|
|
Описание истории мира по теории «Большого взрыва»1. ПЛАН ВВЕДЕНИЕ 3 МОМЕНТ "Х" - РОЖДЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ 4 ТЕОРИЯ АЛАНА ГУТА 7 ПОСЛЕДНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 9 АРГУМЕНТЫ В ЗАЩИТУ ТЕОРИИ "БОЛЬШОГО ВЗРЫВА" 11 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 14 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 15 ВВЕДЕНИЕ Канули в лету те времена, когда человечество ограничивалось познать только свою колыбель - Землю. Всё большее внимание приковывает необъятный космос, окружающий нас, всё больше растёт понимание того, что процессы, в миллионах и миллиардах километрах от нашей крохотной планеты, могут иметь непосредственное влияние на её жизнь. Более того, направлять эту жизнь по тому или иному пути. Достаточно вспомнить гигантский метеорит, обрушившийся на планету 65 миллионов лет назад и поднявший пыль, на годы затмившую солнце, в результате чего вымерли динозавры, освободив жизненное пространство млекопитающим, что, в конце концов, обусловило появление человека. Как бы выглядела жизнь на Земле сегодня, пролети метеорит мимо? Более того, наука накопила достаточные основания, чтобы предположить, что и сама жизнь пришла на планету из космоса. А если это так, то вряд ли космические "семена жизни" опустились только на одну планету. Значит, тем более оснований для стремления познать тайны космоса, и в первую очередь тайну появления нашей Вселенной и её дальнейшее развития. Ведь что ни говори, это наш дом, а своё обиталище надо знать досконально. В 1929 году Эдвин Хаббл сделал эпохальное открытие: оказалось, что в какой бы части неба ни вести наблюдения, все далекие галактики быстро удаляются от нас. Иными словами Вселенная расширяется. Это означает, что в более ранние времена все объекты были ближе друг к другу, чем сейчас. Наблюдения Хаббла говорили о том, что было время - "Большой Взрыв", когда Вселенная была бесконечной маленькой и бесконечно плотной. Большой Взрыв можно считать началом отсчёта времени в том смысле, что более ранние времена были бы просто не определены. Вопрос о том, возникла ли Вселенная в какой-то начальный момент времени и ограничена ли она в пространстве, в своё время рассматривал Кант. Он видел, что в равной степени нельзя ни доказать, ни опровергнуть, ни тезис о необходимости начала Вселенной, ни тезис о её вечном существовании. Кант считал, что если бы у Вселенной не было бы начала, то всякому событию предшествовал бы бесконечный промежуток времени. Но это абсурд, опять же по Канту. Поэтому проблема "Большого Взрыва" волнует умы учёных до сих пор, а поскольку нам вряд ли суждено узнать истинную причину появления Вселенной, то эта проблема не будет однозначно решена в ближайшее время. Можно лишь частично доказать или опровергнуть её. МОМЕНТ "Х" - РОЖДЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ Считается, что в момент "Большого Взрыва размеры Вселенной были равны нулю, а сама она была бесконечно горячей. Но по мере расширения температура излучения понижалась. Через секунду после "Большого Взрыва" температура упала примерно до десяти тысяч миллионов градусов; это примерно в тысячу раз больше температуры в центре Солнца, но такие температуры достигаются при Взрывах водородной бомбы. В это время Вселенная состояла из фотонов, электронов, нейтрино (это мельчайшие частицы, участвующие только и гравитационном воздействиях) и их античастиц, а также из некоторого количества протона и нейтронов. По мере того, как Вселенная продолжала, расширятся, а температура падать, скорость рождения электрон антиэлектронных пар соударениях стала меньше скорости их уничтожения за счёт аннигиляции. Поэтому почти все электроны и антиэлектроны должны были аннигилировать друг с другом, образовав новые фотоны, так что осталось лишь чуть-чуть избыточных электронов. Примерно через сто секунд после "Большого Взрыва" температура упала до тысячи миллионов градусов, что отвечает температуре внутри самых горячих звёзд. При такой температуре энергии протонов и нейтронов уже недостаточно для сопротивления сильному ядерному притяжению, и они начинают объединяться друг с другом, образуя ядра дейтерия (тяжёлого водорода), которые состоят из протона и нейтрона. Затем ядра дейтерия присоединяют к себе ещё протоны и нейтроны и превращаются в ядра гелия, содержащие два протона и два нейтрона. Затем образуются более тяжёлые элементы. Вычисления показывают, что согласно горячей модели "Большого Взрыва", около четвёртой части протонов и нейтронов должно превратится в атомы гелия и в небольшое количество тяжелого водорода и других элементов. Всего