Происхождение Вселенной и момент Большого Взрыва

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

I. Теоретическая часть

1.1. Гипотетические представления о Вселенной

1.2. До Большого Взрыва

1.3. Момент Большого Взрыва

1.4. Развитие Вселенной после Большого Взрыва

II. Практическая часть

2.1. Таблица «Принципы познания в естествознании»

2.2. Комментарий высказывания

Заключение

Список литературы

Приложение А

Приложение Б



Введение

Многие религии, такие как, Еврейская, Христианская и Исламская, считали, что Вселенная создалась Богом и довольно недавно. Например, епископ Ушер вычислил дату в четыре тысячи четыреста лет для создания Вселенной, прибавляя возраст людей в Ветхом Завете. Фактически, дата библейского создания не так далека от даты конца последнего Ледникового периода, когда появился первый современный человек.

С другой стороны, некоторые люди, например, греческий философ Аристотель, Декарт, Ньютон, Галилей предпочли верить в то, что Вселенная, существовала, и должна была существовать всегда, то есть вечно и бесконечно. Вселенная была по существу неменяющейся во времени. Время абсолютно однородно и синхронизировано. В любой точке вселенной оно одинаково. Или она была создана в своей настоящей форме, или она существовал всегда, подобно сегодняшней. Это было естественное убеждение в то время, поскольку человеческая жизнь, на самом деле, очень короткий отрезок истории, которую вселенная значительно не изменила по сравнению с возрастом самой вселенной.

В статической, неменяющейся вселенной, вопрос о том, что вселенная существовала всегда, или создалась в прошлом, - действительно материал для метафизики или религии: каждая теория могла бы принять во внимание такую вселенную.

В 1781 философ Иммануил Кант написал необычную и очень неясную работу «Критика Чистого Разума». В ней он привел одинаково правильные доводы, что Вселенная имела начало, и что его не было.

Таким образом, перед учеными вставала проблема выбора между верой в бога и материальной верой. Они еще не знали первопричин происхождения вселенной так как у них не было в то время достаточной научной базы. Вера в Бога была более предпочтительна. Исторически христианство было старше, чем наука и естественно немногие воспринимали науку серьезно, но со временем она набирала силу и все чаще люди поворачивали голову в ее сторону.

Целью курсовой работы является изучение происхождения Вселенной и момент Большого Взрыва.

В процессе написания работы решались следующие задачи:

1. рассмотреть процесс происхождения и эволюции Вселенной;

2. изучить момент Большого Взрыва;

3. проанализировать строение Вселенной после Большого Взрыва.

Предметом курсовой работы является процесс и последствия Большого взрыва, объектом - Вселенная.



I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Гипотетические представления о Вселенной

Овладеть пространством - таково первое желание всего живого.

(Ле Корбюзье)

Вселенная -- обычно определяется как совокупность всего, что существует физически. Это совокупность пространства и времени, всех форм материи, физических законов и констант, которые управляют ими. Однако термин Вселенная может трактоваться и иначе, как космос, мир или природа. С тех пор как учёные начали изучать Вселенную, они не переставали размышлять над её загадками, над загадками её возникновения. Направляя телескопы в космос они пытаются разгадать эту загадку. Они обнаружили что почти все галактики движутся от нас и Вселенная расширяется. Если это и правда так, то значит, что Вселенная была гораздо меньше, чем сейчас [6].

Происхождение Вселенной объясняется в «Младшей Эдде», собрании норвежских мифов, обработанных около 1220 года исландским магнатом Снорри Стурлусоном. Сначала, говорится в «Эдде», не было вообще ничего: «Земли еще не было, и небосвода, бездна зияла, трава не росла». К северу и югу от ничего лежали области холода и огня -- Нифльхейм и Мусспельхейм [1].

Еще в 340 г. до н.э. греческий философ Аристотель в своей книге «О небе» привел два веских довода в пользу того, что Земля не плоская тарелка, а круглый шар. Во-первых, Аристотель догадался, что лунные затмения происходят тогда, когда Земля оказывается между Луной и Солнцем. Земля всегда отбрасывает на Луну круглую тень, а это может быть лишь в том случае, если Земля имеет форму шара. Будь Земля плоским диском, ее тень имела бы форму вытянутого эллипса, если только затмение не происходит всегда именно в тот момент, когда Солнце находится точно на оси диска.

