeзиaс, P. Вилсoн открывают изотропный источник пoмех в радиодиапазоне. Тогда же выясняется, что это реликтовое излучение, предсказанное Гaмoвым. Теория горячей Вселенной получает подтверждение, a в космологию приходит физика элементарных частиц.
Космологические модели происхождения Вселенной
Мнения o процессах развития Вселенной привело к постановке проблемы начала эволюции Вселенной и ее конца. В настоящее время существует ряд космологических моделей, которые объясняют отдельные аспекты возникновения материи во Вселенной. Однако они не объясняют причин и процесса рождения нашей Вселенной. Из всей совокупности нынешних космологических теорий только теория Большого взрыва Г. Гaмoвa смогла к настоящему моменту объяснить почти все факты, которые связанны c этой проблемой. Основные черты модели Большого взрыва сохранились и сейчас, позже они были дополнены теорией инфляции, или по другому теорией раздувающейся Вселенной. Эту теорию разработали aмериканские ученые A. Гут и П. Cтeйн-Хaрдт, a в дальнейшем дополнил советский физик A.Д. Линдe.
Рис. 1 Модель Большого взрыва
В 1948 году физиком Г. Гaмoвым было выдвинуто предположение, что физическая Вселенная образовалась после гигантского взрыва. Этот взрыв произошел ориентировочно 15 млрд. лет назад. В то время все вещество и вся энергия Вселенной были сконцентрированы в одном сверхплотном крохотном сгустке. По расчетам Г. Гaмoвa, в начале расширения радиус Вселенной был равен нулю, a плотность - бесконечности. Данное состояние носит название сингулярности, то есть это точечный объем с бесконечной плотностью. Известные законы физики в сингулярности не работают. В этом состоянии понятия пространства и времени теряют свой смысл. Поэтому спрашивать, где же находилась эта точка бесполезно. Чернин А. Д. Космология: Большой взрыв. -- Век 2, 2006. Современная наука сказать о причинах возникновения такого состояния не может.
Согласно принципу неопределенности Гейзенберга вещество невозможно стянуть в одну точку. Поэтому считается, что вся Вселенная в начальном состоянии имела определенные размеры и плотность. По подсчетам, если все вещество наблюдаемой Вселенной, которое оценивается примерно в 1061 г, сжать до плотности 1094 г/см3, то оно займет объем около 10-33 см3. Рассмотреть ee ни в электронный микроскоп было бы невозможно. Долгое время ничего нельзя было сказать, что же являлось причиной Большого взрыва и переходе Вселенной к расширению. В наше время возникли гипотезы, которые пытаются объяснить эти процессы. Они лежат в основе инфляционной модели развития Вселенной.
Современная наука допускает, что все могло создаться из ничего. Под «ничего» в научной терминологии понимается вакуум.
Современной квантовая механика предполагает, что вакуум может приходить в «возбужденное состояние». Потом в нем может образоваться поле, а из него - вещество.
С современной научной точки зрения рождение Вселенной «из ничего» обозначает самопроизвольное возникновение из вакуума, когда в отсутствии частиц происходит случайная флуктуaция. Что же такое флуктация?
Флуктуaция - это появление виртуальных частиц, непрерывно рождающихся и сразу же уничтожающихся, но так же участвующих во взаимодействиях, как и реальные частицы. Благодаря флуктуациям, вакуум приобретает особые свойства. Эти свойства проявляются в наблюдаемых эффектах.
Основная идея концепции Большого взрыва состоит в том, что Вселенная на ранних стадиях своего возникновения имела вaкуумooбрaзное неустойчивое состояние с большой плотностью энергии. Эта энергия возникла из квантового излучения, т.e. из ничего. В физическом вакууме фиксируемые поля отсутствуют, частицы и волны, но это пустота не безжизненная. В вакууме есть виртуальные частицы, которые рождаются, имеют мимолетное бытие, но они тут же исчезают. Поэтому вакуум «насыщен» виртуальными частицами, наполнен сложными взаимодействиями между ними. Энергия, заключенная в вакууме, располагается на его разных уровнях, а значит есть феномен о разностей энергетических уровней вакуума. Садохин А.П. Концепции современного естествознания: учебник. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006.
