Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
рождение Вселенной

Рождение Вселенной

План

1. Варианты будущего Вселенной

2. Некоторые трудности гипотезы расширяющегося Вселенной

3. Проблема внеземных цивилизаций

По теории Большого Взрыва, от появления протовещества к образованию ядер водорода и гелия прошло немногим более трех секунд. На этом временном промежутке стремительно превращались вакуум и вещество, а этапы преобразования определялись процессами расширения и остывания сгустка.

При температуре К, если только эта теория справедлива, лептоны и кварки в сгустке свободно превращались один на один, то есть их невозможно было различить.

В среде существовал единый вид взаимодействия и роль ее частицы посредника выполнял скалярное бозон, получивший название Х-бозона. Это была чрезвычайно массивная частица около кг, что в раз больше массы протона. Эти частицы исчезли после снижения температуры в ранней Вселенной, их остатков пока не найдено, и ожидать, что они будут обнаружены, не приходится, так как подобных температур в современной Вселенной не существует.

В секунды после "начала" кварки и лептоны разделились, а сильное взаимодействие отделилась от электрослабого. Единственный АГ-Бозой распался на глюоны и безмассовых бозон переносчик электрослабого взаимодействия. На момент прекращения переходов кварков в лептоны количество кварков несколько превысило количество антикпаркив.

Следующая критическая точка с, когда температура снизилась до К. После этого безмассовых электрослабого бозон разделился на безмассовых фотон и три тяжелых векторных бозоны. Электрослабое взаимодействие разделилась на слабую и электромагнитную. В современной Вселенной существуют все четыре известные на сегодня фундаментальные взаимодействия.

При снижении температуры до К прекращается свободное существование кварков, они поеднуться в адроны.

Ранний период развития Вселенной завершается лептонного-фотонной эрой. Образуются барионы и антибарионы, которые аннигилируют, оставляя после себя фотоны и освободившуюся энергию.

В течение первой секунды температура снизилась до 10 млрд. Градусов. Этого оказалось достаточно для отделения от газовой смеси нейтрино и антинейтрино. К четырнадцатому секунды температура снизилась до 3 млрд. Градусов и при этом возникли условия для сообщения и аннигиляции электронов и позитронов. При этом электронов было несколько больше, чем позитронов. их избыток и суммарный отрицательный заряд компенсировал суммарный положительный заряд протонов, которые появились раньше. В протоны превращались и свободные нейтроны.

Через 3 минуты после "начала" температура снизилась до миллиарда градусов. На этом завершилось формирование ранней Вселенной.

В соответствии с дуализма волновых и корпускулярных свойств колебания полей должны порождать частицы. Здесь мы сталкиваемся еще с одним парадоксом микромира. Квантовые эффекты могут на короткое время приостанавливать действие закона сохранения энергии. В течение этого промежутка времени энергия может быть "взятой в долг" на различные цели, в том числе и на рождение частиц. Разумеется, все возникшие при этом частицы имеют очень короткий период существования, потому что потраченная на них энергия должна быть возвращена через незначительную долю секунды. Однако частицы могут фактически возникнуть из ничего, просуществовав мизерный промежуток времени, прежде чем снова исчезнуть.

Таким образом, "ненастоящий" вакуум заполнен виртуальными частицами. Он мертв и безликий, но наполненный энергией.

Современные теории предполагают, что энергия вакуума оказывается отнюдь не однозначно. Вакуум может быть возбужденным и находиться в одном из многих состояний, которые чрезвычайно сильно отличаются уровнями энергии, причем различия между самой низкой и самой высокой энергиями невероятно велики.

Очевидно, вакуум играет роль базовой формы материи. На самой ранней фазе эволюции Вселенной именно он играет определяющую роль. Экстремальные условия «начала», когда дажепространство-время были деформированными, предполагают, что и вакуум находился в особом состоянии, которое называют "ненастоящим" вакуумом. Он имел энергию предельно высокой плотности, которой отвечала предельно высокая плотность вещества. В этом состоянии в веществе могут возникать сильные напряжения и отрицательное давление, равносилен гравитационном отталкиванию такой величины, что и могло вызвать безудержное и стремительное расширение Вселенной Большой Взрыв.

С началом стремительного расширения Вселенной возникают время и пространство. Период "раздувание" занимает промежуток времени всего в с после "начала". Называется он инфляционным периодом.

К концу фазы инфляции Вселенная была холодным и пустым Но по окончании этой фазы он стал чрезвычайно горячим. Этот всплеск тепла обусловлен огромными запасами энергии, содержавшейся в "ложном" вакууме. Когда это состояние исчерпал себя, его энергия высвободилась в виде излучения, которое мгновенно нагрело Вселенную до 1027 К. Предполагается, что с этого момента Вселенная развивалась согласно теории горячего Большого Взрыва.

Варианты будущего Вселенной

В зависимости от того, какая модель Вселенной реализуется, варианты нашего очень отдаленного будущего могут быть разными.

Если Вселенная закрыт, то теоретическая возможность новой сингулярности в будущем послужила основанием для предположения о том, что начальная сингулярность, с которой началось космическое расширение, была в то же время и заключительным событием в бывшем "цикле жизни" Вселенной. И все его существование это чередование циклов расширения и сжатия. Такую гипотезу развивает академик М. А. Марков. По его мнению, Вселенная способен пройти через сингулярность при сжатии и родиться снова. Родившись, он начинает расширяться, а пройдя максимум расширения, начинает сжиматься, достигает новой сингулярности, проходит через нее и т.д. Будущее такого осциллирующей, или пульсирующего, Вселенной измеряется неограниченной, бесконечным количеством космических жизненных циклов. Неограниченное и бесконечное также и прошлое такого Вселенной. Период цикла различными учеными оценивается по-разному: от 60 млрд. До 1000 млрд. Лет. При переходе через сингулярность могут изменяться некоторые фундаментальные физические константы.