Во-вторых, по опыту своих путешествий греки знали, что в южных районах Полярная звезда на небе располагается ниже, чем в северных. Зная разницу в кажущемся положении Полярной звезды в Египте и Греции, Аристотель сумел даже вычислить, что длина экватора равна 400 000 стадиев. Что такое стадий, точно неизвестно, но он близок к 200 метрам, и, стало быть, оценка Аристотеля примерно в 2 раза больше значения, принятого сейчас. Аристотель думал, что Земля неподвижна, а Солнце, Луна, планеты и звезды вращаются вокруг нее по круговым орбитам. Он так полагал, ибо в соответствии со своими мистическими воззрениями Землю считал центром Вселенной, а круговое движение - самым совершенным.

Птолемей во II веке развил идею Аристотеля в полную космологическую модель. Земля стоит в центре, окруженная восемью сферами, несущими на себе Луну, Солнце и пять известных тогда планет: Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн (рисунок 1.1). Сами планеты, считал Птолемей, движутся по меньшим кругам, скрепленным с соответствующими сферами. Это объясняло тот весьма сложный путь, который совершают планеты. На самой последней сфере располагаются неподвижные звезды, которые, оставаясь в одном и том же положении друг относительно друга, движутся по небу все вместе как единое целое. Что лежит за последней сферой, не объяснялось, но во всяком случае это уже не было частью той Вселенной, которую наблюдает человечество.

Рисунок 1.1 - Космологическая модель Птолемея



Модель Птолемея позволяла неплохо предсказывать положение небесных тел на небосводе, но для точного предсказания ему пришлось принять, что траектория Луны в одних местах подходит к Земле в 2 раза ближе, чем в других. Это означает, что в одном положении Луна должна казаться в 2 раза большей, чем в другом. Птолемей знал об этом недостатке, но тем не менее его теория была признана, хотя и не везде. Христианская Церковь приняла Птолемееву модель Вселенной как не противоречащую Библии, ибо эта модель была очень хороша тем, что оставляла за пределами сферы неподвижных звезд много места для ада и рая.

Однако в 1514 г. польский священник Николай Коперник предложил еще более простую модель (рисунок 1.2). Его идея состояла в том, что Солнце стоит неподвижно в центре, а Земля и другие планеты обращаются вокруг него по круговым орбитам. Прошло почти столетие, прежде чем идею Коперника восприняли серьезно [3].

Рисунок 1.2 - Модель Вселенной Коперника

Два астронома - немец Иоганн Кеплер и итальянец Галилео Галилей - публично выступили в поддержку теории Коперника, несмотря на то что предсказанные Коперником орбиты не совсем совпадали с наблюдаемыми. Теории Аристотеля, Птолемея пришел конец в 1609 г., когда Галилей начал наблюдать ночное тения, согласно которому всякое тело во Вселенной притягивается к любому другому телу с тем большей силой, чем больше массы этих тел и чем меньше расстояние между ними. Это та самая сила, которая заставляет тела падать на землю. Далее Ньютон показал, что, согласно его закону, Луна под действием гравитационных сил движется по эллиптической орбите вокруг Земли, а Земля и планеты вращаются по эллиптическим орбитам вокруг Солнца. Модель Коперника помогла избавиться от Птолемеевых небесных сфер, а заодно и от представления о том, что Вселенная имеет какую-то естественную границу. Поскольку «неподвижные звезды» не изменяют своего положения на небе, если не считать их кругового движения, связанного с вращением Земли вокруг своей оси, естественно было предположить, что неподвижные звезды - это объекты, подобные нашему Солнцу, только гораздо более удаленные.

В 1691 г. в письме Ричарду Бентли, еще одному выдающемуся мыслителю того времени, Ньютон говорил, что так действительно должно было бы произойти, если бы у нас было лишь конечное число звезд в конечной области пространства. Но, рассуждал Ньютон, если число звезд бесконечно и они более или менее равномерно распределены по бесконечному пространству, то этого никогда не произойдет, так как нет центральной точки, куда им нужно было бы падать.

Еще одно возражение против модели бесконечной статической Вселенной обычно приписывается немецкому философу Генриху Олберсу, который в 1823 г. опубликовал работу, посвященную этой модели. Возражение таково: в бесконечной статической Вселенной любой луч зрения должен упираться в какую-нибудь звезду. Но тогда небо даже ночью должно ярко светиться, как Солнце. Контраргумент Олберса состоял в том, что свет, идущий к нам от далеких звезд, должен ослабляться из-за поглощения в находящемся на его пути веществе. Но в таком случае само это вещество должно нагреться и ярко светиться, как звезды. Единственная возможность избежать вывода о ярко, как Солнце, светящемся ночном небе - предположить, что звезды сияли не всегда, а загорелись в какой-то определенный момент времени в прошлом. Тогда поглощающее вещество, возможно, еще не успело разогреться или же свет далеких звезд еще не дошел до нас.