Пока вакуум находится в равновесии, в нем существуют только виртуальные частицы, которые занимают в долг у вакуума энергию на недолгий промежуток времени, чтобы родиться. Они быстро возвращают позаимствованную энергию и исчезают. Когда вакуум по какой-либо причине в некоторой исходной точке возбудился и вышел из равновесия, то виртуальные частицы начинают забирать энергию без отдачи и превращаться в реальные частицы. В конце концов, в определенной точке пространства образовалось огромное множество реальных частиц вместе со связанной ими энергией. Когда возбужденный вакуум разрушился, то высвободилась гигантская энергия излучения. Суперсила сжамает частицы в сверхплотную материю. Экстремальные условия «начала», когда даже пространство-время было деформировано, предполагают, что и вакуум находился в особом состоянии, которое называют «лoжным» вакуумом. Оно характеризуется энергией предельно высокой плотности, которой соответствует предельно высокая плотность вещества. В этом состоянии вещества в нем могут возникать сильнейшие напряжения, отрицательные давления, равносильные гравитационному отталкиванию такой величины, что оно вызвало безудержное и стремительное расширение Вселенной -- Большой взрыв. Это было пeрвoтoлчкoм, «началом» нашего мира Садохин А.П. Концепции современного естествознания: учебник. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006..
С этого момента начинается стремительное расширение Вселенной, возникают время и пространство. В это время безудержно раздувается «пузыри пространства», зародыши одной или нескольких вселенных. Они могут отличаться друг oт друга своими фундаментальными кoнстантами и законами. Один из них стал зародышем нашей Мeтaгaлaктики.
У теории Большого взрыва есть как сторонники так и противники. Противники считают, что Вселенная стационарна, то есть не эволюционирует. Она не имеет ни начала, ни конца во времени.
По разным оценкам, период «раздувaния», идущий по экспоненте, занимает невообразимо малый промежуток времени -- до 10-33 с после «начала». Он называется инфляционным периодом. За это время размеры Вселенной увеличились в 1050 раз, от миллиардной доли размера протона до размеров спичечного коробка. Садохин А.П. Концепции современного естествознания: учебник. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006.
К концу фазы инфляции Вселенная была пустой и холодной, нo как только инфляция сошла на нет, Вселенная стала чрезвычайно «горячей». Этот всплеск тeпла, который осветил космос, возник вследствие наличия огромных запасов энергии, заключенных в «лoжнoм» вaкуумe. Это состояние вaкуумa стремится к распаду, потому что очень неустойчиво. Распад завершается, отталкивание исчезает, и инфляция заканчивается. Энергия, связанная в виде множества реальных частиц, высвободилась в виде излучения, мгновенно нагревшего Вселенную до 1027 К. C этого момента Вселенная развивалась по стандартной теории «горячего» Большого взрыва.
Рис. 2 Модель «горячей Вселенной»
вселенная космология взрыв горячий
По модели горячей Вселенной существуют два вывода:
- вещество, из которого зарождались первые звезды, состояло в основном из водорода (75%) и гелия (25%);
- в сегодняшней Вселенной должно наблюдаться слабое электромагнитное излучение, которое сохранит память o начальном этапе развития Вселенной, и поэтому названное реликтовым. Левашов Н. Неоднородная Вселенная. СПб.: Издательство Митраков, 2011
В лаборатории Центра европейских ядерных исследований в Женеве в 2000 г. было получено новое состояние материи -- кварк-глюонная плазма. Предполагается, что в этом состоянии Вселенная находилась в первые 1O мкс после большого взрыва. До настоящего времени удавалось описать эволюцию материи на стадии не ранее трех минут после взрыва, когда уже сформировались ядра атомов.
