Реферат: Концепции иерархической Вселенной по Лапласу

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняяшкола №9 им. А.С. Пушкина с углубленным изучением предметовфизико-математического цикла»

Концепции иерархической вселенной по Лапласу

Автор: Бузмаков Алексей,

ученик 10А класса

Руководитель: Курдина Н.А.,

учитель истории

естествознания

Пермь

2004

Содержание

Введение……………………………………………………………………………………..                   3

Лаплас П.-Л………………………………………………………………………………..                   4

Изложениесистемы мира.………………………………………………………… ..                  6

Противоречия……………………………………………………………………………..                   7

Заключение………………………………………………………………………………..                   8

Введение

Много веков люди смотрели в космос, мечтая разгадатьтайну звезд, пытаясь понять, откуда они взялись. Сотни лет люди придумывалигипотезы образования вселенной и человека, вместе с этим копилась базанаблюдений за звездами. Первые две гипотезы, основанные на реальных фактах,появились в конце XIX века. Это теории Канта и Лапласа.

Цель моего реферата — поведать об одной из этихтеорий, а именно о теории Лапласа. Для этого необходимо рассмотреть жизньчеловека, в голове которого родилась данная гипотеза. Кроме того, нужнорассказать о труде Лапласа, в котором излагается гипотеза. Это Изложение системы мира (1796).

Кроме того, как показало будущее, эта гипотеза неверна, то есть надо предъявить читателю те противоречия, которые возникли вбудущем.

Далее будет рассказано о Пьере-Симоне Лапласе,родившемся в Нормандии (Бомон) в 1749 году. Будет сказано несколько слов оглавном труде Лапласа, об Изложении системы мира, и обобщении ее на вселенную, о проблемах, с которымистолкнулась эта гипотеза.

-3-

Лаплас П.-С.

/>

ЛАПЛАС, ПЬЕР СИМОН (Laplace, Pierre-Simon)(1749-1827), французский математик, физик и астроном.

Родился 23 марта 1749 в Бомон-ан-Ож(Нормандия). Учился в школе монашеского ордена бенедиктинцев. В 1766 приехал вПариж. Занимался математикой, публиковался в математическом журнале Ж.Лагранжа.В 1771 по рекомендации Даламбера стал профессором Военной школы в Париже. В1790 был назначен председателем Палаты мер и весов. После прихода к властиНаполеона занимал пост министра внутренних дел (1799), получил титул графа.Основные астрономические работы Лапласа посвящены небесной механике. Этоттермин впервые употребил сам Лаплас в названии пятитомного фундаментальноготруда Трактат о небесной механике.

Здесь он решил сложные проблемы движенияпланет и их спутников, в частности Луны; разработал теорию возмущенийтраекторий планет, Солнца и Луны; предложил новый способ вычисления орбит;доказал устойчивость Солнечной системы; открыл причины ускорения в движенииЛуны.

В истории развития космологии важнейшееместо занимает знаменитая гипотеза Лапласа о формировании Солнечной системы изгазовой туманности (небулярная гипотеза), которую он сформулировал в сочинении Изложениесистемы мира.

Физические исследования Лапласа относятсяк областям молекулярной физики, теплоты, акустики, оптики. В 1821 он установилзакон изменения плотности воздуха с высотой (барометрическая формула). В1806-1807 разработал теорию капиллярных сил, вывел формулу для определениякапиллярного давления (формула Лапласа). С помощью сконструированного им вместес А.Лавуазье ледяного калориметра определил удельные теплоемкости многихвеществ. Вывел формулу для скорости звука с поправкой на адиабатичность (1816).

Лаплас — автор фундаментальных работ поматематике и математической физике, (прежде всего — трактата Аналитическаятеория вероятностей), в котором можно обнаружить многие позднейшие открытиятеории вероятностей, сделанные другими математиками. В нем рассмотренынекоторые вопросы теории игр, теорема Бернулли и ее связь с интеграломнормального распределения, теория наименьших квадратов; вводится«преобразование Лапласа», которое позже стало основой операционного

-4-

исчисления. Широко известно уравнение Лапласа в частныхпроизводных, применяющееся в теории потенциала, тепло- и электропроводности,

гидродинамике.

Умер Лаплас в Париже 5 марта 1827. [2]

-5-

Изложение системы мира

/>В Мелене Лаплас написалпопулярную книгу Изложение системы мира. В этой книге излагаласьгипотеза Лапласа о происхождении солнечной систему, которую можно обобщить длявселенной. Он описывает развитие солнечной системы, как замкнутый процесс, нетребующий вмешательства внешних сил [2].