Другое основание выдвинул Блаженный Августин в книге «Град Божий». Он указал на то, что цивилизация прогрессирует, а мы помним, кто совершил то или иное деяние и кто что изобрел. Поэтому человечество, а значит, вероятно, и Вселенная, вряд ли очень долго существуют. Блаженный Августин считал приемлемой дату сотворения Вселенной, соответствующую книге «Бытия» приблизительно 5000 год до нашей эры. Интересно, что эта дата не так уж далека от конца последнего ледникового периода - 10 000 лет до н. э., который археологи считают началом цивилизации.

В 1929 г. Эдвин Хаббл сделал эпохальное открытие: оказалось, что в какой бы части неба ни вести наблюдения, все далекие галактики быстро удаляются от нас. Иными словами, Вселенная расширяется. Это означает, что в более ранние времена все объекты были ближе друг к другу, чем сейчас. Значит, было, по_видимому, время, около десяти или двадцати тысяч миллионов лет назад, когда они все находились в одном месте, так что плотность Вселенной была бесконечно большой. Сделанное Хабблом открытие перевело вопрос о том, как возникла Вселенная, в область компетенции науки. Наблюдения Хаббла говорили о том, что было время - так называемый большой взрыв, когда Вселенная была бесконечно малой и бесконечно плотной [10].

1.2 До Большого Взрыва

На вопрос о том, что же было до Большого Взрыва, ученые пытаются найти ответ последние несколько десятков лет, равно как и понять, а как, собственно появился тот мир, который мы считаем столь обычным. И все же, с чего все началось? Веками ученые и богослужители пытались найти ответ на этот вопрос.

Но и ученые, и богословы сходились во мнении, что Вселенная статична и неизменна. То есть ни тысячелетия до, ни десятки тысяч лет спустя, картина звездного неба не изменится.

Взгляды на мир кардинальным образом поменялись лишь в 1929 году, когда американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил расширение Вселенной. Этот факт совершенно противоречил идеям статичности Вселенной. Открытие расширяющейся Вселенной было одним из великих интеллектуальных переворотов двадцатого века.

Поскольку Вселенная не была уже неизменной, она должна была каким-то образом возникнуть. Естественно, вскоре стали появляться теории ее появления. Они основывались на том, что если бы мы повернули время вспять, то галактики стали бы сжиматься, а температура Вселенной повышаться, пока она не сжалась бы в сингулярность [12].

Физики стали разрабатывать математическое основание процессов возникновения Вселенной из точки. Так, в 1930 году Хаббл предложил теорию, впоследствии названную теорией Большого Взрыва. Она основывалась на том, что Вселенная возникла в результате взрыва из сингулярности. В результате расширения и остывания первичного горячего газа появились звезды и галактики.

Это теория хорошо согласовалась с астрономическими наблюдениями. Во-первых, галактики разбегались так, как предсказывала теория. Во-вторых, в 1964 году было обнаружено пронизывающее всю Вселенную реликтовое микроволновое излучение, которое должно было остаться после охлаждения первичного газа. И, в-третьих, в результате Большого Взрыва должно было появиться огромное количество водорода, дейтерия, гелия и лития, которое мы можем наблюдать сегодня. Не удивительно, что теория Большого Взрыва стала считаться классической теорией формирования Вселенной.

Однако все же были некоторые моменты, которые теория Большого Взрыва объяснить не могла.

1. Где именно находится та самая точка, из которой появилась наша Вселенная?

2. Как именно из сингулярности могло появиться столь огромное количество материи и энергии?

3. Если бы после взрыва просто расширялся и остывал газ, из которого и сформировались звезды и галактики, то Вселенная должна была бы быть однородной. Но в реальности галактики формируют скопления - галактические кластеры, которые в свою очередь входят в еще более глобальные структуры. Даже анализ реликтового излучения показал, что еще на стадии, когда во Вселенной не было ни звезд, ни галактик, неоднородности первичного газа уже существовали.

4. И, наконец, все законы физики, которыми мы описываем окружающий нас мир, просто не работают при попытке описать поведение материи и энергии в первичной сингулярности. Поэтому мы можем описывать лишь то, что произошло уже после Большого Взрыва, а не сам Большой Взрыв или особенно то, что было до него [13].