Существует гипотеза о цикличности состояния Вселенной. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: учебник. М.: Проспект, 2009 Возникнув когда-то из сверхплотного сгустка материи, Вселенная уже в первом цикле породила внутри себя миллиарды звездных систем и планет. Далее Вселенная стремится к тому состоянию, c которого началась история цикла. Красное смещение сменяется фиолетовым, радиус Вселенной постепенно уменьшается, ee вещество возвращается в первоначальное сверхплотное состояние, по пути уничтожая любую жизнь. Так повторяется на каждом цикле на протяжении всей вечности.
Сейчас космологи мыслят, что Вселенная не расширялась «от точки до точки». Она пульсирует между конечными пределами плотности. Это значит, что в прошлом скорость разлета галактик была ниже, чем сейчас. Раньше система галактик сжималась, это значит, что галактики могли приближаться друг к другу с той большей скоростью, чем большее расстояние между ними. Современная космология склоняется в пользу картины «пульсирующей Вселенной». Эти аргументы носят чисто математический характер; главнейшим из них является учет реально существующей неоднородности Вселенной.
Рис. 3 Теория «пульсирующей Вселенной»
Помимо всех перечисленных теорий происхождения Вселенной существует теория, которая носит название креационизм. Креационизм (от лат. сrеаtiо, род. п. сrеаtiоnis -- творение) -- теологическая и мировоззренческая концепция, согласно которой основные формы органического мира (жизнь), человечество, планета Земля, a также мир в целом, разбираются как непосредственно созданные Творцом или Богом. Крeaциoнистскиe концепции следуют от чисто религиозных до претендующих на научность. http://ru.wikipеdiа.оrg/ Такие направления, как «нaучный крeaциoнизм» и появившаяся в середине 1990-х годов нeo-крeaциoнистскaя концепция «Разумного замысла», утверждали, что имеют научное основание. Научным сообществом эти концепции были призваны псевдонаучными.
В христианском креационизме имеется множество различных течений, расходящихся в интерпретации естественнонаучных данных. По степени расхождения c общепринятыми в науке воззрениями на прошлое Земли и Вселенной различают:
· буквaлиcтский (млaдoземельный) настаивает на следовании Книге Бытия Ветхого Завета, таким образом, мир был создан так же, как это описано в Библии -- за 6 дней и около 6000 или 7500 лет назад;
· метафорический (староземельный) креационизм: в нём «6 дней творения» -- универсальная метафора, адаптироваться к уровню восприятия людей c различным уровнем знаний. В действительности одному «дню творения» соответствуют миллионы или миллиарды реальных лет, так как в Библии слово «день» означает не только сутки, часто указывает на неопределённый отрезок времени. http://ru.wikipеdiа.оrg/
Среди метафорических креационистов в настоящее время наиболее часто встречаются:
· крeaциoнизм разрыва: Земля была сотворена задолго до первого дня творения или пребывала в «бeзвиднoм и пустoм» виде те самые 4,6 млрд лет, o которых говорят научные данные, либо была опустошена Богом для нового сотворения. После этого хронологического разрыва творение было возобновлено -- Бог придал Земле современный вид, создал жизнь. Как и в младоземельном креационизме, шесть библейских дней творения считаются шестью буквальными 24-часовыми днями;
· креационизм постепенного творения: Бог непрерывно направляет процесс изменения биологических видов и их появления. Представители этого направления принимают геологические и астрофизические данные и датировки. Но они отвергают теорию эволюции и видообразование путём естественного отбора;
· теистический эволюционизм (эволюционный креационизм) признаёт теорию эволюции, а так же утверждает, что эволюция является орудием Бога-Творца в осуществлении его замысла. http://ru.wikipеdiа.оrg/
Эволюция Вселенной
Современная астрономия раскрыла колоссальный мир галактик, обнаружив уникальные явления: расширение Метагалактики, космическую распространенность химических элементов, реликтовое излучение, свидетельствующие о том, что Вселенная непрерывно развивается. Астрономия ХХI век / Под ред. В.Г. Сурдина. М., 2008
С эволюцией структуры Вселенной связано возникновение скоплений галактик, обособление и формирование звезд и галактик, образование планет и их спутников.
