Автор работы: Пользователь скрыл имя, 30 Октября 2011 в 13:47, реферат
Человек с давних пор интересовался устройством Вселенной. Звезды притягивали к себе наших предков, заставляли смотреть на них с удивлением и трепетом. Физика добилась больших успехов в изучении макроскопических и микроскопических свойств природы, однако, понимание и объяснение свойств Вселенной в целом происходило не так уверенно.
фазовыми переходами. Наиболее известны фазовые переходы, которые происходят в
воде при ее охлаждении, когда она переходит из пара в жидкость и, наконец, в
лед. Фазовые переходы можно описывать также в терминах нарушения симметрии:
они часто переводят симметричные состояния в несимметричные.
Никто не знает точно, сколько фазовых переходов произошло в "молодом"
вакууме. Однако все они должны были протекать в течение первой секунды от
начала расширения Вселенной. Так же, как и фазовые переходы в обычных средах,
космологические фазовые переходы приводят к образованию дефектов. Внутри
дефектов симметрия не нарушена, и ранний, более молодой вакуум остался в них
как в ловушках. Различные теории элементарных частиц предполагают разные виды
дефектов. Согласно некоторым теориям, дефекты должны существовать в виде
поверхностей, в других - предсказываются линии или точки. Эти типы дефектов
называют соответственно стенками доменов, струнами и монополями.
Таким образом, космические струны являются всего лишь одним из трех возможных типов "разрывов" в свойствах вакуума. В соответствии с эйнштейновским соотношением между массой и энергией высокоэнергетический вакуум должен обладать огромной массой. Поэтому дефекты могут оказывать чрезвычайно сильное влияние на эволюцию Вселенной. В настоящее время одна-единственная стенка домена, простирающаяся в современной Вселенной, может иметь гораздо большую массу, чем все вещество во Вселенной вместе взятое, и привести к большему окучиванию галактик, чем это есть на самом деле. Хотя одиночный монополь может "ускользнуть" от регистрации, теории предсказывают существование монополей в огромном количестве. Если бы они существовали, то Вселенная буквально "кишела" бы ими, и не заметить их было невозможно. Тем не менее ни стенки доменов, ни монополи не обнаружены. Космические струны также никто не видел, но физики и не считают, что их можно непосредственно наблюдать. [4]
Первая работа, посвященная космическим струнам, была написана в середине 1970-х годов английским космологом Т. Кибблом. Он исследовал, как струны могли бы образоваться в ранней Вселенной, и в работе 1976 года обсуждал некоторые вопросы их эволюции. В России данную проблему активно разрабатывал Я.Б. Зельдович. Он считал, что с помощью струн можно было бы объяснить клочковатость распределения вещества во Вселенной.
Космические струны представляют собой тонкие трубки из симметричного
высокоэнергетического вакуума. У них нет концов, они либо образуют замкнутые
кольца, либо простираются до бесконечности. С точки зрения физики сущность
струн определяется энергией вакуума, который в них заключен. Струны с
наиболее симметричным вакуумом, в котором все виды взаимодействий - сильное,
слабое и электромагнитное - объединены в одно, наиболее тонкие и массивные.
Это - самые интересные объекты для космологии, поскольку именно они могли бы
приводить к образованию галактик. Толщина этих струн равна примерно 10-30 см.
Они поразительно массивны: один сантиметр такой струны должен весить 1016
тонн. Натяжение в струнах под стать их массе. Это натяжение заставляет
замкнутые петли из струн энергично осциллировать со скоростью, близкой к
скорости света. Например, кольцо длиной в световой год совершит одно
колебание за время, чуть большее года. (Мера длины один световой год - это
расстояние, которое проходит свет за один год). [5]
Несмотря на все вышеописанные теории, ученые понимали, что ответ на вопрос
«откуда, собственно, появилась Вселенная» они так и не получили. В надежде
уклониться от ответа на этот вопрос, некоторые ученые предложили теорию так
называемой "бесконечно пульсирующей Вселенной". В соответствии с этой
теорией, Вселенная расширяется, а затем сжимается до сингулярности, затем вновь
расширяется и снова сжимается. У нее нет ни начала, ни конца. Это снимает
вопрос о происхождении Вселенной - она ниоткуда не возникает, а существует
вечно.
Но и эта модель не лишена серьезных недостатков. Прежде всего, до сих пор
никто не смог удовлетворительно объяснить механизм пульсирования. Далее, в
своей работе "Первые три минуты" С. Вайнберг утверждает, что каждый цикл
расширения и сжатия должен приводить к определенным прогрессирующим
изменениям во Вселенной, а это значит, что у Вселенной должно быть начало,
иначе вся история Вселенной будет регрессом, растянувшимся на вечностью.
Другой попыткой уйти от вопроса о происхождении Вселенной была предложенная английским астрофизиком П. Дэвисом модель "пульсирующей Вселенной с обращением хода времени". Согласно этой теории, Вселенная сначала
расширяется, а затем сжимается до сингулярности, причем в начале каждого
следующего цикла расширения-сжатия время поворачивает вспять, приводя, в конце
концов, к сингулярности, с которой начинался предыдущий цикл. Согласно этой
модели, прошлое становится будущим, а будущее - прошлым, так что понятие
"начало Вселенной"
лишается смысла.
Список литературы