Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Марта 2013 в 13:37, контрольная работа
КОСМОЛОГИЯ
-раздел астрономии и астрофизики, изучающий происхождение, крупномасштабную структуру и эволюцию Вселенной
этапы развития
Ранние формы космологии представляли собой религиозные мифы о сотворении (космогония) и уничтожении (эсхатология) существующего мира.
Вселенная конечна
В модели расширяющейся
Вселенной учёные рассчитали количество
времени, прошедшее с того момента, когда
Вселенная начала существовать. Это время
оказалось порядка нескольких миллиардов
лет, (разные учёные приводят различные
значения, но не более 22 млрд. лет). Это
время существования Вселенной получило
название “времени Хаббла”.
Так вот, астрономы, астрофизики, биологи
считают, что в отличие от прежней модели
бесконечной Вселенной в новой модели
конечной Вселенной миллиарды лет эточрезвычайно малый период
времени, чтобы атомы могли случайно
преобразоваться в живую материю. Необходимо
вмешательство Конструктора: можно Его
назвать Космическим Разумом, Абсолютным
Началом, Богом, от этого суть утверждения
не меняется – для возникновения Вселенной,
в том числе и разумной жизни, необходима внешняятворческая сила.
Такой вывод оказался столь неожиданным,
что не все учёные с готовностью приняли
его. Сразу было выдвинуто несколько иных,
отличных от теории Большого взрыва, моделей
Вселенной, основными из которых являются:
Вселенная стационарного состояния Томаса
Голда и Фреда Хойла, модель плазменной
Вселенной Ганса Альвена и модель пульсирующей
Вселенной. Не вдаваясь в подробности
этих моделей, скажу что со временем была
доказана их полная несостоятельность,
особенно после того, как в 90-х годах были
получены результаты исследования
Большой взрыв
О результатах
этих чрезвычайно важных исследований
я скажу чуть позднее, а сейчас дам некоторые
пояснения сущности теории Большого взрыва.
Согласно этой теории, нынешней материи
и энергии предшествовало состояние бесконечных
или близких к бесконечным значениям плотности,
давления и температуры. Иными словами,
Вселенная возникла из очень малого объёма,
намного меньшего, чем точка, которую мы
ставим в конце предложения.
Физики так глубоко разработали теорию
Большого взрыва, что к настоящему времени
могут объяснить процессы, происходившие
во Вселенной с момента, когда ей было
10 в минус 43 степени секунды.
Так теория предсказывает, что современную
Вселенную должно пронизывать так называемое
“реликтовое” излучение с температурой
всего около 5 градусов выше абсолютного
нуля, т.е. 5 град. Кельвина или минус 268
град Цельсия. Это предсказал наш учёный
Гамов и его сотрудники в 1948 году. Только
к 1964 году американцами был сконструирован
прибор необходимой точности и измерено
указанное излучение, но только на длине
радиоволн из-за атмосферных помех.
Исследования Космоса
В результате исследований
космоса с помощью упомянутого выше спутника
СОВЕ в 1990 г. на разных длинах волн была
измерена температура фонового излучения
в условиях открытого космоса, она оказалась
равной 2,735 гр. К и постоянной во всех направлениях,
что подтвердило выводы Гамова.
В 1992 году с помощью этого же спутника
были обнаружены флуктуации (отклонения)
в фоновом излучении, предсказанные теорией
Большого взрыва, без которых не смогли
бы возникнуть галактики и их скопления.
Наконец, в 1994 г., с повышением точности
измерений с 1 % до 0,3 %, была уточнена температура
фонового излучения космоса ( 2,726 градуса
К ), а, главное, результаты измерений во
всём диапазоне длин волн совпали со спектром
идеального излучателя.
Спутник COBE позволил измерить температуру
фонового излучения так называемого “ближнего”
космоса. Но в сентябре 1994 г. вступил в
строй самый большой оптический телескоп
в мире “Кек” на Гавайях, с помощью которого
удалось измерить температуру настолько
удалённых космических газовых скоплений,
что их излучение даёт информацию о Вселенной,
которая была в 4 раза моложе, чем сейчас.
Согласно модели горячего Большого взрыва
температура фонового излучения Вселенной
на той ранней стадии развития должна
быть 7,58 гр. К, а наблюдения показали 7,4
плюс-минус 0,8 гр. К, что поразительно точно
соответствует предсказанным.