По Лапласу все начинается с очень горячейгазовой туманности, с высокой скоростью вращения. Туманность, остывая, сначаласплющивается вдоль экваториальной плоскости, затем под действием силывсемирного тяготения сжимается и вследствие закона сохранения моментаколичества движения, вращается все быстрее и быстрее. Вследствие больших центробежныхсил от него постепенно отделялись кольца. Разнообразные неустойчивости вдвижение частичек кольца, их взаимное притяжение приводят к слипанию частиц впланеты. Аналогично происходит образование системы спутников планет, причемпример Сатурна показывает, что иногда слипание частиц кольца могло и непроизойти. Основные положения данной гипотезы: все вращается в одну сторону,совпадающую с первоначальным вращением туманности, траектории близки ккруговым, а их плоскости близки к экваториальной плоскости туманности, по мереувеличения расстояния до центра период вращения увеличивается.

Таким образом, согласно гипотезе Лапласа,планеты образовались раньше Солнца. Солнечная система возникла в результатезакономерного развития туманности. Поэтому и принято называть эту концепцию“гипотезой Канта-Лапласа”, хотя во многих положениях гипотезы Канта и Лапласарасходятся. [1; 305], [2]

Для вселенной обобщается следующимобразом, Галактика — огромная туманность, разбившаяся на более маленькиетуманности, из которых, на примере солнечной системе образовались другиезвездные системы.

-6-

Противоречия

Первые удары по гипотезе Лапласа былинанесены Гершелем еще при жизни Лапласа: у Урана обнаружились спутники с«обратным» направлением движения.

Кроме того, траектория движения планетидет не по окружности, а по элептической орбите.

Есть еще и другая проблема. Наша Солнечнаясистема, состоящая из девяти планет разных размеров и масс, обладаетособенностью: необычное распределение момента количества движения междуцентральным телом — Солнцем и планетами.

Момент количества движения есть одна изважнейших характеристик всякой изолированной от внешнего мира механическойсистемы. Именно как такую систему можно рассмотреть Солнце и окружающие егопланеты. Момент количества движения можно определить как “запас вращения”системы. Это вращение складывается из орбитального движения планет и вращениявокруг осей Солнца и планет.

Львиная доля момента количества движенияСолнечной системы сосредоточена в орбитальном движении планет-гигантов Юпитераи Сатурна. С точки зрения гипотезы Лапласа, это совершенно непонятно. В эпоху,когда от первоначальной, быстро вращающейся туманности отделилось кольцо, слоитуманности, из которых потом сконденсировалось Солнце, имели (на единицу массы)примерно такой же момент, как вещество отделившегося кольца (так как угловыескорости кольца и оставшихся частей были примерно одинаковы). Так как массапоследнего была значительно меньше основной туманности (“протосолнца”), тополный момент количества движения кольца должен быть много меньше, чем у“протосолнца”. В гипотезе Лапласа отсутствует какой-либо механизм передачимомента от “протосолнца” к кольцу. Поэтому в течение всей дальнейшей эволюциимомент количества движения “протосолнца”, а затем и Солнце должен быть многобольше, чем у колец и образовавшихся из них планет.

Но этот вывод противоречит с фактическимраспределением количества движения между Солнцем и планетами.

-7-

Заключение

Гипотеза Лапласа сыграла огромную роль в историикосмогонии как первая гипотеза, опирающаяся на большой объем точных фактовмеханики и астрономии (предшествовавшие ей гипотезы Бюффона и Канта этимтребованиям не удовлетворяли, хотя имели много точек соприкосновения междугипотезой Лапласа и неизвестной ему гипотезой Канта). Еще в ХХ веке Пуанкареписал о гипотезе Лапласа: «Для ее возраста на ней не так много морщин».

Наличие материала по данной теме сильноограниченно, поэтому предоставить более подробные сведенья без наличия текста Изложениесистемы мира Лапласа не представляется возможным.

-8-

Список литературы

1. Гиндикин С.Г. Рассказы о физиках иматематиках – Москва: изд-во МЦНМО, 2001 – 448 с.

2.[www.referat.ru]

3.Энциклопедия для детей (Астрономия) –Москва: изд-во Аванта+, 2001 – 688 с.: ил.

-9-