через несколько часов после "Большого Взрыва" образование гелия и других элементов прекратилось, после чего в течение примерно миллиона лет Вселенная продолжала расширяться и с ней не происходило ничего особенного. Наконец, когда температура упала до нескольких тысяч градусов, и энергии электронов и ядер стало недостаточно для преодоления действующего между ними электромагнитного притяжения, они начали объединяться друг с другом, образуя атомы. ТЕОРИЯ АЛАНА ГУТА Картина, в которой Вселенная сначала была очень горячей и охлаждалась по мере своего расширения, вроде бы сообразна со всеми наблюдениями. Но уже сегодня остаются без ответа многие вопросы. Поэтому существуют многочисленные вариации теории "Большого Взрыва" в зависимости от различных начальных и граничных условий. Дело в том, что, строго следуя концепции "Большого Взрыва", невозможно получить в результате такую Вселенную, какую мы имеем сейчас. Поэтому многие учёные-космологи в надежде оправдать теорию "Большого Взрыва" предполагали различные начальные условия, в попытках построить модель Вселенной. В частности Алан Гнут, учёный из Массачусетского технологического института пришёл к предположению, что ранняя Вселенная пережила период очень быстрого расширения. Это расширение называют раздуванием, подразумевал, что какое-то время расширение Вселенной происходило с всё возрастающей скоростью, а не с убывающей, как сейчас. Гут считал, что радиус Вселенной увеличивается в миллион миллионов раз (30 нулей) всего за крошечную долю секунды. Гут высказал предположение, что Вселенная возникла в результате большого взрыва в очень горячем, но довольно хаотическом состоянии. Высокие температуры означают, что частицы во Вселенной должны были очень быстро двигаться и иметь большие энергии. Как уже говорилось, при таких высоких температурах сильные и слабые ядерные силы и электромагнитная сила должны были объединиться в одну. По мере расширения Вселенной она охлаждалась, и энергия частиц уменьшалась. Но её температура могла упасть ниже критического значения и без нарушения симметрии (эффект осторожного охлаждения воды). В результате расширения все неоднородности во Вселенной должны были просто сгладиться, а плотность энергии переохлаждённого состояния остаётся постоянной. Но так как переохлаждённая вода в конце концов замерзнет, точно также, в конце концов нарушится симметрия во Вселенной. Тогда лишняя энергия состояния с ненарушимой симметрией должна выделиться, и за счёт этого Вселенная разогреется до температуры, чуть меньшей, чем критическая температура, при которой симметрия ещё не нарушается. Затем Вселенная опять начнёт расширяться и охлаждаться, так же как в горячей модели Большого Взрыва. Для предсказания того, каким должно было быть начало Вселенной, необходимы законы, справедливые в начале отсчёта времени. А так как из доказанных Пентроузом и Хокингом теории о сингулярности следует, что в начале отсчёта времени плотность и кривизна пространства - времени принимают бесконечные значения, то в такой точки нарушаются все известные законы природы. Можно было предположить, что в сингулярности действуют новые законы, но их трудно формулировать в точках со столь непонятным поведением. Так что плодородной почвы для новых научных изысканий достаточно. Может быть, в ближайшее или, наоборот, очень далёкое время новый Эйнштейн подчинит пространство- время новым законам и тогда, наверное, можно будет определиться с началом Вселенной. ПОСЛЕДНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ А пока имеем интересный факт. Многие современные учёные связывают время с рождением Вселенной. Существует гипотеза, что до Большого Взрыва времени вообще не было. Оно появилось вместе с галактиками и двинулось вслед за ними, с той же скоростью, что и они. Сейчас галактики наращивают скорость удаления от точки Взрыва, и время тоже течёт быстрее. Затем они будут замедляться - и время с ними. Потом галактики остановятся - встанет и время. Мир замрёт в неподвижности, на планетах с жизнью остановятся все жизненные процессы, даже смерть перестанет собирать свою жатву, потому что она в первую очередь зависит от времени. А когда галактики двинутся в обратный путь, время тоже потечёт вспять, перестраивая все процессы на обратный ход. Причина и следствие поменяются местами. Однако недавние эксперименты над Антарктидой, наконец, разрешили это противоречие. В последнее время к исследованиям СОВЕ подключился российский проект "Реликт" и уже сейчас мы имеем своего рода сенсацию в астрономии. Во-первых, наша Вселенная плоская. Лучи света движутся в ней по прямой. Правда, желающих