Конечно, кто-то может возразить, что поскольку пространство и время зародились в момент Большого Взрыва, то говорить о периоде до Большого Взрыва бессмысленно, ведь до просто ничего не было. Однако такое заявление не совсем логично, ведь должно же было быть что-то, что вызвало сам Большой Взрыв.

Если мы признаем существование «космического яйца» как исходной формы Вселенной и его взрыв в нуль-пункт времени, перед нами неизбежно встанет вопрос: а откуда взялось «космическое яйцо»? К несчастью, изучить «космическое яйцо» мы не можем; мы не знаем, какие процессы могли происходить внутри него; мы не имеем ни малейшего представления о том, какие силы могли удерживать его в состоянии устойчивости и какие они порождали изменения, которые, постепенно нарастая, в конце концов внезапно сделали его неустойчивым.

Если мы спросим себя, в какой форме могла существовать субстанция Вселенной, оставаясь устойчивой бесчисленные миллиарды лет, то, чтобы не напрягать излишне воображения для объяснения этой устойчивости, легче всего нам будет представить себе Вселенную в виде чрезвычайно разреженного газа. В этом случае Вселенная будет чем-то вроде «пустого пространства», которое в настоящее время существует между галактиками, а уж оно-то бесспорно устойчиво.

Однако и такой чрезвычайно разреженный газ будет испытывать воздействие своего собственного очень слабого поля тяготения. Медленно, на протяжении многих миллиардов лет, газ будет концентрироваться и Вселенная будет сжиматься. По мере повышения плотности субстанции Вселенной поле тяготения соответственно усиливается и в конце концов, по истечении еще многих миллиардов лет, сжатие Вселенной начнет убыстряться. Но сжатие, как указывал еще Гельмгольц, должно нагревать Вселенную и создавать все более и более высокие температуры в веществе, сжимаемом во все меньший и меньший объем. Растущая температура все больше и больше противодействует сжатию, вызываемому тяготением, и начинает это сжатие замедлять. Однако инерция вещества заставляет его сжиматься и после достижения температуры, уравновешивающей тяготение. Наконец, Вселенная сжимается до предела, соответствующего «космическому яйцу» или чему-то в этом роде. В какой-то момент центробежное воздействие температуры и излучения берет верх, вещество Вселенной выталкивается наружу со все нарастающей скоростью и процесс этот завершается Большим Взрывом. Согласно этой точке зрения, Вселенная начинается с состояния практической пустоты, проходит фазу сжатия до максимальной плотности, а затем через фазу расширения вновь возвращается к состоянию пустоты.

Эта модель называется гиперболической Вселенной. Ее можно изобразить графически с помощью ее радиуса кривизны Луч света, бесконечно движущийся во Вселенной, геометрию которой Эйнштейн определил как риманову, опишет гигантскую окружность, радиус которой и будет радиусом кривизны Вселенной. У сжимающейся Вселенной этот радиус будет уменьшаться, у расширяющейся -- увеличиваться. В гиперболической Вселенной он будет сначала уменьшаться до минимума, а затем опять увеличиваться [8].

Рисунок 1.3 - Гиперболическая Вселенная

1.3 Момент Большого Взрыва

Мир пребывал в Золотом яйце.

Бог Род разорвал изнутри Золотое яйцо

и начал создавать видимый мир.

Все, рожденное Родом, до сих пор несет в себе его имя:

природа, родина, родители, родственники.

(Славянская мифология. Неолит )

Ориентировочно Большой взрыв произошёл 20 млрд лет назад, него и начался и отсчёт времени.

Момент Большого Взрыва -- это момент начала времени. После Большого Взрыва, но задолго до первой секунды (10^-43 секунды), космос переживает сверхбыстрое инфляционное расширение, увеличившись в 1050 раз за долю секунды.

Стандартная космологическая модель Большого Взрыва была сформулирована в 1990 году. Ей предшествовали научные открытия, совершенные в XVII-XX веках. Согласно этой модели момент Большого Взрыва характеризовался планковскими величинами для температуры Т, массы М и длины L. На рисунке 1.4 приведены численные значения этих величин.

