ПРОЗРЕНЬЕ  

   

Мастер-классы  

   

Авторизация  

   
Рыболовные катушки http://nachodki.ru/shop/okhota-turizm-rybalka/katushki.html на сайте nachodki.ru

Современные представления происхождения Вселенной

Спиральная галактика
Содержание:

Введение
1. Был ли Большой взрыв?
2. Стандартный сценарий Большого взрыва.
3. Современные теории о дальнейшей эволюции вселенной.
4. Проблемы теории Большого взрыва.
Заключение.
Глоссарий.

 

Введение

Проблемы зарождения и существования Вселенной занимали самого древнего человека. Небо, которое было доступно его обозрению, было для него очень интересно. Недаром астрономия считается одной из самых древних наук о природе. Не потерял интереса к изучению проблем космоса и современный человек, но он смотрит глубже, его уже интересует не просто выяснение вопроса, что есть Вселенная? Современные учёные ищут ответы на следующие вопросы:

  • а) Что было, когда Вселенная рождалась?
  • б) Как давно это было и как происходило?
  • в) Рождалась ли Вселенная вообще или она глобально стационарна?

Для поиска ответов на эти непростые вопросы в астрономии появилась новая отрасль – космология. По определению А.Л.Зельманова (1913-1987) космология – это совокупность накопленных теоретических положений о строении вещества и структуре Вселенной, как цельного объекта, так и отдельные научные знания охваченного астрономическими наблюдениями мира как части Вселенной. Космология стала искать различные варианты ответов на поставленные вопросы, выдвигать различные теории и гипотезы. Так появилась Теория Большого взрыва и гипотезы, описывающие первые мгновения рождения Вселенной, её структуризацию и развитие.

Космология, как и любая современная наука, сегодня бурно живёт и развивается, в большей мере за счёт «альтернативных теорий». Всё это позволяет человечеству точнее понять сущность физических процессов, даёт возможность учёным прогнозировать дальнейшую эволюцию Вселенной.

В предлагаемом Вашему вниманию реферате, я постараюсь осветить проблемы происхождения Вселенной, в частности теорию Большого взрыва, первые этапы жизни Вселенной, перспективы её развития.

1. Был ли Большой взрыв?

Академик Я.Б.Зельдович писал по этому поводу в 1983г.: «Теория «Большого взрыва» в настоящий момент не имеет сколько-нибудь заметных недостатков. Я бы даже сказал, что она столь же надёжно установлена и верна, сколь верно то, что Земля вращается вокруг солнца. Обе теории занимали центральное место в картине мироздания своего времени, и обе имели много противников, утверждавших, что новые идеи, заложенные в них, абсурдны и противоречат здравому смыслу. Но подобные теории не в состоянии препятствовать успеху новых теорий».

На чём основана уверенность академика Я.Б.Зельдовича в справедливости теории «горячей Вселенной»? Имеется ряд данных, которые подтверждают теорию Большого взрыва.

Во-первых, это данные о возрасте небесных тел. Мы знаем, что возраст Солнечной системы близок к 4,6 млрд. лет. Менее точно известен возраст самых старых звёзд, скорее всего он близок к возрасту нашей и других галактик (10-15 млрд. лет). Следовательно, данные о возрасте небесных тел сопоставимы с данными о возрасте Метагалактики.

Второе подтверждение состоит в том, что данные радиоастрономии свидетельствуют, что в прошлом далёкие внегалактические источники радиоизлучения излучали интенсивней, чем сегодня, следовательно, эти источники эволюционируют. Когда сегодня мы наблюдаем мощный источник радиоизлучения, необходимо помнить о том, что перед нами его далёкое прошлое, ведь сегодня радиотелескопы принимают волны, которые были излучены миллиарды лет назад. Факт, что радиогалактики и квазары эволюционируют, причём время их эволюции совпадает со временем существования Метагалактики, говорит в пользу теории Большого взрыва.

Третьим важным подтверждением рассматриваемой теории, является наблюдаемая распространённость химических элементов с тем соотношением гелия и водорода (1/4 и 3/4 соответственно), которое возникло во время первичного термоядерного синтеза.

Главным же подтверждением теории Большого взрыва («горячей Вселенной») считается открытие реликтового излучения. Для космологии это явление имеет фундаментальное значение, сравнимое по значению с открытием расширения Метагалактики.

