Главная · Статьи · Форум Октябрь 22 2019 02:05:52
Навигация
Главная
Астрономия, ее история и задачи
Возникновение, возраст Вселенной
Галактики Вселенной
Солнечная система
Исследование космоса. Телескопы
Исследование космоса. Спутники
Первый человек в космосе
Интересные астрономические факты
Статьи
Форум
Обратная связь
Фото галерея
Поиск
Сейчас на сайте
Гостей: 1
На сайте нет зарегистрированных пользователей

Пользователей: 2
Посетитель: baipuyuada

Возникновение, возраст Вселенной

Вселенная — обычно определяется как совокупность всего, что существует физически. Это совокупность пространства и времени, всех форм материи, физических законов и констант, которые управляют ими. Однако термин Вселенная может трактоваться и иначе, как космос, мир или природа.

Астрономические наблюдения Вселенной позволили с относительной точностью установить «возраст» Вселенной, который составляет 13.7±0.2 миллиардов лет. Однако, среди некоторых учёных существует точка зрения, что Вселенная никогда не возникала, а существовала вечно и будет существовать вечно, изменяясь лишь в своих формах и проявлениях.

Представления о форме и размерах Вселенной в современной науке являются остродискуссионными, предположительно протяженность Вселенной составляет не менее 93 миллиардов световых лет, при наблюдаемой части всего в 15 млрд. св.л.

Событие, предположительно положившее начало Вселенной, называется Большой взрыв. По его математической модели, на момент этого события вся материя и энергия в ныне наблюдаемой Вселенной были сконцентрированы в одной точке с бесконечной плотностью. После Большого взрыва Вселенная начала стремительно расширяться, принимая современную форму. Так как Специальная теория относительности предполагает, что материя не способна преодолеть скорость света, кажется парадоксальным, что через 13 миллиардов лет в фиксированном пространстве-времени две галактики может разделять 93 миллиарда световых лет. Это естественное следствие Общей теории относительности.

Космос может расширяться неограниченно, поэтому, если пространство между двумя галактиками «расширяется», то они могут отдаляться друг от друга на скоростях и более скорости света. Экспериментальные измерения красного смещения, пространственного положения отдалённых галактик, Реликтового излучения и распространённости по Вселенной лёгких элементов свидетельствуют в пользу теории расширяющейся Вселенной, и более широко — теории Большого взрыва, которая предполагает, что космос появился ex nihilo (из ничего) в определённый момент в прошлом. Хотя, согласно альтернативным теориям, космос существовал всегда и всегда будет существовать, изменяясь лишь в своей форме и проявлениях.

Недавние наблюдения показывают, что расширение Вселенной ускоряется, и что количество материи и энергии существенно отличается от того, что предполагали ранее на основании прямых наблюдений с Земли. Эксперименты позволяют судить что по всему протяжению пространства-времени Вселенной, ей управляют те же физические законы и константы что и везде.
Доминирующая сила на космологических дистанциях - Гравитация, и Общая теория относительности - в настоящее время самая точная гравитационная теория. Сохранение трёх фундаментальных взаимодействий и частиц на которые они воздействуют описано Стандартной моделью.
У Вселенной есть по крайней мере три измерения в пространстве, и одно во времени, хотя чрезвычайно малые дополнительные измерения не могут представлять собой что-то возможное только теоретически.

В самом крупном масштабе Вселенная представляет собой расширяющееся пространство, заполненное губкообразной клочковатой структурой. Стенки этой губчатой структуры представляют собой скопления миллиардов галактик. Расстояния между ближайшими друг к другу галактиками составляют обычно около миллиона световых лет. Каждая галактика составлена из сотен миллиардов звёзд, которые обращаются вокруг центрального ядра. Размеры галактик составляют до сотен тысяч световых лет.

Считается, что большинство звёзд являются кратными и представляют собой центры планетарных систем из нескольких планет. Расстояния между компаньонами кратных систем или планетами и их звёздами составляют десятки и сотни астрономических единиц (миллиарды и десятки миллиардов километров).

Наиболее важный результат космологии — открытие расширения Вселенной — был получен путём наблюдений красного смещения и количественно оценён законом Хаббла. Экстраполяция этого расширения назад во времени приводит к гравитационной сингулярности, абстрактному математическому понятию, которое может соответствовать или не соответствовать реальности. Это даёт основание теории Большого взрыва, доминирующей сегодня модели в космологии. Согласно данным НАСА, полученным с помощью WMAP, возраст Вселенной от момента Большого взрыва был оценён в 13,7 миллиарда лет с погрешностью в один процент. Данная оценка основывается на предположении, что лежащая в основе модель для анализа данных корректна. Другие методы оценки возраста Вселенной дают другие результаты.

Фундаментальным доводом в пользу Большого взрыва является тот факт, что чем дальше галактика находится от нас, тем быстрее она удаляется от нас. Подтверждением также служит космическое микроволновое фоновое излучение (реликтовое излучение), которое возникло вскоре после Большого взрыва. Это реликтовое излучение однородно во всех направлениях. Этот факт космологи пытались объяснить ранним периодом инфляционного расширения, последовавшего за Большим взрывом.

Единой точки зрения, является ли Вселенная действительно бесконечной или конечной в пространстве и объёме, не существует. Тем не менее, наблюдаемая Вселенная, включающая все местоположения, которые могут воздействовать на нас с момента Большого взрыва, конечна, поскольку конечна скорость света. Границей космического светового горизонта является расстояние 24 Гигапарсека. Действительное расстояние до границы наблюдаемой Вселенной больше благодаря всё увеличивающейся скорости расширения Вселенной и оценивается в 93 миллиарда световых лет.