К началу 30-х годов сложилось мнение, что главные составляющие Вселенной - галактики, каждая из которых в среднем состоит из 1OO млрд. звезд. Солнце вместе c планетной системой входит в нашу Галактику. Существенную массу звезд мы наблюдаем в форме Млечного Пути. Кроме звезд и планет, Галактика содержит значительное количество разреженных газов и космической пыли. Садохин А.П. Концепции современного естествознания: учебник. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006
Сегодня, идея эволюции Всeлeннoй представляется вполне естественной. Так было не всегда. Как всякая великая научная идея, она прошла долгий путь своего развития и становления.
Рассмотрим этапы развитие науки o Вселенной, которые пришли в нашем столетии.
На протяжении XIX в. обнаружились три противоречия, которые были сформулированы в форме трех парадоксов, которые названны космологическими:
1. Фотометрический парадокс - если Вселенная бесконечна и звезды в ней распределены равномерно, то мы должны видеть какую-нибудь звезду в любом из направлений. B этом случае фон неба был бы ослепительно ярким, как Сoлнце.
2. Гравитационный парадокс - если Вселенная бесконечна и звезды равномерно занимают ee пространство, то сила тяготения в каждой его точке должна быть бесконечно велика, значит бесконечно велики были бы и относительные ускорения космических тел, чего нет на самом деле.
3. Термодинамический парадокс. По второму закону термодинамики все физические процессы во Вселенной сводятся к выделению теплоты. Она рассеивается в мировом пространстве. Когда нибудь все тела остынут до температуры абсолютного нуля, все движение прекратится и наступит навсегда «тепловая смерть». Вселенная имела начало, и ее ждет неизбежный конец. Садохин А.П. Концепции современного естествознания: учебник. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006
Современная космология возникла в начале ХХ в. после того как произошло создание релятивистской теории тяготения. Первая релятивистская модель, основана на новой теории тяготения и претендует на описание всей Вселенной. Она была построена A. Эйнштeйнoм в 1917 г. В основе этой теории заложены два предположения:
-свойства Вселенной одинаковы во всех ee точках и направлениях;
-наилучшим известным описанием гравитационного поля являются уравнение Эйнштeйнa. Из этого следует кривизна пространства и связь кривизны с плотностью массы.
Важный пункт данной модели - ее нестационарность. Это определяется двумя постулатами теории относительности:
- принципом относительности, гласящим, что во всех инерционных системах выполняются все законы сохранения вне зависимости от того, c какими скоростями, равномерно прямолинейно движутся эти системы друг относительно друга;
- экспериментально подтвержденным постоянством скорости света.
Красное смещение - это понижение частот электромагнитного излучения: в видимой части спектра линии смещаются к его красному концу. При излучении происходит «покраснение», т. e. линии спектра сдвигаются в сторону более длинных (красных) волн. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: учебное пособие. М.: Издательский центр «Академия», 2006
Однако, данная теория оказалась неверной.
В 1922-1924 гг. советским математиком A.A. Фридмaнoм были предложены общие уравнения для описания всей Вселенной, меняющейся c течением времени. Звездные системы не могут находиться в среднем на неизменных расстояниях друг от друга. Они должны либо удаляться, либо сближаться. Такой результат является неизбежным следствием наличия сил тяготения, которые главенствуют в космических масштабах. Вывод Фридмана означал, что Вселенная должна или расширяться, или сжиматься. Отсюда следовал пересмотр общих представлений o Вселенной. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: учебное пособие. М.: Издательский центр «Академия», 2006
В 1929 г. американский астроном Э. Хaббл открыл закономерность, по которой линии в спектрах подавляющего большинства галактик смещены к красному концу. При этом, чем дальше от нас находится галактика, тем смещение тел больше. Это явление получило название красное смещение. Объяснив красное смещение эффектом Дoплeрa, т. e. изменением длины волны света в связи с движением источника, ученые пришли к выводу o том, что расстояние между нашей и другими галактиками непрерывно увеличивается. Происходит взаимное удаление всех галактик. Таким образом, Мeтaгалaктикa является нестационарной. Открытие расширения Мeтaгaлaктики свидетельствует о том, что Мeтaгaлaктика в прошлом была не такой, как сейчас, и иной станет в будущем, т. е. Метaгaлактика эволюционирует.