Теоретически возможно И другой вариант пульсирующей Вселенной: он допускает последовательное увеличение амплитуды осцилляций от цикла к циклу.

Совсем иначе возникает будущее Вселенной в "открытых" космических моделям фактически представляют собой сценарии "тепловой смерти" Вселенной. Согласно этим моделям, уже через лет много звезд остынут, планеты начнут отрываться от своих звезд, звезды от галактик, превращаясь в "черных карликов", центральные части галактик начнут коллапсировать, образуя «черные дыры».

Далее все будет зависеть от того, насколько стабильным или нестабильным является протон. Если он нестабилен и через лет распадется на квант и нейтрино, то Вселенная будет состоять из нейтрино и черных дыр, которые испаряются, и через лет во Вселенной останется только электрон по-позитрон на плазма незначительной плотности. < / p>

Некоторые трудности гипотезы расширяющегося Вселенной

Все, что было рассмотрено выше, только гипотезы, основанные на некоторых реальных фактах. Однако эти же факты можно трактовать и иначе.

Так, неоднократно предпринимались попытки истолковать красное смещение не как следствие эффекта Допплера и расширение Вселенной, а как следствие уменьшения энергии и собственной частоты фотонов в результате их длительного движения на протяжении многих миллионов лет в межгалактическом пространстве и вследствие их взаимодействия с гравитационными полями, фоном нейтрино, материей, которая пока недоступна для наблюдений. Такие попытки отвергались, потому что они основывались на предположении существования некоторого неизвестного закона природы, который объяснял бы взаимодействие излучения с другими видами материи.

Но трактовка красного смещения как результата эффекта Доплера приводит к последствий не менеенепонятных. Так, спектральные линии квазаров имеют аномально высокое красное смещение. Если бы это красное смещение было обусловлено эффектом Допплера, то скорость удаления квазаров в 2,5-2,8 раза превышала 6 скорость света, что невозможно. Итак, красное смещение обусловлено не эффектом Доплера, а чрезвычайно мощным полем тяготения, то есть гравитационным.

Также необоснованным является утверждение о возможности перехода всей материи в точечную сингулярность. Ведь в релятивистской астрофизике допускается существование не одной, а многих сингулярности в центрах черных дыр, которые, однако, имеют конечную протяженность и массу.

Возникают противоречия и по объяснению феномена расширения. Если расширение является настоящим физическим процессом, то оно происходит за счет "вторжение" расширяющегося Вселенной или в вакуум вроде псевдо евклидова пространства, или в пространство других вселенных. Трудно предположить существование абсолютного вакуума, потому что пространство является атрибутом материи и вне ее не существует. Остается признать расширение во внутреннее пространство других материальных систем, которые сами могут как сжиматься, так и расширяться. Но тогда современная космологическая теория может касаться только Метагалактики.

Можно, правда, встать на другую точку зрения, предположив, что расширение Вселенной происходит на самом деле, но никакого внешнего пространства не существует. Сам пространство якобы создается в процессе расширения Вселенной таким образом, что со временем увеличивается расстояние между любыми точками и таким образом меняется геометрия пространства.

Но и эта точка зрения включает в себя внутренние противоречия. Если бы пространство расширялся сам по себе, то происходило бы увеличение размеров всех материальных систем: элементарных частиц, атомов, молекул, планет, галактик, причем в той же пропорции, что и увеличение расстояний между галактиками. Однако ничего подобного не наблюдается.

Выдвигаются гипотезы и о том, что в основе различных космологических моделей Вселенной лежат уравнения общей теории относительности. Эти модели могут характеризовать не только наша Вселенная, а различные состояния Вселенной в разные периоды его существования в прошлом и в будущем. Все, что не запрещено законами природы, где-нибудь и когда-нибудь может быть реализовано.

Проблема внеземных цивилизаций

Одной из основных проблем науки о зарождении и развитии жизни за пределами Земли есть чисто астрономическая задача: какова вероятность того, что отдельно взятая звезда имеет планету, на которой условия являются благоприятными для зарождения жизни. Иначе говоря, необходимо определить вероятность существования планеты с массой, не очень отличается от земной, которая имеет соответствующие параметры вращения, атмосферу и находится в "тепловом поясе жизни», то есть на таком расстоянии от звезды, где слишком жарко и не слишком холодно.

Основной формулой для оценки такой вероятности формула Дрейка

где N количество высокоразвитых цивилизаций, которые существуют в Галактике одновременно с нами,

количество звезд во всей Галактике,

вероятность того, что звезда имеет планетную систему,

вероятность возникновения жизни на планете,

вероятность того, что эта жизнь в процессе эволюции станет умным,

вероятность того, что разумная жизнь вступит в технологическую эру,

средняя продолжительность технологической эры

Т возраст Галактики.

С развитием науки наблюдается тенденция к уменьшению множителей в формуле Дрейка. Сам Дрейк еще в 1961 г.. Пытался выявить искусственные радиосигналы от ближайших к нам звезд т Кита и является Эридана. После Дрейка многие исследователи пытались выявить радиосигналы искусственного происхождения. Объектами исследований были более 1000 звезд и несколько галактик. К сожалению, все эти попытки оказались безуспешными.

Сегодня вероятность & nbsp ;, существования планетных систем вокруг звезд оценивается как 0,1-0,01. Не исключено, что на самом деле она еще меньше. Выяснилось, что практически все звезды типа нашего Солнца вход

Загрузка...