В начальный момент Вселенная была изотропной и все типы взаимодействий имели единую константу б. Предполагается, что в этот момент вещество существовало в форме кварк-глюонной плазмы, в которой наряду с кварками и глюонами могли присутствовать лептоны, W^±- и Z⁰-бозоны. Возможно, что в этот же момент могли образоваться Х- и Y-бозоны больших масс (~ 10¹⁶ ГэВ), которые могли бы впоследствии инициировать распад протона. Эти процессы заняли очень малое время (до 10^-10 секунды) и протекали при очень высокой температуре. Под действием взрывных сил Вселенная начала расширяться и ее температура стала падать. По мере расширения Вселенной и падения ее температуры стали происходить фазовые переходы. Первый фазовый переход привел к разделению взаимодействий на сильное и электрослабое, каждое из которых стало характеризоваться своей константой взаимодействия a_s и a_w. Это произошло при температуре T₂ = 10¹⁵ ГэВ. Далее Вселенная продолжала расширяться со временем t, R = t^1/2. Затем наступил второй фазовый переход, который привел к разделению электрослабых взаимодействий на слабые и электромагнитные. Это произошло при температуре T₁ = 10 ГэВ. Выделилась константа электромагнитного взаимодействия б_е = е²/ћc = 1/137. Дальнейшее расширение Вселенной со временем стало протекать по закону R ~ t^2/3 [6].



Рисунок 1.4 - Этапы эволюции Вселенной

На рисунке 1.5 показаны изменения температуры расширяющейся Вселенной со временем для разных эр ее развития: планковская эра, кварковая эра, лептонная эра, фотонная эра, эра Материи. Этот рисунок иллюстрирует основные моменты развития Вселенной по Стандартной космологической модели Большого Взрыва.

Рисунок 1.5 - Изменение температуры Вселенной

Большой взрыв был вспышкой энергии. Спустя долю секунды началось охлаждение и образование частиц. Огненный шар начал остывать, превращаясь в густую смесь атомных частиц и образуя газы водород и гелий. Шар начал превращаться в облако материи. Постепенно из этого облака стали рождаться галактики. Спустя несколько тыс. лет туман рассеялся, а температура Вселенной снизилась сего до нескольких тысяч градусов. Через 10 млрд лет в одной из галактик, которую позже учёные назвали Млечным путем, образовались Солнце, Земля и другие планеты Солнечной системы.

Судьба Вселенной во многом зависит от её массы. Многие уверены, что Вселенная содержит намного больше вещества, чем нам удаётся наблюдать, и в настоящее время они пытаются отыскать скрытую массу. Расчёты показывают, что если бы Вселенная состояла только из тех объектов, которые мы видим, то после Большого взрыва она должна была бы расширяться слишком быстро и галактики не смогли бы образоваться.

Если скрытая масса не велика, то вероятно, что Вселенная будет продолжать своё расширение вечно. Но если эта масса очень значительна, то гравитационные силы могут постепенно замедлить расширение и снова начать сжимать вселенную.

На что был похож Большой Взрыв?

Большой взрыв не был взрывом в пространстве, а скорее это был взрыв самого пространства (рисунок 1.6), который не произошёл в определённом месте и затем не расширялся в окружающую пустоту. Это произошло всюду одновременно.

Рисунок 1.6 - Схема взрыва

После Большого Взрыва, но задолго до первой секунды (10^-43 секунды), космос переживает сверхбыстрое инфляционное расширение, увеличившись в 1050 раз за долю секунды.

Затем расширение замедляется, но первая секунда еще не наступила (еще только 10^-32 секунды). В этот момент Вселенная представляет собой кипящий «бульон» (с температурой 10²⁷ °C) из электронов, кварков и других элементарных частиц.

Быстрое остывание космоса (до 10¹³ °C) позволяет кваркам объединяться в протоны и нейтроны. Тем не менее первая секунда еще не наступила (еще только 10^-6 секунды).

На 3 минуте, слишком горячие для объединения в атомы, заряженные электроны и протоны препятствуют испусканию света. Вселенная представляет собой сверхгорячий туман (10⁸ °C).

Спустя 1 млрд. лет после Большого Взрыва, когда температура Вселенной достигла -200 °C, водород и гелий формируют гигантские «облака», которые впоследствии станут галактиками. Появляются первые звезды.

Большой Взрыв все еще движет пределы нашей Вселенной -- она продолжает расширяться и охлаждаться по сей день. Но то, что случилось в Большом Взрыве, который позволил нашей планете в конечном счете сформироваться -- все еще тайна [9].

1.4 Развитие Вселенной после Большого Взрыва

В одном мгновении видеть вечность…

(Уильям Блейк)

Согласно теории Большого взрыва, Вселенная в момент образования была в чрезвычайно плотном и горячем состоянии, называемом космологической сингулярностью.