опровергнуть теорию относительности, а таких немало, начиная со дня её опубликования и по сию пору, вовсе не должны воодушевлять мнение, что лучи света движутся во Вселенной по прямым линиям. Это движение не противоречит законам Эйнштейна. Наоборот, это одна из моделей, представленных в теории относительности, и разработана она ещё нашим соотечественником Александром Фридманом, создавшим так называемую космологию однородной изотропной Вселенной - настолько неожиданно для этого времени, что даже Эйнштейн вначале не признал её. До этого в космологии торжествовал принцип цикличности, повторяемости процессов - день сменяется ночью, зима весной, год годом и так далее. Фридман же утверждал, что во Вселенной существуют процессы, имеющие начало и не имеющие конца - поступательные процессы, и, в частности, что плотность Вселенной везде одинакова. По геометрии Лобачевского Вселенная будет расширяться бесконечно и по истечении бесконечного времени сохранит некоторую скорость. По геометрии Евклида Вселенная тоже должна расширяться бесконечно, но при этом скорость расширения непрерывно падает, пока не станет равной нулю. Тогда Вселенная растянется до бесконечности. А главное, расширение Вселенной никогда не заменится сжатием: для этого у неё просто не хватит материи. АРГУМЕНТЫ В ЗАЩИТУ ТЕОРИИ "БОЛЬШОГО ВЗРЫВА" В настоящее время космологам стало ясно, что наблюдаемая реальная Вселенная не согласуется ни с одним вариантом теории "Большого Взрыва". В основе теории "Большого взрыва" лежат два существенных предположения. Во-первых, предполагается, что в исходный момент Вселенная была идеально однородной и изотропной, то есть, имела одни и те же свойства в каждой точке и во всех направлениях. Если в такой идеально изотропной Вселенной господствуют гравитационные силы (а согласно второму предположению это именно так), то по общей теории относительности Эйнштейна она должна расширяться из точки или сжиматься в точку (сингулярность). Расширение из такой сингулярности, начавшееся 20 миллиардов лет назад, и есть "Большой Взрыва". Перед теорией "Большого Взрыва" стоит фундаментальная проблема - объяснить, как идеально однородная Вселенная привела к появлению неидеальной, комковатой Вселенной, которую мы наблюдаем. Ответ, который обычно дают теоретики, состоит в том, что Вселенная с самого начала была неидеальной - в ней существовали крошечные комочки материи, небольшие неоднородности плотности. Под действием гравитационного притяжения эти комочки становились всё больше и больше, в конце концов, образуя звёзды, галактики, скопления и сверхскопления галактик. Таким образом, возникла картина, которую мы наблюдаем сегодня. Трудность заключается в том, что чем больше объект, тем больше времени требуется для его образования. Так как с момента "Большого Взрыва" прошло лишь 15 - 20 миллиардов лет, то согласно теоретическим расчётам, во Вселенной не должно быть объектов размером свыше 100 миллионов световых лет. Однако, в наше время уже известны ленты галактик, длиной около миллиарда световых лет, шириной в 300 миллионов световых лет и толщиной 100 миллионов световых лет. Структура подобных размеров не умещается в рамки теории "Большого Взрыва". Это самый решительный вызов теории. Сначала теоретики не признавали результатов Тулли (это он составил карту этих сверхскоплений), полагая, что обнаруженные им комплексы либо статические аномалии, либо не реальные скопления скоплений. Однако в настоящее время существование этих огромных объектов подтвердили многие научно-исследовательские группы астрономов. Были открыты структуры ещё больших размеров. Единственная возможность спасти теорию "Большого Взрыва" - допустить, что на ранних этапах истории Вселенной неизвестные энергетические процессы привели к созданию крупномасштабных структур, а затем каким-то образом послужили причиной замедления движения этих структур. Решающие данные при проверке этой гипотезы может дать изучение СВЧ-фона. Согласно общепринятой теории, фон - это ослабленное свечение гигантского взрыва, который создал Вселенную. Его спектр отражает распределение горячего вещества, которое имело место в течение нескольких сотен тысяч лет после Взрыва. Если определённые процессы формировали крупномасштабные структуры в течение этого времени, то они должны обнаружиться в СВЧ-фоне в виде более горячих и ярких пятен. Если структуры возникли по истечении этого времени, то освободившаяся энергия, которая вызвала ускорение вещества, а затем его торможение, должна обнаружиться по искажению спектра фонового излучения. Считается, что сам по себе "Большой Взрыв" даёт спектр излучения