В чём суть открытого реликтового излучения? Так называемый «отрыв» излучения от вещества происходил, когда температура в расширяющейся Вселенной была порядка 3000-4000К. В ходе последующего расширения Вселенной температура снижалась, но характер излучения (его спектр) сохранился до наших дней, напоминая о далёкой «молодости» Метагалактики.

Советский астрофизик И.С.Шкловский предложил называть это излучение реликтовым. Теория предсказала существование реликтового излучения. Теоретические оценки температуры реликтового излучения были даны в 40-50г.г. в работах Г.А.Гамова, а затем его учеников Р.Альфреда и Р.Германа. В 1964г. советские астрофизики И.Д.Новиков и А.Г.Дорошкевич впервые выполнили конкретные расчёты интенсивности излучения различных объектов: звёзд, межзвёздной пыли, галактики и т.д.

В конце 60-х годов группа американских учёных во главе с Р.Дикке приступила к попыткам обнаружить реликтовое излучение. Но их опередили А.Пензиас и Р.Вильсон, получившие в 1978г. Нобелевскую премию за открытие микроволнового фона (это официальное название реликтового излучения) на волне 7,35см.

Примечательно, что будущие лауреаты Нобелевской премии не искали реликтовое излучение, а в основном занимались отладкой радиоантенны для работы по программе спутниковой связи. С июля 1964г. по апрель 1965г. они при различных положениях антенны регистрировали космическое излучение, природа которого первоначально была им не ясна. Этим излучением и оказалось реликтовое излучение.

2. Стандартный сценарий Большого взрыва

Нас интересуют события, которые произошли, по разным оценкам, 13 – 20 млрд. лет назад (13 млрд. лет в соответствии с теорией «закрытого мира», а 20 млрд. лет по теории «открытого мира»). Всё это время наша Вселенная, согласно теории Большого взрыва, постоянно расширялась. В пролом же плотность вещества должна была быть огромной. Согласно теории А.Фридмана следует, что плотность могла быть бесконечно большой, хотя некоторые учёные называют некий возможный предел значения плотности вещества, примерно равный 1097 кг/м3.

Другим важным параметром является температура. Вопрос о том, «холодной» или «горячей» была материя в ту эпоху, долгое время оставался спорным. Решающие доказательства, что Вселенная была горячей, удалось получить в середине 60-х годов. В настоящее время большинство космологов считает, что материя в начале расширения Вселенной была не только сверхплотной, но и очень горячей, а теория рассматривающая физические процессы в начале расширения Вселенной получила название «теории горячей Вселенной».

Согласно этой теории, ранняя Вселенная представляла собой гигантский ускоритель «элементарных» частиц. Началом работы Вселенского ускорителя был Большой взрыв. Этот термин часто применяют современные космологи. Наблюдаемый разлёт галактик и их скоплений – следствие Большого взрыва. Академик Я.Б.Зельдович назвал этот взрыв астрономическим, тем самым, подчеркнув его отличие от химического взрыва.

У обоих взрывов есть общие черты, например, в обоих случаях вещество после взрыва охлаждается при расширении, падает и его плотность. Но есть и существенные отличия. Главное состоит в том, что химический взрыв обусловлен разностью давлений во взрывающемся веществе и давлением в окружающей среде (воздухе). Эта разность давлений создаёт силу, сообщающую скорость частицам заряда взрывчатого вещества. В астрономическом взрыве подобной разности давлений нет. Астрономический взрыв не начался из какого-то определённого центра, распространяясь на всё большие области, а произошел сразу во всём существовавшем тогда пространстве. Представить себе это очень трудно (возможно?), тем более что «всё пространство» в начале взрыва могло быть как конечным (теория замкнутого мира), так и бесконечным (теория открытого мира).

В теории космологии приято эволюцию вселенной разделять на 4 эры:

  • а) адронная эра (начальная фаза, характеризующаяся высокой температурой и плотностью вещества, состоящего из элементарных частиц – «адронов»);
  • б) лептонная эра (следующая фаза, характеризующаяся снижением энергии частиц и температуры вещества, состоящего из элементарных частиц «лептонов». Адроны распадаются в мюоны и мюонное нейтрино – образуется «нейтринное море»;
  • в) фотонная эра или эра излучения (характеризуется снижением температуры до 10К, аннигиляцией электронов и позитронов, давление излучения полностью отделяет вещество от антивещества);
  • г) звёздная эра (продолжительная эра вещества, эпоха преобладания частиц, продолжается со времени завершения Большого взрыва (примерно 300 000 лет назад) до наших дней.