Сразу после взрыва вещество стало разлетаться во всех направлениях. С тех самых времен плотность вещества и температура уменьшались. Через 400 000 лет после большого взрыва образовались атомы, вселенная стала прозрачна и внешне было похожа на ту, что мы видим сегодня. На самом деле внешний вид той молодей вселенной еще довольно сильно отличался от теперешнего. Вселенная было совершенно темной. Не было ни звезд, ни галактик, ни планет. Только отдельно летающие атомы и реликтовое излучение. Такое существование вселенной продолжалось несколько сотен миллионов лет [2].

Описанная картина горячей Вселенной на ранней стадии развития была предложена ученым Джорджем (Г. А.) Гамовым в знаменитой работе, которую Гамов написал в 1948 г. вместе со своим аспирантом Ральфом Альфером. вселенная большой взрыв космологический

Вся Вселенная как целое могла продолжать расширяться и охлаждаться, но в тех областях, плотность которых была немного выше средней, расширение замедлялось из-за дополнительного гравитационного притяжения. В результате некоторые области перестали расширяться и начали сжиматься. В процессе сжатия под действием гравитационного притяжения материи, находящейся снаружи этих областей, могло начаться их медленное вращение. С уменьшением размеров коллапсирующей области ее вращение ускорялось, подобно тому, как ускоряется вращение фигуриста на льду, когда он прижимает руки к телу. Когда наконец коллапсирующая область стала достаточно малой, скорости ее вращения должно было хватить для уравновешивания гравитационного притяжения - так образовались вращающиеся дискообразные галактики. Те области, которые не начали вращаться, превратились в овальные объекты, называемые эллиптическими галактиками. Коллапс этих областей тоже прекратился, потому что, хотя отдельные части галактики стабильно вращались вокруг ее центра, галактика в целом не вращалась.

Состоящий из водорода и гелия газ внутри галактик со временем распался на газовые облака меньшего размера, сжимающиеся иод действием собственной гравитации. При сжатии этих облаков атомы внутри них сталкивались друг с другом, температура газа повышалась, и в конце концов газ разогрелся так сильно, чти начались реакции ядерного синтеза. В результате этих реакций из водорода образовалось дополнительное количество гелия, а из-за выделившегося тепла возросло давление и газовые облака перестали сжиматься. Облака долго оставались в этом состоянии, подобно таким звездам, как наше Солнце, превращая водород в гелий и излучая выделяющуюся энергию в виде тепла и света. Более массивным звездам для уравновешивания своего более сильного гравитационного притяжения нужно было разогреться сильнее, и реакции ядерного синтеза протекали в них настолько быстрее, что они выжгли свой водород всего за сто миллионов лет. Затем они слегка сжались, и, поскольку нагрев продолжался, началось превращение гелия в более тяжелые элементы, такие как углерод и кислород. Но в подобных процессах выделяется не много энергии, и потому, как уже говорилось в главе о черных дырах, должен был разразиться кризис.

Не совсем ясно, что произошло потом, но вполне правдоподобно, что центральные области звезды коллапсировали в очень плотное состояние вроде нейтронной звезды или черной дыры. Внешние области звезды могут время от времени отрываться и уноситься чудовищным взрывом, который называется взрывом сверхновой, затмевающей своим блеском все остальные звезды в своей галактике. Часть более тяжелых элементов, образовавшихся перед гибелью звезды, была отброшена в заполняющий галактику газ и превратилась в сырье для последующих поколений звезд. Наше Солнце содержит около двух процентов упомянутых более тяжелых элементов, потому что оно является звездой второго или третьего поколения, образовавшейся около пяти миллионов лет назад из облака вращающегося газа, в котором находились осколки более ранних сверхновых. Газ из этого облака в основном пошел на образование Солнца или был унесен взрывом, но небольшое количество более тяжелых элементов, собравшись вместе, превратилось в небесные тела планеты, которые сейчас, как и Земля, обращаются вокруг Солнца.

Межзвездное вещество может вновь начать сжиматься под действием гравитации образуя либо планеты, либо новые звезды - звезды второго поколения. В звездах второго поколения уже присутствуют тяжелые химические элементы - такие как свинец и золото. Образование планет и звезд второго поколения началось примерно через 8 - 9 миллиардов лет после большого взрыва. Наше Солнце и Земля образовались примерно в это время.