абсолютно чёрного тела, то есть объекта, который находиться в полном равновесии, не отдавая и не получая энергии извне. При наблюдениях с Земли в длинноволновой области спектра фоновое излучение в точности соответствует излучению абсолютно чёрного тела. Но коротковолновый участок спектра не наблюдаем с Земли, так как атмосфера поглощает излучение с длинами волн меньше 1 миллиметра, а именно в этой части спектра космологи надеялись обнаружить небольшое отклонение от спектра абсолютно чёрного тела. Такое отклонение будет означать, что после "Большого Взрыва" произошло выделение энергии, которая привела к созданию крупномасштабных структур и замедлила их движение. В 1987 году приборы на борту японской ракеты позволили провести измерения на трёх частотах коротковолновой части спектра. При этом обнаружилось, что интенсивность излучения превышает расчётную интенсивность излучения чёрного тела. Однако это превышение было объяснено большим. Однако проведённые позже исследования с помощью приборов СОВЕ не обнаружили никаких отклонений от спектра чёрного тела. Так как приборы СОВЕ обладают большой чувствительностью, то остаётся признать, что первичные результаты были неверны. Другие приборы, размещённые на спутнике, подтвердили наземные результаты. Поэтому однозначно определиться мы не можем и здесь. До сих пор немногие астрономы готовы были открыто заявить о несостоятельности теории "Большого Взрыва". Теперь же кризис этой общепринятой теории укрепил доверие к небольшой группе инакомыслящих, разрабатывающих другие модели эволюции Вселенной. Поскольку мы никогда не видели, чтобы нечто возникло из ничего, у нас нет оснований считать, что такое случилось в далёком прошлом. Хотя, с другой стороны, если мы чего-то не видели, ещё не значит, что этого не было никогда. С другой стороны, мы можем исходить из следующего рассуждения: поскольку в настоящее время мы наблюдаем меняющуюся Вселенную, следует допустить, что она существовала всегда и всегда развивалась и что так будет и впредь. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Самый известный из критиков теории "Большого Взрыва" Ханнес Альфвен, один из создателей современной физики плазмы. Десятилетиями Альфвен критиковал создателей теории "Большого Взрыва" за то, что они исходили из априорных допущений о возникновении Вселенной, основанных на математических расчётах, и на них возводили здание теории. В плазменной теории Альфвена решающая роль отводится электрическим и магнитным силам. В рамках теории "Большого Взрыва" остаётся загадкой, каким образом Вселенная перешла из однородного и изотропного состояния в нынешнее неоднородное состояние. В случае плазменной модели - это совершенно естественная эволюция. Токи, текущие через плазму, создают вокруг себя цилиндрическое магнитное поле, благодаря которому происходит их взаимное притяжение. Все токи стягиваются в шнур, увлекая за собой и плазму. Исследования Солнечной системы в два минувших десятилетия продемонстрировали существенную роль электрических токов и магнитных полей в космическом пространстве. Токи, силой в миллиарды ампер пересекают Солнечную систему. В частности, эти токи и индуцируемые ими магнитные поля играли существенную роль в образовании планет. Так что критиковать гипотезу "Большого Взрыва" легко, лишь бы только твоя собственная была не хуже. Может быть Альфвен и прав. Слишком уж много "за" в его сторону. А, может быть, можно объяснить как-то и алогизмы теории "Большого Взрыва". Пока нет однозначного определения у космологов по поводу начала Вселенной. Скорее всего, слишком уж глобальный это вопрос, решиться ответить на него однозначно. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ж. "Наука и жизнь", 1996 г., №8, Г. Николаев "Небо, каким его с земли не видим". Хокинг Р., 1990 г., "От Большого Взрыва до чёрных дыр", стр. 15 "Наше представление о Вселенной"; стр. 102 "Рождение и гибель Вселенной". ж. "Аэрокосмическая техника", 1990 г., №8, Лернер М. "Данные, полученные от СОВЕ - сенсация для космологов". Ларичев В. И., "Сотворение Вселенной"; М., Наука, 1993 г Российская газета, 26 мая 2000 г., А. Валентинов "И всё-таки она плоская". Независимая газета, 20 декабря 2000 г., "Дискуссия с Эйнштейном продолжается". 2 Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками, графиками, приложениями и т.д., достаточно просто её СКАЧАТЬ.  |
|
Банк готовых работ
Форма заказа
Скачать работу
экономические  Copyright © refbank.ru 2005-2024
Все права на представленные на сайте материалы принадлежат refbank.ru. Перепечатка, копирование материалов без разрешения администрации сайта запрещено. |
|