В нулевой момент времени Вселенная возникла из сингулярности, то есть из точки с нулевым объёмом и бесконечно высокими плотностью и температурой. Пытаясь объяснить происхождение Вселенной, сторонники Большого взрыва сталкиваются с серьёзной проблемой, поскольку исходное состояние Вселенной в разработанной ими модели не поддаётся математическому описанию. В их описаниях Вселенная в начале представляла собой точку пространства бесконечно малого объёма, имевшую бесконечно большую плотность и температуру. Такое состояние вещества в принципе не может быть описано математически. На языке науки это явление получило название «сингулярности».

В течение первой миллионной доли секунды, когда температура значительно превышала 1012К (по некоторым оценкам до 1014К), а плотность была немыслимо велика, происходили неимоверно быстро сменяющие себя экзотические взаимодействия, недоступные пониманию в рамках современной физики. Мы можем лишь размышлять, каковы были эти первые мгновения, например, возможно, что четыре фундаментальные силы природы были слиты воедино. Есть основания полагать, что к концу первой миллионной доли секунды уже существовал первичный «бульон» богатых энергией («горячих») частиц излучения (фотонов) и частиц вещества. Иными словами материя Вселенной представляла собой электронно-позитронные пары (е– и е+); мюонами и антимюонами (м– и м+); нейтрино и антинейтрино, как электронными (v e, v e), так и мюонными (v m, v m) и тау-нейтрино (v t, v t); нуклонами (протонами и нейтронами) и электромагнитным излучением. Эта самовзаимодействующая масса находилась в состоянии так называемого теплового равновесия.

В те первые мгновения все имевшиеся частицы должны были непрерывно возникать (парами – частица и античастица) и аннигилировать. Это взаимное превращение частиц в излучение и обратно продолжалось до тех пор, пока плотность энергии фотонов превышала значение пороговой энергии образования частиц. Когда возраст Вселенной достиг одной сотой доли секунды, её температура упала примерно до 1011К, став ниже порогового значения, при котором могут рождаться протоны и нейтроны, некоторые из этих частиц избежали аннигиляции – иначе в современной нам Вселенной не было бы вещества. Через 1 секунду после Большого взрыва температура понизилась до 1010К, и нейтрино перестали взаимодействовать с веществом.

Вселенная стала практически «прозрачной» для нейтрино. Электроны и позитроны ещё продолжали аннигилировать и возникать снова, но примерно через 10 секунд уровень плотности энергии излучения упал ниже и их порога, и огромное число электронов и позитронов превратилось в излучение катастрофического процесса взаимной аннигиляции. По окончанию этого процесса, однако, осталось определённое количество электронов, достаточное, чтобы, объединившись с протонами и нейтронами, дать начало тому количеству вещества, которое мы наблюдаем сегодня во Вселенной.

Существует два основных взгляда на процесс формирования галактик. Первый состоит в том, что в любой момент времени в расширяющейся смеси вещества и излучения могли существовать случайно распределённые области с плотностью выше средней. В результате сил тяготения эти области сначала отделились в виде очень протяжённых сгустков вещества. В этих сгустках начался процесс фрагментации, приведший к образованию облаков меньших размеров, которые позднее превратились в скопления и отдельные галактики, наблюдаемые сегодня. Далее в этих меньших (по галактическим размерам) сгустках под действием сил тяготения в случайных неоднородностях плотности началось формирование звёзд. Другая точка зрения даёт другой сценарий: вначале из флуктуаций плотности в расширяющемся первичном шаре сформировались многочисленные (малые) галактики, которые с течением времени объединились в скопления, в сверхскопления и, возможно, в более крупные иерархические структуры.