Таблица 1- Краткая история развития Вселенной

Краткая история развития Вселенной
Время	Температура	Состояние Вселенной
10-45 - 10-37 сек	Более 1026K	Инфляционное расширение
10-6 сек	Более 1013K	Появление кварков и электронов
10-5 cек	1012K	Образование протонов и нейтронов
10-4 сек - 3 мин	1011 - 109 K	Возникновение ядер дейтерия, гелия и лития
400 тыс. лет	4000 К	Образование атомов
15 млн. лет	300 K	Продолжение расширения газового облака
1 млрд. лет	20 K	Зарождение первых звезд и галактик
3 млрд. лет	10 K	Образование тяжелых ядер при взрывах звезд
10 - 15 млрд. лет	3 K	Появление планет и разумной жизни
1014 лет	10-2 K	Прекращение процесса рождения звезд
1037 лет	10-18 K	Истощение энергии всех звезд
1040 лет	-20 K	Испарение черных дыр и рождение элементарных частиц
10100 лет	10-60 - 10-40 K	Завершение испарения всех черных дыр

Весь дальнейший процесс развития вселенной связан с термоядерным синтезом идущим в звездах. Эволюционируя, звезды образуют такие объекты как нейтронные звезды, белые карлики, черные дыры, туманности. Из материала взорвавшихся звезд формируются планеты и другие малые космические тела. Так продолжается еще несколько десятков миллионов лет пока не прекратятся все термоядерные реакции [10].



II. Практическая часть

2.1 Таблица «Принципы познания в естествознании»

Название принципа	Суть принципа	Пример использования	Значимость принципа
Принцип причинности	Суть принципа причинности состоит в признании причинной обусловленности любого явления и необходимой связи причины и следствия	Опираясь только на непрерывность цепочки причин и следствий, немецкий судовой врач Роберт Майер сумел сформулировать закон сохранения и превращения энергии, являющийся фундаментальным законом современного естествознания	Причинность строго проверена на опыте, что подчеркивает важность этого принципа для науки, потому что утверждение считается научным, если его можно подтвердить или опровергнуть.
Принцип наблюдаемости	Данный принцип выражает требование, в соответствии с которым теоретическая модель, построенная исследователем, должна быть эмпирически обоснована. Это значит, что среди ее предпосылок можно найти такие, которые опираются на чувственно непосредственное восприятие некоторых свойств и сторон действительности.	Принцип сыграл существенную роль в становлении классического естествознания, способствовав отделению экспериментального естествознания от умозрительно-спекулятивных подходов, сформировавшихся в рамках древней и средневековой познавательных традиций.	Ценность теории - в ее способности предвидеть, т.е. сообщать, что случится в опыте, который прежде никогда не ставился.
Принципы отбора	Выделяет из возможных (виртуальных) состояний определенное множество допустимых, которые и проявляются в природе.	Принцип отбора позволил сделать вывод о невозможности создания вечного двигателя.	Основные законы, входящие в состав данного принца считаются неизменными , поскольку время их изменения лежит за пределами нашего возможного наблюдения.
Принципы симметрии	Основан на изначальных представлениях об однородности и изотропности пространства. Предполагает инвариантность природных процессов к преобразованиям симметрии.	На этом принципе строится единая всех физических взаимодействий.	Свойства симметрии относятся к числу самых фундаментальных свойств физических систем. Симметрия выделяет общее как в объектах, так и в явления, подчеркивая, что не смотря на многообразие мира, в тоже время он един.
Принципы оптимальности	Считается, что лучшей является та теория, в которой используется как можно меньше исходных положений, а объясняется и предсказывается как можно больше новых фактов.	Применяется, например при расчете траектории , как отыскания истинного пути среди множества возможных.	Когда другие принципы не выделяют единственного устойчивого состояния, этот принцип служит дополнительным принципом отбора. Поэтому его рассматривают в качестве универсального принципа.

2.2 Комментарий высказывания

«Самым поразительным по новизне и по своим неслыханным практическим последствиям в области техники является со времени Кеплера и Галилея естественнонаучное знание с его применением математической теории»

К. Ясперс

Бросая взгляд на мировую историю, мы обнаруживаем три этапа познания: во-первых, это рационализация вообще, которая в тех или иных формах является общечеловеческим свойством, рационализирует мифы и магию; во-вторых, становление логически и методически осознанной науки - греческая наука и параллельно зачатки научного познания мира в Китае и Индии; в-третьих, возникновение современной науки, вырастающей с конца средневековья, решительно утверждающейся с XVII в. и развертывающейся во всей своей широте с XIX в. Эта наука делает европейскую культуру - во всяком случае с XVII в. - отличной от культуры всех других стран.

Современная наука уже по своему объему, богатству и многообразию занимает особое место во всей истории познания.

