Реферат: Происхождение вселенной с научной точки зрения

Реферат по философии

Выполнил:ст. гр. I-34 ЕгоровМ.В.

Проверил:Ермолаева Е.С

Иваново, 2007
Происхождение вселенной с научной точки зрения

До ХХ векасчиталось, что Вселенная бесконечна и неизменна во времени. Однако астрономы В.Слайфер и Э. Хаббл наблюдая за световым излучением, испущенным другимигалактиками обнаружили точнотакое же характерное расположение спектральных линий, что и в излучении отзвезд нашей Галактики. Единственная разница состояла в том, что все линии былисмещены к длинноволновому (красному) концу спектра излучения. Единственноеприемлемое объяснение заключалось в том, что эти галактики уда­ляются от нас: втаком случае расстояние между греб­нями световой волны должно такжеувеличиваться. Ана­логичным образом, если наблюдать излучение от прибли­жающегосяисточника, гребни световых волн должны сгущаться, т. е. должна уменьшатьсядлина волны. Это явление, известно под названием эффекта Доплера.

В конце 1920-х годов Э. Хабблустановил замечательный факт, что красное смещение тем больше, чем дальшенаходится от нас галактика, Это означало, что галактики удаляются от нас соскоростями, примерно пропорцио­нальными расстояниям от них. Вселенная оказаласьне статической, как думали раньше, а расширяющейся. Ско­рость расширения оченьмала: потребуется почти 20 млрд. лет, чтобы расстояние между галактиками удвои­лось.Т.о. зная скорость расширения можно предположить, что примерно 15 млрд. летназад вся Вселенная была сосредоточена в одной точке – это состояние вселеннойназывают сингулярностью. Что было до сингулярности? Было ли сжатие всеговещества и текло ли обычное время или нет? Окончательного ответа на эти вопросыпока нет.

Существует теория «Большого взрыва», которая в настоящиймомент не имеет сколько-нибудь заметных недостатков.

Общая кар­тина эволюции Вселенной и ее основные этапы вэтой теории выглядят примерно так:

1) В начальный момент времени (t=0) произошел взрыв.

2) В «Очень ранней Все­ленной», соответствующей временименьше одной пикосекунды (1 пс = 10-12 с). Энергия частиц в этотмомент времени значительно больше тех энергий, которые к настоящему времениудалось получить на лучших ускорителях.

«Очень ранняя Вселенная» — это период, для которогомы используем экстраполяцию современных, хо­рошо установленных законов физики,хотя прекрасно по­нимаем, что надежность всякой экстраполяции не абсолютна. Нополная космологическая теория невозможна без понимания этого этапа: именнотогда формировались начальные условия, важные для всех последующих ста­дий. Сейчасмы лишь пытаемся реконструировать эти начальные условия по современнымнаблюдательным дан­ным. Существуют два подхода к этой проблеме. Первый —реконструкция начальных условий по современной карти­не Вселенной. Второй —получение начальных условий из общих принципов и уравнений физики. Второйподход более фундаментален, но и связан с большим риском допустить ошибку.

3) Следующая после первой секунды фаза эволюции Все­ленной— эра радиационно-доминированной плазмы, заканчивающаяся через 100 тыс. лет. Предполагаяоднородность Вселенной и принимая темп расширения согла­сованный с современнойситуацией, мы можем рассчитать все процессы, происходящие в этот период.Наиболее важ­ными среди них являются аннигиляция частиц и античастиц (т.е. ихвзаимное уничтожение с образованием других частиц) и нуклеосинтез (т.е.образование водорода и гелия). То, что результаты наблюдений количестваводорода, гелия и других ядер совпали с тем, что было предсказано теориейнуклеосинтеза,— наибольший успех теории «Большого взрыва».

4) В процессе расширения Вселенной излучение и плаз­мамедленно остывают. Четвертый период начинается, когда электроны и протоныобразуют нейтральный водород. Мы называем этот период «прозрачной эрой»: почтивсе фо­тоны, имеющиеся в начальный момент периода «прозрач­ной эры» или позже,без столкновений достигают настоящего времени. Эти фотоны называются реликтовымизлучением. Наблюдая удаленные объекты, мы видим Все­ленную такой, какой онабыла когда-то очень давно. (В частности, наблюдая космическое радиоизлучение,мы видим плазму в последний момент существования иони­зованного водорода.)Именно в течение четвертого периода происходит образование наблюдаемой внастоящее время структуры Вселенной; речь идет о превращении почти однородногогаза в звезды, сосредоточенные в галактиках, и о распределении галактик впространстве.

<span Arial",«sans-serif»">

Относительно будущей судьбы Вселенной, расширяю­щейся,начиная с «особой точки», есть два варианта. Какой из вариантов будет на самомделе, зависит от средней плотности космической материи в на­стоящую эпоху.