Главным в споре этих двух взглядов является ответ на вопрос, имел ли процесс Большого взрыва вихревой (турбулентный) характер или протекал более гладко. Признаков турбулентности в крупномасштабной структуре сегодняшней Вселенной не наблюдается. Вселенная выглядит удивительно сглаженной в крупных масштабах, несмотря на некоторые отклонения, в целом далёкие галактики и их скопления распределены по всему небу равномерно, а степень изотропности фонового излучения также довольно высока. Всё это заставляет признать, что Большой взрыв был безвихревым, упорядоченным процессом расширения.

В 1978г., пытаясь найти обоснование для наблюдаемого соотношения фотонов и барионов (108 : 1) М.Рис высказал предположение, что фоновое излучение может быть результатом «эпидемии» образования массивных звёзд, начавшейся сразу после отделения излучения от вещества и до того, как возраст Вселенной достиг 1 млрд. лет. Продолжительность жизни этих звёзд не могла превышать 10 млн. лет, многим из них было суждено пройти стадию сверхновых и выбросить в пространство тяжёлые химические элементы, которые частично собрались в крупицы твёрдого вещества, образовав облака межзвёздной пыли. Эта пыль, нагретая излучением догалактических звёзд, могла, в свою очередь, испускать инфракрасное излучение, которое в силу его красного смещения, вызванного расширением Вселенной, наблюдается сейчас как микроволновое фоновое излучение.

Эта точка зрения не получила широкого признания, но в 1979г. Д.П.Вуди и П.Л.Ричардс из Калифорнийского университета опубликовали результаты наблюдений, указывающие на некоторые отклонения характеристик микроволнового фонового излучения от кривой излучения абсолютно чёрного тела. В том же году М.Роуэн-Робинсон, Дж.Негропонте и Дж.Силк (Колледж королевы Марии, Лондон) указали, что отклонения обнаруженные Вуди и Ричардсом, может быть объяснено излучением пылевых облаков, образовавшихся вслед за «эпидемией» массового формирования звёзд, что соответствует теории М.Риса. Если эта новая теория соответствует истине, то это означает, что подавляющее количество всей массы Вселенной содержится в невидимых остатках звёзд первичного, догалактического, поколения и в настоящее время может находиться в массивных тёмных гало, окружающих яркие галактики, которые мы наблюдаем сегодня.

3. Современные теории о дальнейшей эволюции вселенной

Иногда сегодняшнюю стадию эволюции Вселенной можно сравнить с фейерверком, который окончился. Остались горящие искры, пепел и дым. Мы стоим на остывшем поле, вглядываясь в стареющие звёзды и вспоминая красоту и блеск Вселенной.

Что же ожидает нашу Вселенную в будущем, если она будет неограничено расширяться? О процессе продолжающегося расширения нашей Вселенной свидетельствуют почти все данные наблюдений. По мере расширения пространства материя становится всё более разреженной, галактики и их скопления всё более удаляются друг от друга, а температура фонового излучения приближается к абсолютному нулю. Со временем все звёзды завершат свой жизненный цикл и превратятся либо в белых карликов, остывающих до состояния холодных чёрных карликов, либо в нейтронные звёзды или чёрные дыры. Эра святящегося вещества закончится, и тёмные массы вещества, элементарные частицы и холодное излучение будут бессмысленно разлетаться в непрерывно разряжающейся пустоте.

Впрочем, чёрные дыры не останутся без работы. Имея на то достаточно времени, чёрные дыры поглотят огромное количество вещества вселенной. Если теория Хокинга верна, то чёрные дыры будут продолжать испускать излучение, но чёрным дырам (с массой равной массе Солнца) потребуется очень длительное время, прежде чем это заметно изменит что-то. Фоновое излучение остынет гораздо раньше, чем чёрные дыры начнут излучать больше, чем они будут поглощать из этого фонового излучения. Такой момент настанет тогда, когда возраст Вселенной станет примерно в десять миллионов раз больше предполагаемого на сегодня. Должно пройти около 1066 лет, прежде чем чёрные дыры солнечной массы начнут взрываться, выбрасывая потоки частиц и излучения.

Дж. Б.Берроу из Оксфордского университета и Ф.Типлер из Калифорнийского университета в своих работах нарисовали картину отдалённого будущего неограниченно расширяющейся Вселенной. Даже внутри старой нейтронной звезды сохраняется ещё достаточно энергии, чтобы время от времени сообщать частицам, находящимся вблизи её поверхности, скорость, превышающую скорость убегания. Предполагается, что в результате этого через достаточно продолжительное время всё вещество нейтронной звезды должно испариться. Распадутся и чёрные дыры, вызвав рождение (в равных пропорциях) частиц и античастиц.