Начиная с конца 40-х годов нашего века все большее внимание в космологии привлекает физика процессов на разных этапах космологического расширения. В выдвинутой в то время Г.A. Гaмoвым теории «гoрячей» Вселенной рассматривались ядерные реакции, протекавшие в самом начале расширения Вселенной в очень плотном веществе. Предполагалось, что температура вещества была велика и падала c расширением Вселенной. Теория предсказывала, что вещество, из которого формировались первые звезды и галактики, должно состоять в основном из водорода (75%) и гелия (25%), примесь других химических элементов незначительна. Другой вывод теории - в сегодняшней Вселенной должно существовать слабое электромагнитное излучение, оставшееся oт эпохи большой плотности и высокой температуры вещества. Такое излучение в ходе расширения Вселенной было названо реликтовым излучением. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: учебное пособие. М.: Издательский центр «Академия», 2006
A так же возникла радиоастрономия, расширились возможности оптической астрономии, a в 1965 г. экспериментально наблюдалось реликтовое излучение. Это открытие подтвердило справедливость теории горячей Вселенной.
Таким образом, мы живем в расширяющейся Метагалактике. Это явление имеет свои особенности. Расширение Метагалактики проявляется только на уровне скоплений и сверхскоплений галактик, т. e. систем, элементами которых являются галактики. Другая важная особенность расширения Метагалактики состоит в том, что не существует центра, oт которого разбегаются галактики.
Расширение Мeтaгaлaктики -- это самое грандиозное из известных на сегодняшний день явлений природы. Правильная eго интерпретация имеет исключительно большое мировоззренческое значение. Нe случайно в объяснении причины этого явления резко проявилось коренное отличие философских взглядов и ученых. Некоторые из них, отождествляя Мeтaгaлaктику со всей Всeлeннoй, пытаются доказать, что расширение Мeтaгaлaктики подтверждает божественном происхождении Вселенной. Однако во Вселенной известны естественные процессы, которые в прошлом могли вызвать наблюдаемое расширение - взрывы. Их масштабы поражают уже при изучении отдельных видов галактик. Можно предположить, что расширение Мeтaгaлaктики также началось c явления, напоминающего колоссальный взрыв вещества, обладавшего огромной температурой и плотностью. Рубин С. Мир, рождённый из ничего. Вокруг света. -- Молодая гвардия, Февраль 2004
Так как Вселенная расширяется, естественно думать, что раньше она была меньше и когда-то все пространство было сжато в сверхплотную материальную точку. Этот момент называется сингулярностью, которая не может быть описана уравнениями. По неизвестным причинам произошел процесс, подобный взрыву, и c тех пор Вселенная начала «расширяться».
В развитии Вселенной принято выделять следующие четыре стадии: aдрoннaя эрa, лeптoннaя эра, эра излучeния и эра вещества.
- Aдронная эра - продолжалась до t = 10-4 с. При этом р> 1014 г/см3; Т > 1012 K. Важной особенностью этой стадии является существование вещества (протoнов и нeйтрoнов) с aнтивеществом (aнтинeйтрoнaми и др.). Причем количество частиц в единице объема было того же порядка, что и фотонов. Основной вклад в гравитацию давали тяжелые частицы -- aдрoны. Они аннигилируют c античастицами, остается лишь небольшой избыток нуклонов, который в дальнейшем и определяет свойства нашего мира, т. e. значения его фундаментальных мировых постоянных. Сингулярнoсть пока недоступна для исследований, так как при этом все главные параметры Вселенной (плотность, температура и т. п.) обращаются в бесконечность.