Подтверждение теории Большого взрыва
К настоящему времени
сделано уже 8 крупных открытий, подтверждающих
теорию Большого взрыва как начала возникновения
Вселенной. Более того, британские астрофизики
Хокинг, Эллис и Пенроуз расширили уравнения
общей теории относительности Эйнштейна,
включив в них пространство и время. Решение
этих уравнений показывает, что пространство
и время должны были возникнуть в том же
Большом взрыве, который дал начало существованию
энергии и материи. Иными словами, само
время должно иметь начало, но тогда причиной
возникновения Вселенной должна быть
какая-то Сущность, совершенно не зависящая
отвремени и пространства и существовавшая
до их возникновения.
Примечание.
Этот вывод имеет огромное значение
для понимания того, Кто есть Бог. Бог трансцендентен:
Он вне измерений Вселенной и не является
самой Вселенной (согласно монизму), а
также, что Он не обитает во Вселенной
(согласно пантеизму). Бог есть Творец,
ибо дал Вселенной существование, сотворил
её, она следствие Его действий. Но обо
всех вышеуказанных выводах науки ещё
более 3 тысяч лет назад говорила Библия.
Физические константы Вселенной
Теоретический
вывод п.1.6 подтверждается научными наблюдениями
за Вселенной, как будто специально созданной
для жизни. Уже открыто 26 параметров ( характеристик
) Вселенной, которые должны принимать
строго определённые значения, чтобы могла
существовать Вселенная и жизнь в ней.
В числе этих характеристик много физконстант:
постоянная сильного ядерного взаимодействия,
постоянная слабого ядерного взаимодействия,
постоянная гравитационного взаимодействия,
постоянная электромагнитного взаимодействия
и т.д.
Рассмотрим, например, сильное ядерное
взаимодействие (речь идёт о силе, определяющей
степень притяжения протонов и нейтронов
в ядре атома). Если бы это взаимодействие
было всего на 2 % слабее существующего,
то протоны и нейтроны не смогли бы удержаться
вместе и во Вселенной существовал бы
только один элемент – водород ( ядро атома
водорода состоит из одного протона, а
нейтрона не имеет ).
С другой стороны, если бы сильное ядерное
взаимодействие было всего на 0,3% сильнее
существующего, то протоны и нейтроны
притягивались бы друг к другу с такой
силой, что во Вселенной не было бы водорода,
а только тяжёлые элементы. Но с точки
зрения химии жизнь без водорода невозможна
( впрочем, невозможна она в том случае,
когда единственным элементом является
водород ).
Среди 26 упомянутых характеристик много
строго определённых соотношений, например,
отношение массы нейтрона к массе протона,
протона к массе электрона, отношение
количества протонов к количеству электронов
и т.д.
Например, масса нейтрона на 0,138 % больше,
чем масса протона. Учёные рассчитали,
что для существования современной Вселенной
масса нейтрона не должна отклоняться
от нормы больше, чем на 0,1 %. Ещё более точным
должно быть соотношение между количеством
протонов и электронов. Галактики, звёзды
и планеты никогда бы не образовались,
если бы количество протонов не равнялось
количеству электронов с точностью до
10 в минус 35 степени процентов (35 нулей
после запятой !). Еще более точным должно
быть соотношение электромагнитной и
гравитационной постоянных – не менее
10 в минус 40 степени, а в момент Большого
взрыва это соотношение должно было соблюдаться
ещё на 20 порядков точнее, т.е. не менее
10 в минус 60 степени (невероятная точность!).
Точность конструирования Вселенной
Среди 26 характеристик
есть ряд параметров Вселенной, которые
должны принимать строго определённые
значения. Это такие параметры как: скорость
расширения Вселенной, её плотность, расстояния
между звёздами в галактиках и между галактиками,
уровень энтропии и т.д.
Остановлюсь только на одном параметре
– скорости расширения Вселенной. Она
не может отличаться от существующей более,
чем на 10 в минус 55 степени по всем направлениям.
Если бы Вселенная расширялась быстрее,
материя рассеивалась бы слишком интенсивно
для того, чтобы образовались галактики,
а без галактик не было бы звёзд и планет.
Если бы Вселенная расширялась медленнее,
то она сжалась бы в один сверхплотный
сгусток прежде, чем смогли бы образоваться
звёзды солнечного типа.
