Ирина Богданова - Концепции современного естествознания. Шпаргалки

Теория Большого Взрыва разработана учеником Фридмана Дж. Гамовым и основана на математическом обосновании красного смещения Хабблом. Из рассуждений Хаббла вытекало следующее: чем дальше галактики находятся друг от друга, тем с большей скоростью они разбегаются; расширяется только Вселенная, а не Метагалактика; центра, от которого происходит расширение, не существует; постоянная Хаббла одинакова во всей Вселенной в каждый момент времени, но со временем убывает; Вселенная нестационарна, изменяется, эволюционирует.

По теории Гамова существует эпицентр или момент взрыва: 13–15 млрд лет назад, когда Вселенная находилась в сверхплотном и сверхгорячем состоянии (ρ = 1019 г/см3, Т = 1032 К). До взрыва не существовало ни вещества, ни времени, ни пространства. Взрыв положил начало существованию и развитию Вселенной, которая прошла четыре эры развития: 1) адронную (τ = 10-4 с); 2) лептонную (τ = 0,2 с); 3) фотонную (τ = 1 млн лет); 4) звездную (пока не закончилась).

1. Адронная эра связана с образованием из кварков тяжелых частиц (барионов, или адронов), которые, реагируя с антибарионами, создавали реакции аннигиляции; затем барионы стали распадаться на нейтроны и протоны (которые существуют до сих пор, как и положительный барионный заряд):

2. Лептонная эра связана с появлением легких частиц (электронов, фотонов, позитронов, реликтового нейтрино):

В конце лептонной эры количество протонов и нейтронов уравновесилось.

3. Фотонная эра (эра излучения) связана с изменением фотонов (их энергия стала меньше, длина волн увеличилась), отделением вещества от антивещества, фотонов от вещества (в виде электромагнитных излучений – рентгеновского, ультрафиолетового, светового, инфракрасного), появлением света в ставшей прозрачной для излучения Вселенной. Начался процесс образования ядер водорода и гелия:

Реликтовое фотонное излучение присутствует во Вселенной до сих пор, оно было обнаружено в 1964 г. До сих пор сохраняется и соотношение между гамма-фотонами и протонами и нейтронами (гамма-фотонов в 1 млрд раз больше).

4. После фотонной с появлением атомов H и He началась звездная эра.

Согласно современным представлениям наша Вселенная расширяется и состоит из: 1) светящегося вещества (галактики, звезды, планеты, межзвездный газ, представляющий собой пыль из атомов водорода, гелия и примесей других элементов), которое являет собой барионную форму существования материи; 2) реликтового излучения (фотонов); 3) темной (скрытой) материи, вещества, свойства которого неизвестны, но его масса в несколько раз превышает количество известной материи.

В 1950-е гг. была разработана модель стационарной Вселенной (модель Хойла), исследующая процессы взаимопревращения вещества и антивещества. В 1992 г. появилась модель «холодной» Вселенной (модель Зельдовича), в середине 1990-х гг. – модель Альфена , который уделяет внимание всей совокупности процессов (не только гравитационным) – гравитации, магнитогидродинамике, электромагнетизму, плазменным процессам. Согласно этой модели, Вселенная состоит из плазмы, а реликтовое излучение – это микроволновой фон, окружающий плазму.

Все теории учитывают, что во Вселенной существует тонкая подстройка, то есть совокупность случайностей, которые привели к существованию и становлению той Вселенной, в которой мы живем. Совокупность случайностей привела и к появлению разумной жизни. Но случайности базируются на известных физических законах и открытых учеными фундаментальных постоянных: скорости света, гравитационной постоянной, постоянной Планка, заряде электрона, массе электрона, массе протона, массе нейтрона, системе трех координат, безразмерной энтропии вселенной (S ~ 109).

Фундаментальные постоянные имеют строго количественное значение (выражение); любое изменение их численных значений создает другой мир, отличающийся от нашего: 1) если увеличить значение постоянной Планка на 15 %, протоны не смогут соединяться с нейтронами, то есть невозможен первичный нуклеосинтез; 2) если уменьшить или увеличить гравитационную постоянную на 10 %, то в первом случае все звезды станут красными карликами, во втором – белыми и голубыми.

Тонкая подстройка Вселенной свидетельствует, что: 1) физические характеристики материи Вселенной определяются числовыми значениями физических постоянных; 2) незначительное изменение фундаментальных постоянных приводит к невозможности существования наблюдаемой Вселенной.