Согласно некоторым предположениям, наша Вселенная это лишь часть от огромного множества других Вселенных, совокупность которых называется Мультивселенной. Хаотическая теория инфляции предполагает бесконечное разнообразие Вселенных, каждая из которых имеет различные от других физические константы. В другой теории Вселенные различаются по квантовому измерению. Эти гипотезы по определению нельзя экспериментально проверить.

Большой взрыв (от англ. Big Bang) — начало расширения Вселенной, перед которым она находилась в сингулярном состоянии - состояние Вселенной в начальный момент Большого Взрыва, характеризующееся бесконечной плотностью и температурой вещества. Теория Большого взрыва в настоящее время является общепризнанной парадигмой физической космологии, наилучшим образом объясняющей весь массив наблюдательной информации.

Согласно теории Большого взрыва, дальнейшая эволюция зависит от измеримого экспериментально параметра — средней плотности вещества в современной Вселенной. Если плотность не превосходит некоторого (известного из теории) критического значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию. Современные экспериментальные данные относительно величины средней плотности ещё недостаточно надёжны, чтобы сделать однозначный выбор между двумя вариантами будущего Вселенной.

Во Вселенной есть некое постоянное, но малое "распирающее поле". По причине малости оно до какого-то времени меньше поля гравитации вещества, которая тормозит расширение пространства. Но расширение все же происходит, и по мере роста "объема" Вселенной плотность вещества в нем уменьшается. А значит уменьшается и гравитация. И наступает момент, когда исходно большая, но убывающая гравитация сравнивается с исходно маленьким, но постоянным "распирающим полем", а потом ему и уступает. И тогда это поле начинает все энергичнее "распирать" пространство, ускоряя его расширение.

Всякое поле — это распределенная в пространстве энергия, и загадочное "распирающее поле" — не исключение. Оно имеет энергию, — которая сразу же получила название "темной", — а потому имеет эквивалентную этой энергии массу, способно дополнить совокупную массу обычного и темного вещества таким образом, что вместе, втроем, они составляют как раз ту критическую массу, которая необходима для того, чтобы наша Вселенная была плоской. Это означает, что парадокс "недостающей массы" может быть разрешен, если принять, что недостающие 70 процентов критической массы привносит поле "темной энергии".

Есть ряд вопросов, на которые теория Большого взрыва ответить пока не может, однако основные её положения обоснованы надёжными экспериментальными данными, а современный уровень теоретической физики позволяет вполне достоверно описать эволюцию такой системы во времени, за исключением самого начального этапа — порядка сотой доли секунды от «начала мира». Для теории важно, что эта неопределённость на начальном этапе фактически оказывается несущественной, поскольку образующееся после прохождения данного этапа состояние Вселенной и его последующую эволюцию можно описать вполне достоверно.

Первоначально теория Большого взрыва называлась «динамической эволюционирующей моделью». Впервые термин «Большой взрыв» применил Фред Хойл в своей лекции в 1949г. (сам Хойл придерживался гипотезы «непрерывного рождения» материи при расширении Вселенной). Он сказал об этом так: "Эта теория основана на предположении, что Вселенная возникла в процессе одного-единственного мощного взрыва и потому существует лишь конечное время. Эта идея Большого взрыва кажется мне совершенно неудовлетворительной".

Судьба Вселенной зависит от средней плотности материи и энергии во Вселенной, она или будет продолжать вечное расширение, или будет гравитационно замедляться и, в конце концов, схлопнется обратно в себя в Большом сжатии. Данные, имеющиеся в настоящее время, позволяют утверждать, что не только материи и энергии недостаточно, чтобы вызвать сжатие, но и что расширение Вселенной происходит с ускорением. Другие идеи о судьбе Вселенной включают теории Большого разрыва, Большого замерзания и тепловой смерти Вселенной.

Сотрудник Дартмурского колледжа в Нью-Хэмпшире Роберт Кодвелл (Robert Caldwell) выдвинул новую теорию - Большого разрыва (Big Rip), основываясь на последних научных данных и собственных изысканиях. Согласно ей нашу Вселенную ждёт яркое будущее в связи с тем, что "Тёмная энергия" со временем будет становится всё сильнее, и в конце концов разорвёт, всё, что есть в мире "обычной" материи цельного. Кодвелл с коллегами по Калифорнийскому технологическому институту в Пасадене даже сделали расчеты по определению времени "конца вселенной".

Результаты получились довольно неожиданными: приблизительно через 22 миллиарда лет с настоящего момента, "тёмная энергия" разорвёт даже атомные ядра, что, как известно, сопровождается мощнейшим выбросом энергии, "обычной" энергии. Предполагается, что предшествовать этому будет взрыв галактики "Млечный Путь" за 60 миллионов лет до Большого разрыва. За три месяца конца вселенной потеряет целостность Солнечная Система. За полчаса до Большого Разрыва взорвётся Земля. Распад атомных ядер произойдёт за 10-19 секунд до Взрыва. После этого Кодвелл считает что - "Когда призрачная энергия станет достаточно сильна, гравитационная нестабильность перестанет действовать и Вселенная станет однородной. В итоге отдельные частицы окажутся изолированными друг от друга."

По мнению журнала New Scientist большинство физиков врядли поддержат идею Кодвелла, поскольку она поднимает слишком много новых теоретических вопросов, которые требуют серьезного, длительного изучения.

Гость
Имя

Пароль



Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
Мини-чат
Вам необходимо залогиниться.

Нет присланных сообщений.