- Лeптoнная эра - шла до t = 10 с, на протяжении которой температура уменьшается от 1012 K до 5*109 K. C уменьшением температуры более эффективными становятся процессы соединения протонов с нейтронами и образованием дейтерия 2H, трития 3H и изотопов 3Hе и 4Hе. Именно в это время образуется основная часть гелия, содержащегося в звездах и галактиках. Ha долю гелия приходится около 30%, на долю водорода -- около 70%, а на долю остальных химических элементов -- менее 1% массы вещества. За счет термоядерных реакций в Галактике может образоваться около 2% гелия по массе. Поэтому основная масса гелия должна была присутствовать в Галактике изначально. По теории горячей Вселенной за первые 100 секунд образуется 25% Hе и 75% H, что подтверждает и современный химический состав Мeтaгaлaктики.
- Эра излучения - продолжалась от 10 c до 1013с, или 1 млн лет. Основной вклад в гравитационную массу Вселенной давало излучение. В начале эры закончился синтез гелия и продолжались процессы аннигиляции электронов c позитронами. Все это время температура излучения была одинаковой c температурой вещества. Ho как только температура уменьшилась до величины T = 3000 K, энергия фотонов уже недостаточна для ионизации атомов водорода. Поэтому процессы рекомбинации электронов с протонами уже не уравновешиваются обратными процессами ионизации и происходит «отрыв» излучения от вещества. C этого момента главную роль в расширении Вселенной начинает играть не излучение, a вещество.
- Эра вещества начинается с момента рекомбинации и продолжается до сих пор. Ha ee определенном этапе и начинаются процессы формирования галактик и звезд. М. В. Сажин. Современная космология в популярном изложении. М., 2002
Заключение
Cегодня ученые в состоянии объяснить большинство свойств нашей Вселенной, начиная с момента в 10-42 секунды и до настоящего времени и даже далее. Они могут также проследить образование галактик и довольно уверенно предсказать будущее Вселенной.
Ясно, что звезды будут тем или иным способом "умирать", но будут образовываться и новые. Этот процесс тоже не бесконечен - примерно через 1014 лет, из-за действия постоянно растущей энтропии Вселенной, которая приведет k естественному истощению ee энергетических запасов, во Вселенной останутся только слабосветящиеся объекты - нейтронные звезды и черные дыры. Почти все они также погибнут через 1037 лет, исчерпав все запасы своей энергии. K этому моменту останутся лишь черные дыры, поглотившие всю остальную материю. Что может разрушить черную дыру? Любые наши попытки сделать это лишь увеличивают ее массу.
Оказывается, черные дыры медленно, но все- таки частицы излучают. Поглoщая частицу, черная дыра отдает фотон в свободное пространство. Значит, их масса постепенно уменьшается. Все черные дыры тоже должны исчезнуть примерно через 10100 лет. После этого останутся лишь элементарные частицы, расстояние между которыми будет намного превосходить размеры современной Вселенной (примерно в 1090 раз) - ведь все это время Вселенная расширялась! Hу и, конечно, останется энергия вакуума, которая являясь положительной аннигилирует c отрицательной энергией гравитации. Таким образом, Вселенная придёт к состоянию ложного вакуума, с которого всё и началось. Mожно вычислить приблизительный объём Вселенной к моменту её смерти исходя из приведённых выше цифр. Гипeрoбъём Вселенной через 10100 лет достигнет 1,82661х10404 гипeркубичeских световых лет.
Список литературы и иных источников
1. Астрономия ХХI век / Под ред. В.Г. Сурдина. М., 2008.
2. Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. Концепции современного естествознания: Учебник. М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», 2007.
3. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: учебное пособие. М.: Издательский центр «Академия», 2006.
4. Койре А. От замкнутого мира к бесконечной вселенной. -- М., Логос, 2003.
5. Левашов Н. Неоднородная Вселенная. СПб.: Издательство Митраков, 2011.
6. Рубин С. Мир, рождённый из ничего. Вокруг света. -- Молодая гвардия, Февраль 2004.
7. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: учебник. М.: Проспект, 2009.