История современной науки неисчерпаема по своей глубине. Однако естественнонаучное знание составляет лишь звено во всеохватывающем процессе познания. Географические открытия завершились первым кругосветным путешествием и установлением того факта, что при плавании на запад теряется один день. Все это произошло только 400 лет тому назад. Никогда еще человек не обладал таким реальным (а не только предположительным) знанием о земном шаре. Появился первый глобус. Объектом познания становились не только дальние, но и близкие человеку предметы.

В настоящее время мы знаем о начальной стадии истории Греции, об истории Передней Азии и Египта больше, чем сами греки. История углубилась для нас в прошлое на тысячелетия, история Земли открыта теперь нашему взору, звездное небо уходит в неизмеримую глубину. Современный мир как бы создает повсюду науки, независимые друг от друга, но общие по духу.

В настоящее время наука представляет собой не только средство в решении различных проблем человеческого существования, но и часть культуры, содержащую определенную совокупность знаний об окружающем мире.

Эта картина, расширять которую можно беспредельно, заставляет нас поставить вопрос: заключено ли в этой современной науке, достигшей невероятных размеров, нечто принципиально новое и только ей свойственное.



Заключение

Подводя итоги своей работы, можно сказать, что история окружающего нас мира, история Вселенной - это вопрос, который волновал человечество, начиная с самых ранних ступеней познания. Каждой исторической эпохе присущ свой горизонт науки, своя ограниченность представлений о природе вещей, явлений, окружающих человека. На протяжении тысячелетий человек не мог охватить взглядом свою планету. И первоначально он создавал примитивные космологические представления типа: «Земля держится на трех слонах» (или на черепахе, в зависимости от того, что он видел перед собой).

Благодаря усилиям Н. Коперника, И. Кеплера и И. Ньютона более 300 лет назад горизонт астрономии был расширен за орбиту планеты Сатурн. В. Гаршель отодвинул его до края Галактики, а совсем недавно Хаббл -- в далекое межгалактическое пространство. Ныне нельзя не испытывать чувство гордости от того, что человеческий разум оказался способным раскрывать тайны далеких звезд и галактик, устанавливать законы их строения и развития. Эволюция Вселенной, начиная с Большого взрыва, рассматривается как совместное развитие микро- и макроявлений, включающее процессы дифференциации и усложнения в микро - и макроветвях эволюции. Вселенная - это материальный мир, рассматриваемый со стороны его астрономических аспектов. Существуют разные модели Вселенной: “Вселенная Эйнштейна”, “Вселенная Фридмана”, “Вселенная Леметра”, “Вселенная Наана”, “Вселенная Зельманова”, соответствующие разным представлениям о ней как в целом.

Современная картина эволюционирующей Вселенной, не только расширяющейся, но и буквально взрывающейся, пожалуй, так же мало похожа на картину статичной Вселенной, которую рисовала астрономия начала XXвека, как современные представления о взаимопревращаемости атомов и элементарных частиц на неделимые атомы классической физики.



Список литературы

1. Вайенберг С. Первые три минуты. - М.: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 200.- 226с.

2. Большой взрыв / Электронный ресурс/ Режим доступа: http://ru.science.wikia.com/wiki/%D0%91%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%88%D0%BE%D0%B9_%D0%B2%D0%B7%D1%80%D1%8B%D0%B2

3. Грушевицкая Т.Г. Концепции современного естествознания / Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П. - М.: Высшая школа, 1998.- 220с.

4. Девис П. Случайная Вселенная. -М.: Мир, 1989.- 310с.

5. Зельдович Я.Б. Строение и эволюция Вселенной / Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. - М.: Наука, 1975.- 736 с.

6. Новиков И.Д. Как взорвалась Вселенная. - М. : Наука, 1988.- 300с.

7. Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. - М.: Наука, 1990.- 245с.

8. Пентроуз Р. Путь к реальности, или Законы, управляющие Вселенной.- М.:РХД, 2007.- 912 с.

9. Силк Дж. Большой Взрыв. - М.: Мир, 1982. - 391с.

10. Стивен Х. Краткая история времени. От большого взрыва до черных дыр.- М.: Амфора, СПб, 1975.- 289с.

11. Цимерманис Л.Х. Вселенная до и после Большого Взрыва. - М.: ЛКИ, 2010.- 88 с.

12. Шкловский И.С. Вселенная, жизнь, разум. - М., 1987, 210с.

13. Хаббл Э. Открывает Вселенную/ Электронный ресурс/ Режим доступа: http://www.astronet.ru/db/msg/1161827



Приложение А

Развитие Вселенной от Большого Взрыва до настоящего времени



Приложение Б

Карта современной Вселенной.

Размещено на Allbest.ru