По мнению Берроу и Типлера, если запас энергии во Вселенной достаточен только для того, чтобы обеспечить её неограниченное расширение, то эффект электрического притяжения в электронно-позитронных парах перевесит и гравитационное притяжение и общее расширение Вселенной как целого. За определённое конечное время все электроны проаннигилируют со всеми позитронами. В конечном итоге последней стадии существующей материи окажутся не разлетающиеся холодные тёмные тела и чёрные дыры, а безбрежное море разреженного излучения, остывающего до конечной, повсюду одинаковой, температуры.

Второе начало термодинамики показывает, что конец эволюции Вселенной наступит, когда выровняется температура её вещества. Так как тепло передается от более тёплых тел к более холодным, различие их температур со временем сглаживается, и совершение дальнейшей работы становится невозможным. Эта мысль о «тепловой смерти» Вселенной была высказана ещё в 1854г. Г.Гельмгольцем (1821-1894). Интересно, что наше современное представление о неограниченно расширяющейся Вселенной вместе с концепцией квантового излучения чёрных дыр, которая основана на аналогии между гравитацией и термодинамикой, привели (более кружным путём) к тем же выводам, что сделал Гельмгольц.

Мы не можем знать точно, каков будет исход противоборства расширения Вселенной и гравитационного притяжения её вещества. Если победит тяготение, то Вселенная когда-нибудь сколапсирует в процессе Большого сжатия, которое может оказаться концом её существования, либо прелюдией к новому расширению. Если же силы тяготения проиграют «сражение», то расширение будет продолжаться неограниченно долго, но тяготение будет продолжать играть существенную роль в определении окончательного состояния вещества. Вещество может превратиться в безбрежное море однородного излучения, либо продолжится рассеивание тёмных холодных масс. В неясном далёком будущем прошедшая эпоха звёздной активности может оказаться лишь кратчайшим мгновением в бесконечной жизни Вселенной.

На сегодняшний день все данные говорят о том, что наша Вселенная обречена на вечное расширение. Многим была бы по душе пульсирующая модель Вселенной, дающая надежду на возрождение пусть не живых существ, то, по крайней мере, таких привычных нам вещей, как вещество и излучение. В любом случае нам остается принимать судьбу космоса такой, как она есть: Вселенную не выбирают.

4. Проблемы теории Большого взрыва

Теория Большого взрыва захватывает воображение и мало кого оставляет равнодушным. Создаётся впечатление, что она основана на фактическом материале и подкреплена математическими выкладками и поэтому большинству людей она кажется более приемлемой, чем религиозное объяснение возникновения Вселенной. Однако, по мнению ряда учёных-космологов рассматриваемая теория является лишь последней из целого ряда попыток объяснить зарождение Вселенной с позиций физического мировоззрения, согласно которому мир представляет собой порождение материи, функционирующей в строгом соответствии с законами физики.

Попытки учёных создать такую физическую модель происхождения Вселенной основываются на трёх аксиомах: все явления природы могут быть полностью объяснены физическими законами, выраженными в математической форме; эти физические законы универсальны и не зависят от времени и места; все основные законы природы просты. Большинство людей принимает эти постулаты как нечто само собой разумеющееся, но на самом деле никто и никогда не мог доказать их истинности.

И более, доказать их справедливость непросто. Поэтому нельзя исключать, что в основе Вселенной лежат принципиально иные законы, не поддающиеся простому математическому описанию. Существует психологическая причина, заставляющая учёных придерживаться такого взгляда: если структура Вселенной может быть описана простыми физическими законами, появляется надежда, несмотря на ограниченность человеческого разума, рано или поздно понять эту структуру. Если допустить, что наша Вселенная бесконечно сложна, то нужно признать, что человеку с его ограниченным умом, знаниями и возможностями будет очень трудно понять её структуру.