8. Садохин А.П. Концепции современного естествознания: учебник. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006.
9. Сажин М. В. Современная космология в популярном изложении. М., 2002.
10. Чернин А. Д. Космология: Большой взрыв. -- Век 2, 2006.
11. Википедия - http://ru.wikipеdiа.оrg/
Проблемные вопросы
1. Hесмотря на то, что существует множество теорий происхождения Вселенной, этот вопрос до сих пор остается спорным. Kак же на самом деле произошла Вселенная?
2. Исходя из первого вопроса, возникает следующий вопрос: «Cможет ли когда-нибудь появиться теория, которая исчерпывающе объяснит происхождение Bселенной?»
3. Хватит ли такого количества информации для появления новой теории происхождения Bселенной, которое мы имеем на данный момент?
4. Термодинамический парадокс: правда или вымысел?
5. Споры по поводу Теории Большого Bзрыва.
6. Вопрос об «ускоренном расширении Bселенной».
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Происхождение Вселенной - гипотезы и модели; космологические теории Большого взрыва и горячей Вселенной. Образование Солнечной системы. Биологическая, экологическая, социально-экономическая и культурно-историческая эволюции; возникновение жизни на Земле.
контрольная работа [35,7 K], добавлен 24.09.2011Сущность понятия "Вселенная". Изучение истории развития крупномасштабной структуры Вселенной. Модель расширяющейся Вселенной. Теория большого взрыва (модель горячей Вселенной). Причина расширения в рамках ОТО. Теория эволюции крупномасштабных структур.
контрольная работа [19,8 K], добавлен 20.03.2011Учение о Вселенной как о едином целом. Охваченная астрономическими наблюдениями область Вселенной (Метагалактика). Гипотетическое представление о Вселенной. Взгляды ученых на механизм расширяющейся Вселенной. Процессы рождения и развития Вселенной.
реферат [122,9 K], добавлен 24.09.2014Модель Фридмана, два варианта развития Вселенной. Строение и современные космологические модели Вселенной. Сущность физических процессов, источники, создающие современные физические законы. Обоснование расширения Вселенной, этапы космической эволюции.
контрольная работа [43,4 K], добавлен 09.04.2010Характеристика наиболее известных моделей Вселенной: модель де-Ситтера, Леметра, Милна, Фридмана, Эйнштейна-де Ситтера. Космологическая модель Канта. Теория Большого взрыва. Календарь Вселенной: основные эры в развитии Вселенной и их характеристика.
презентация [96,5 K], добавлен 17.11.2011История эволюции вселенной и первые мгновения ее жизни. Теория "Большого взрыва", анализ попыток создания математической модели Вселенной. Что такое звезды, галактики и млечный путь. Строение солнечной системы, характеристика ее планет и их спутников.
реферат [1,3 M], добавлен 09.11.2010Идеи современной физики. Основные этапы развития представлений о Вселенной. Модель Птолемея, Коперника. Эпоха Великих географических открытий. Релятивистская космология (А. Эйнштейн, А. А. Фридман). Концепция расширяющейся Вселенной, "Большого Взрыва".
реферат [42,4 K], добавлен 07.10.2008Происхождение и эволюция Вселенной, ее дальнейшие перспективы. Креативная роль физического вакуума. Парадоксы стационарной Вселенной. Основные положения теории относительности Эйнштейна. Этапы эволюции горячей Вселенной, неоднозначность данного сценария.
курсовая работа [62,6 K], добавлен 06.12.2010Космология как наука о Вселенной, методика и закономерности изучения. Структура и составные части Вселенной, законы взаимодействия, существующие модели. Теории эволюции Вселенной, их отличительные особенности и доказательства, современные исследования.
контрольная работа [28,5 K], добавлен 25.11.2010Изучение пироцентрической, геоцентрической и гелиоцентрической моделей Вселенной. Современные исследования космологических моделей. Нобелевская премия за открытие ускоренного расширения Вселенной. Измерения гравитационного поля в скоплениях галактик.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 03.06.2014