Если средняя плотность будет меньше критической, тоВселенная будет бесконечно расширяться. Спустя 100 триллионов лет остынут всезвезды, которые по массе намного меньше нашего Солнца. Хотя взаимное сближениезвезд — явле­ние довольно редкое, тем не менее в течение последую­щих 1000триллионов лет количество таких случайных гравитационных взаимодействий будетпредостаточно, чтобы оторвать все планеты от их «материнских» звезд. Когда жеминует 1 000 000 триллионов лет, очередь дой­дет и до звезд, подавляющеебольшинство которых покинет периферии галактик, а галактические ядра в ре­зультатегравитационного сжатия образуют гигантские черные дыры, превышающие по массемиллионы солнц. Такие же черные дыры, но еще более массивные возник­нут и вцентрах бывших скоплений галактик. А вымершие планеты и другие типы малыхнебесных тел по истечении 10500 лет перейдут в совершенно новоефизическое со­стояние: их вещества превратятся в железо. Но это еще не все.Спустя 101027 лет жидкие сферические железные капли, пришедшие насмену звезд и планет, тоже пре­вратятся в черные дыры...

Не излагая других теоретических выкладок, касаю­щихсяпоследующих, невообразимо отдаленных во вре­мени этапов эволюции физическойВселенной, ограни­чимся двумя замечаниями методологического характера.

Во-первых, обрисованная выше эволюционная карти­навоспроизведена в рамках классической общей теории относительности, В контекстеже грядущей квантово-гра-витационной теории многое может предстать в ином,возможно, менее мрачном свете.

Во-вторых, исходя из опыта развития физики черных дыр,можно утверждать, что изложенные теоретические представления о «конечнойсудьбе» Вселенной носят лишь предварительный, во многом гипотетический харак­тер.А потому некоторые из них могут быть подвергнуты существенному уничтожению врамках создаваемых ныне квантовой космологии и единой теории, нацеленной навключение в будущем и гравитации. В самом деле, пред­ставление о том, что через101027 лет все возможные физические тела, включая элементарныечастицы, пре­вратятся в излучение, основано на гипотетическом допу­щении, чтостабильность известных типов элементарных частиц ограничена во времени и чтоони постепенно рас­падутся на кванты излучения и нейтрино. Однако этот вопроссам по себе остается открытым. Во всяком случае в нем еще многогипотетического, нуждающегося в дальнейшем теоретическом и особенно эксперимен­тальномфизическом обосновании.

В-третьих, на достигнутом к настоящему времени уровнеэмпирико-астрономического знания вопрос о на­правлении и характере эволюцииВселенной в отдален­ном будущем в принципе остается открытым: современ­наякосмология еще не может утверждать с полной уве­ренностью, чем кончится ныненаблюдаемое расширение астрономической Вселенной. Хотя многие современныекосмологи высказываются именно за этот вариант, однако существуют не менеевеские ар­гументы и в пользу пространственно замкнутой пульси­рующей модели.Так, ряд ведущих астрофизиков полага­ют, что во Вселенной кроме видимоговещества может существовать и много невидимой материи, учет которой существенноизменит общую оценку средней плотности космологического субстрата. Это значит,что Вселенная про­странственно замкнута, а потому со временем ее нынеш­неерасширение сменится сжатием.

Что касается возможности космологического обоб­щенияидеи круговорота материи, то мы имеем в виду следующее. Сейчас в связи с откры­тиямив нейтринной физике чаша весов вновь стала скло­няться в сторону пульсирующеймодели, согласно кото­рой наблюдаемое ныне расширение Вселенной через не­сколькодесятков миллиардов лет должно смениться обратным процессом — сжатием, а спустяпримерно 100 миллиардов лет она вновь «исчезнет» в пучине реля­тивистскогопространства и времени. В рамках данной модели круговорот материи приобрел быновое измере­ние. Следовало бы поставить вопрос уже не о кругово­роте составныхчастей Вселенной, а о круговороте самой Вселенной в целом, в ходе котороговозникали и исчеза­ли бы не просто отдельные миры (Земля, Солнечная система илиГалактика), а вся Вселенная, как она предстает в зеркале современногоастрономического познания.

С этой общей точки зрения можно говорить не о бес­конечнойпродолжительности существования данной кон­кретной формы Вселенной(расширяющейся системы скоплений галактик), а о бесконечном процессе качест­венныхпревращений космической материи, выражаю­щемся в периодическом, в принципе непрекращающем­ся чередовании фаз ее расширения и сжатия.

Не означает ли описываемый вариант круговоротакосмической материи бесконечного повторения одного и того же?

Напротив, как показывают теоретические выкладки, каждыйновый цикл эволюции пульсирующей Вселенной может иметь в качестве начальныхусловий свой набор элементарных частиц с присущими им особыми физиче­скимисвойствами; различные значения могут иметь так­же фундаментальные константы,входящие в математи­ческую структуру физических законов эволюционирую­щейВселенной.

Прогресс в понимании возникновения, развития иструктуры Вселенной очень быстрый. Не исключено, что в ближайшие годы будутсделаны открытия, которые еще раз коренным образом изменят наши представления оВселенной в целом.

Литература:

1)<span Times New Roman"">                

«Прошлое и будущее вселенной», составитель Н.Д. Морозова,Москва, «Наука»,1986.

2)<span Times New Roman"">                

«Беседы о вселенной», Акбар Турсунов, Москва, Издательствополитической литературы, 1984.

3)<span Times New Roman"">                

Сайтhttp://myfsoy.narod.ru