Строение и Эволюция Вселенной Реферат

      Комментарии к записи Строение и Эволюция Вселенной Реферат отключены

Строение и Эволюция Вселенной Реферат.rar
Закачек 3780
Средняя скорость 7259 Kb/s
Скачать

«Строение и развитие Вселенной»

студентка 4 курса

Самара, 2014г.

Глава 1. Современное состояние обозримой Вселенной……………. 4

Глава 2. Гипотезы о строении современной Вселенной……………………..7

Глава 3. Гипотезы о происхождении Вселенной………………………………11

Глава 4. Проблемы выбора модели для описания реальной Вселенной….14

Глава 5. Принцип симметрии…………………………………………………16

Список использованной литературы…………………………………………22

С давних времён человека мучил вопрос, как устроен мир в котором мы живём и откуда он взялся. Придумывались самые невероятные гипотезы. В последнее время человечество очень продвинулось в изучении этого вопроса. Теперь довольно хорошо известно, как устроена Вселенная в очень большой её области. Тем не менее, чем больше мы узнаём о мире, тем больше появляется вопросов. На каждом этапе познания учёные сталкиваются с пределами познавательных возможностей, накладываемых несовершенством инструментов и методов исследования. Эти вопросы, как правило решаются, но в настоящее время наука в познании мира проникла так далеко, что ограничения в познании с помощью эксперимента и наблюдения накладываются уже самими законами природы (принцип неопределённости Гейзенберга в квантовой механике, конечная скорость света в космологии).

Поэтому всё больше науке приходится прибегать к помощи философии. Современная космология не возможна без философских подходов, поскольку, на сегодняшний день не возможно заглянуть ни в далёкое прошлое Вселенной, ни в те области, которые удаляются от нас со скоростями, близкими к скорости света.

В данном реферате будут в общих чертах рассмотрены современные взгляды на происхождение, устройство и эволюцию Вселенной.

Глава 1 Современное состояние обозримой Вселенной

В этой главе под обозримой Вселенной будем понимать ту область Вселенной, которая на сегодняшний день доступна для изучения.

Рассмотрение проблемы следует начать с ознакомления с современными гипотезами о строении Вселенной, поскольку исходя из современного строения Вселенной можно делать какие-либо выводы о её развитии во времени.

На вопросы о строении обозримой части Вселенной в удовлетворительной степени даёт ответ наука. В основном, вся эта часть Вселенной представляет собой вакуум. Вакуум не следует понимать как пустое пространство, в нём происходят квантовые явления (рождение частиц и античастиц), присутствуют фотоны и отдельные атомы. Большая часть излучающего вещества сосредоточена в звёздах, звёзды вместе с некоторым количеством пыли, газа и некоторых других объектов группируются в галактики. Галактики обычно собраны в небольшие группы. Также присутствуют так называемые чёрные дыры. 1

В 1842 году французский философ Огюст Конт в своём главном труде «Курс позитивной философии» писал: «Возможно, что мы сумеем определить форму, расстояние и величину небесных светил, что мы исследуем их движения. Но никогда и не в коем случае не удастся нам изучить их химический состав или минералогическое строение». Сказано это было всего за несколько лет до открытия спектрального анализа, который позволяет судить о составе звёзд и газов, заполняющих межзвёздное пространство. 2

Никаких принципиально новых химических элементов, которые бы не встречались на Земле во Вселенной не обнаружено, однако, их распределение несколько иное, чем на Земле. Около 90% составляет водород, второй по популярности гелий, и лишь ничтожно малую часть вещества составляют все остальные атомы. 3

Ещё в 1755 году Иммануил Кант писал в своей работе «Универсальная естественная история и теория неба», что некоторые из наблюдаемых в телескопы того времени туманностей — это похожие на нашу галактики. Они эллиптические, потому что наблюдаются под углом, и, конечно, еле видны, потому что далеки от нас. 4

Однородность и изотропность следует понимать не только с точки зрения распределения вещества во Вселенной, а так же и с той точки зрения, что во всей Вселенной действуют одинаковые законы. Такая однородность в пространстве наталкивает на мысль, что Вселенная однородна во времени, то есть то состояние, в котором она находится было, есть и будет всегда. 5

Обозримая часть пространства Вселенной действительно изотропна и однородна. Однако, гипотеза об однородности Вселенной во времени сталкивается с рядом затруднений.

Генрих Ольберс — немецкий астроном (1758-1840). Кратко этот парадокс можно свести к следующему: С точки зрения термодинамики: если Вселенная существует бесконечно долго, почему она до сих пор находится в термодинамически неравновесном состоянии? (Звёзды и их излучение до сих пор не находятся в тепловом равновесии). С точки зрения оптики: если Вселенная бесконечна в пространстве и неизменна во времени, причём плотность неизменно светящихся звёзд постоянна в пространстве и во времени, то куда бы мы не посмотрели, мы везде должны видеть звёзды, в ночном небе не могло бы быть ни одной тёмной области.

Один из способов разрешения этого парадокса — это предположение, будто звёзды не разбросаны до бесконечности, а сгруппированы в шар конечных размеров (при этом сама Вселенная продолжает считаться бесконечной). Тогда бы избыток излучения смог бы безвозвратно уходить в окружающий вакуум. Однако, это уже противоречит однородности Вселенной в пространстве. С другой стороны, если Вселенная постоянна во времени, почему энергия звёзд не иссякает?

Более серьёзное возражение против такой модели было высказано ещё Ньютоном. Если звёзды сгруппированы в конечный шар, то в конце концов они должны под действием сил тяготения упасть друг на друга. А раз этого до сих пор не случилось, звёзды должны находиться повсюду, вплоть до бесконечности, тогда гравитационные силы, действующие между ними будут скомпенсированы. 6

Другое разрешение парадокса Ольберса предложил Больцман с помощью теоремы Пуанкаре, согласно которой всё, что может произойти в полностью изолированной системе произойдёт, и при том бесконечно много раз, или, иначе говоря, чудеса возможны, только они более редки, чем мы это в состоянии себе представить. Если рассматривать Вселенную как полностью изолированную систему, то согласно теореме Пуанкаре, современная термодинамически неравновесная Вселенная — это результат гигантской флуктуации, которая должна случаться примерно каждые 1080 лет. Если прождать столько времени, то можно стать свидетелем того, как вся теплота Вселенной сама по себе втечёт в звёзды. Далее последует выравнивание этой флуктуации, которое мы сейчас и наблюдаем.

Однако, такая всеобщая флуктуация гораздо менее вероятна, чем локальная. Если предположить, что мы живём в области локальной флуктуации, то тогда мы не должны были бы видеть звёзды в удалённых областях Вселенной. 7

В 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл (1889-1953) обнаружил, что сдвиг излучения галактик в красную сторону спектра (в область более низких частот) возрастает пропорционально возрастанию расстояния до галактики. Известно, что при движении источника волн возникает эффект Доплера. Если источник приближается к наблюдателю, частота испускаемых им волн увеличивается, если удаляется от наблюдателя — уменьшается. Из наблюдений Хаббла стало очевидно, что чем дальше от нас находится галактика, тем быстрее она от нас удаляется. Отсюда был сделан вывод о расширении Вселенной. Сам факт расширения Вселенной свидетельствует о том, что она не может быть неизменной во времени. 8


Статьи по теме