Следует признать возможность того, что представления учёных о том, что физические законы открытые ими в лабораториях, на Земле, действуют во всей Вселенной и на всех этапах её эволюции, мягко говоря, необоснованны. С одной стороны без таких допущений не может обойтись ни одна попытка объяснения происхождения Вселенной, ведь мы не можем вернуться на миллиарды лет назад и получить прямую информацию о зарождении нашей Вселенной. С другой стороны, многие учёные признают рискованность переноса наших весьма ограниченных знаний на мироздание в целом. Возможно, сама попытка создать простую математическую модель Вселенной не вполне корректна и сопряжена с трудностями принципиального характера.

Первой проблемой является понятие «сингулярности». Профессор радиоастрономии Манчестерского университета Б.Лоувел писал о сингулярности следующее: «В попытке физически описать исходное состояние Вселенной мы натыкаемся на препятствие. Вопрос в том, является ли это препятствие преодолимым. Может все наши попытки научно описать исходное состояние Вселенной, заранее обречены на неудачу? Этот вопрос, а также концептуальные трудности, связанные с описанием сингулярной точки в исходный момент времени, являются одной из основных проблем современной научной мысли».

На сегодняшний день это препятствие не смогли преодолеть даже самые выдающиеся учёные, разрабатывающие теорию Большого взрыва. Таким образом, данная теория сталкивается с непреодолимыми проблемами буквально с самого начала; в большинстве научно-популярных изложений теории большого взрыва, сложности, связанные с исходной сингулярностью, либо замалчиваются, либо упоминаются вскользь. В специальных же статьях учёные признают их главным препятствием. Профессора математики С.Хоукинг из Кембриджа и Г.Эллис из Кейптауна, в своей монографии «Крупномасштабная структура пространства-времени», отмечают: «… результаты наших наблюдений подтверждают предположение о том, что Вселенная возникла в определённый момент времени. Однако сам момент начала творения, сингулярность не подчиняется ни одному из известных законов физики».

Если какая-либо модель Вселенной постулирует сингулярность, это, несомненно, создаёт большие теоретические трудности. Пытаясь уйти от ответа на вопросы, касающиеся сингулярности, учёные предложили теорию так называемой «Бесконечно пульсирующей Вселенной». В соответствии с этой теорией Вселенная расширяется, а затем сжимается до сингулярности, затем вновь расширяется и снова сжимается. Эта теория, на первый взгляд, снимает вопрос о происхождении Вселенной – у неё нет начала и конца, она существует вечно. Но до сих пор никто не смог удовлетворительно объяснить механизм пульсирования. Кроме этого С.Вайнберг в своей работе «Первые 3 минуты» утверждает, что каждый цикл расширения и сжатия должен приводить к определённым прогрессирующим изменениям, а это значит, что у Вселенной должно быть начало, иначе вся история Вселенной будет регрессом, растянувшимся на вечность.

Физик А.Гут из Массачусетского технологического института предложил свою теорию Большого взрыва, которая объясняет спонтанное возникновение этой организации, устраняя необходимость искусственно вводить точные параметры в уравнения, описывающие исходное состояние Вселенной. Его модель была названа «инфляционной Вселенной». Суть её в том, что внутри быстро расширяющейся, перегретой Вселенной небольшой участок пространства охлаждается и начинает расширяться быстрее, подобно тому, как переохлаждённая вода стремительно замерзает, расширяясь при этом. Эта фаза быстрого расширения позволяет устранить некоторые проблемы, присущие стандартной теории Большого взрыва.

Однако и эта модель не лишена недостатков и основным является то, что для того, чтобы уравнения Гута правильно описывали инфляционную Вселенную, ему пришлось очень точно задать исходные параметры для своих уравнений. Гут и его соавтор П.Штайнгарт признают, что в их модели «расчёты приводят к приемлемым результатам только в случае, если заданные исходные параметры уравнений варьируют в очень узком диапазоне. Большинство теоретиков (включая и нас самих) считают исходные условия маловероятными».

Теория большого взрыва не даёт однозначно объяснения происхождения галактик, представленные в данной работе два взгляда на эту проблему не являются единственными. С.Вайнберг в своей книге «Первые 3 минуты» пишет: «Теория возникновения галактик представляет собой одну из самых трудных проблем астрофизики, проблем, ещё очень далёких от разрешения».

Все современные космологические теории опираются не только на классическую физику, но и на квантовую механику, которые принципиально отличаются друг от друга. Если классическая физика занимается описанием поведения материальных объектов, то квантовая механика сосредоточена только на математическом описании процессов наблюдения и измерения. Таким образом, вещественная материальная реальность исчезает из её поля зрения. В квантовой механике, наряду с объектом и инструментами исследования, третьим элементом анализируемой картины становится наблюдатель. Поэтому применение квантовой механики для описания Вселенной сопряжено с трудностями, ведь по определению все наблюдатели являются частью Вселенной и лишены возможности быть сторонним наблюдателем.

В попытке сформулировать версию квантовой механики, которая не нуждается в постороннем наблюдателе, известный физик Дж.Уилер предложил модель, в соответствии с которой Вселенная постоянно расщепляется на бесконечное количество копий. Каждая параллельная Вселенная имеет своих наблюдателей, которые видят данный конкретный набор квантовых альтернатив, и все эти Вселенные реальны.

В.Вит писал о своей реакции на эту теорию в журнале «Физикс тудэй»: «Я до сих пор помню потрясение, которое испытал, впервые ознакомившись с теорией множественности миров. Мысль о том, что каждое мгновение из меня появляется 10 в 100-ой степени, слегка отличающихся друг от друга двойников, и каждый из них продолжает беспрестанно делиться пока не изменится до неузнаваемости, не укладывается в рамки здравого смысла. Вот поистине картина бесконечно прогрессирующей шизофрении…».

Мало того, что теория относительности и квантовая механика сами по себе в применении к космологии дают нелепые и фантастические модели, большинство учёных возлагают большие надежды на несозданную ещё теорию единого поля, которая должна объединить в себе теорию относительности и квантовую механику. К сожалению обе теории, применённые в космологии, во многом противоречат друг другу.

Таким образом, по моему мнению, все теории Большого взрыва не могут претендовать на роль научного объяснения происхождения Вселенной. Однако ряд учёных в своих выступлениях в популярных передачах, в своих публикациях в научно-познавательных журналах и в учебниках представляют дело так, как будто им удалось объяснить происхождение Вселенной. Трудно представить себе что-либо более далёкое от истины.

Заключение

Хотя академик Я.Б.Зельдович не сомневался в правильности теории Большого взрыва, и в её пользу говорит целый ряд научных фактов, расчётов и гипотез, некоторые учёные скептически относятся к данной теории. В основе их аргументации лежат факты и вопросы, не нашедшие своего освещения в теории Большого взрыва:

  • Во-первых, теория Большого взрыва не даёт ответов на следующие вопросы: Что заставило вещество Вселенной расширяться? Что происходило до начала расширения, до момента сингулярности? Конечны ли пространство и масса? Откуда они берутся?
  • Во-вторых, несмотря на то, что теория Большого взрыва основывается на общей теории относительности, она допускает разбегание некоторых частиц со скоростями, превышающими скорости света. Кроме этого, указывая на ограничения возможной плотности вещества, выдвигается гипотеза о первоначальной точечности Вселенной, а следовательно, всё-таки, о бесконечной плотности вещества (т.к. масса бесконечна).
  • В-третьих, довольно абстрактно и вольно рассматриваются такие сложные вопросы, как границы и открытость Вселенной, евклидова и неевклидова модель Вселенной.
  • В-четвёртых, не находят веского фактического подтверждения существование таких частиц как гипероны и мезоны, которые по теоретическим выкладкам «удобно» вписываются в существующую теорию.
  • В-пятых, перечень претензий неисчерпаем. Основное же замечание состоит в том, что все методы анализа, исследования, выдвижение теорий и гипотез осуществляется при высокой степени допущений. Такая степень допущений не позволительна для такой глобальной теории, как теория Большого взрыва.

В целом же знаний, имеющихся в распоряжении человечества, недостаточно для окончательного рассмотрения эволюции Вселенной, данный вопрос требует дальнейших серьёзных исследований и научных открытий.

Глоссарий

Адроны – общее название элементарных частиц (барионов и мезонов), подверженных сильному взаимодействию, благодаря которому сохраняется устойчивость атомных ядер.

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

Аннигиляция – превращение частиц и античастиц при их столкновении в другие частицы.

Барионы – «тяжёлые» элементарные частицы с массой меньше протона и спином, равным 1/2. К ним относят, например, нуклоны (протоны и нейтроны), а также много других частиц (см. кварки).

Бозоны – большой класс элементарных частиц с целочисленным спином (например, фотоны со спином 1). К этому классу принадлежат мезоны, промежуточные векторные бозоны и др. частицы.

Вектор-нуклоны – см. барионы.

Гама-излучение – излучение, возникающее при торможении заряженных частиц большой энергии в веществе, аннигиляции пар и т.д.

Глюоны – гипотические элементарные частицы (спин равен 1, масса покоя 0), обеспечивающие взаимодействие между кварками.

Кварки – гипотические фундаментальные частицы, из которых, по современным представлениям, состоят все адроны (барионы из 3 кварков, мезоны из кварка и антикварка). Кварки обладают спином Ѕ, барионным зарядом 1/3, электрическими зарядами –2/3 и +1,3 заряда протона, а также специфическим квантовым числом «цвет». Экспериментально (косвенно) обнаружено 6 типов кварков. В свободном состоянии не обнаружены.

Лептоны – физически наиболее лёгкие элементарные частицы со спином 1/2, не имеющие барионного заряда, но обладающие лептонным зарядом; к лептонам относятся электрон, тяжелый лептон, позитрон, нейтрино, мюон, несущий электрический заряд и их античастицы.

Мезоны – нестабильные элементарные частицы с массами, промежуточными между массами протона и электрона, спин равен 0 (см. кварки).

Мюон – нестабильные положительно и отрицательно заряженные элементарные частицы со спином 1/2, массой около 207 электронных масс и временем жизни ~10-6сек., относятся к лептонам.

Нейтрино – физически нестабильная нейтральная элементарная частица с массой, равной, по видимому 0 и спином 1/2. Относятся к лептонам. Возникает при бета-распаде атомных ядер и при распаде элементарных частиц; чрезвычайно слабо взаимодействует с веществом.

Нейтроны – физически и электрически нейтральный элемент частицы с массой, почти равной массе протона и спином 1/2; входит в состав атомных ядер, в свободном состоянии нестабилен, время жизни 16 мин. (см. барионы).

Пионы ((-мезоны) – группа трёх нестабильных элементарных частиц (адронов) с нулевым спином и массой около 207 э.м.; 2 пиона (( + и ( -) несут элементарный заряд, третий (( 0) электрически нейтрален. Являются переносчиками ядерных сил.

Протон – стабильная элементарная частица со спином 1/2 и массой в 1836 э.м. (~10-24гр.), относящаяся к барионам; ядро лёгкого изотопа атома водорода (протия). Вместе с нейтронами образует все атомные ядра.

Цвет – квантовое число, характеризующее кварки и глюоны. Для каждого типа кварков принимает одно из трёх значений. В квантовой хромодинамике с «цветом» связан специфический «цветовой заряд», определяющий взаимодействие «цветных» частиц.

Электрон – стабильная отрицательно заряженная элементарная частица со спином 1/2, массой около 9*10-28гр. и магнитным моментом, равным магнетону Бора. Относится к лептонам и участвует в электромагнитном и слабом гравитационном взаимодействиях. Электрон – один из основных структурных элементов вещества. Электронные оболочки атомов определяют основные оптические, электрические, магнитные и химические свойства атомов и молекул, а также большинство свойств твёрдых тел.

Список использованной литературы:

1. Демин В.Н. «Тайны Вселенной», «Наука», Москва, 1998г.
2. Клечек Й., Якеш П. «Вселенная и земля», «Артия», Прага, 1986г., (издание на русском языке).
3. Кесарев В.В. «Эволюция вещества во Вселенной», «Атомиздат», Москва, 1989г.
4. Левитан Е.П. «Эволюционирующая Вселенная», «Просвещение», Москва, 1993г.
5. Марочник Л.С., Насельский П.Д. «Вселенная: вчера, сегодня, завтра», сборник «Космонавтика, астрономия», выпуск № 2 за 1983г.
6. Нарликар Дж. «Неистовая Вселенная», издательство «Мир», Москва, 1985г.
7. Новиков И.Д. «Эволюция Вселенной», 3 издание, «Наука», Москва, 1993г.
8. «Большие проблемы Большого взрыва», журнал «Истоки», № 1 за 1999г.

Источник: http://nlo-ru.com/kosmonavtika1.php

   
© Концепция Общественной Безопасности – Крым