Этот и многие другие перечисленные
факты приводят нас к очень важному выводу:
для того, чтобы существовала Вселенная
и жизнь в ней её физические характеристики
должны быть чрезвычайно, поразительно
точны. Вселенная должна быть сконструирована
в высшей степени точно, чтобы возникли
протоны, нейтроны и электроны ( со строго
определёнными характеристиками ), которые
соединились бы определённым образом,
чтобы появились атомы требуемого ассортимента
и в необходимых количествах, без чего
невозможно существование жизни. Если
бы Вселенная не была безукоризненно смоделирована
атомы не смогли бы соединиться в сложные
молекулы.
Таким образом, слепой случай, цепь случайных
совпадений, как причина возникновения
и существования наблюдаемой нами Вселенной
и жизни в ней исключается совершенно.
Образование Галактик
Вы можете возразить:
кто там сконструировал Вселенную мы не
видели и не знаем. Для нас это что-то очень
далёкое и абстрактное. Нам гораздо ближе
наша планета Земля и наше солнце. Как
нас учили в школе и в институте, они возникли
из пылегазового протооблака путём сгущения
массы и в конструкторе не нуждаются.
Друзья, сейчас появляется всё больше
фактов, опровергающих такое мнение. При
переходе от Вселенной, как большой системы,
к малым системам, таким как наша галактика,
солнечная система, наша Земля количество
доказательств сотворения только возрастает.
Например, только 5 % всех наблюдаемых
галактик имеют спиральную форму, такую
как наша галактика “Млечный путь”, остальные
95 % имеют эллиптическую или неправильную
форму и в них жизнь возникнуть не может.
В этой спиральной галактике солнечная
система должна находиться в нужном месте
спирального рукава и на определённом
расстоянии от центра галактики, в противном
случае либо эта система не получит достаточного
количества тяжёлых химических элементов
( их поставляют так называемые сверхновые
звёзды после своего взрыва), а также фтора
(его поставляют белые карликовые звёзды
) либо жизнь будет уничтожена мощными
излучениями радиации и выбросами материальных
частиц.
Образование солнечной системы
Ещё больше ограничений
налагается на звезду и планету в солнечной
системе, в которой может возникнуть жизнь.
Так эта звезда должна быть одиночной
(только 25 % звёзд в нашей галактике одиночные),
эта звезда должна иметь определённую
массу и сформироваться в строго определённый
момент развития галактики.
Планета, например наша Земля, должна
находиться на оптимальном расстоянии
от звезды-солнца, изменение которого
всего на 2 % сделает жизнь на ней невозможной.
Также всего на несколько процентов может
изменяться период вращения Земли вокруг
своей оси без ущерба для жизни на планете.
Орбита Земли почти круговая, что важно
для сохранения постоянства климата, в
отличие от всех остальных планет, которые
имеют эллиптические орбиты. Размеры и
масса Земли оптимальны, но если бы они
были меньше, Земля потеряла бы свою атмосферу,
как, например, Луна, а если – больше, тогда
в атмосфере сохранились бы ядовитые газы,
такие как метан, аммиак, водород.
Об удивительной атмосфере Земли, сбалансированности
её состава и процессов, протекающих в
ней, можно прочесть отдельную обширную
лекцию. Скажу только, что без такой уникальной атмосферы
не было бы и жизни на Земле. То же самое
можно сказать о морской и пресной воде,
о таких жизненно необходимых элементах
как углерод, кислород, фосфор и о многом
другом.
Более того, если бы все многочисленные
условия, небольшую часть которых я перечислил,
были строго соблюдены, но в солнечной
системе отсутствовала бы такая “мелочь”
как планета Юпитер необходимой массы
и именно с такой орбитой вращения, то
Земля подвергалась бы бомбардировкам
астероидов и комет в 1000 раз чаще, чем в
реальности. То есть такая катастрофа,
которая стёрла с лица Земли динозавров,
была бы обычным явлением, что привело
бы к постоянному уничтожению жизни на
Земле. Климат Земли так же был бы непригоден
для жизни, если бы планеты нашей солнечной
системы не имели теперешних постоянных
орбит.
Антропический принцип Хокинга
Итак, мы видим,
что Земля подготовлена к жизни множеством
взаимосвязанных характеристик нашей
галактики, звезды-солнца, планет. Это
научное открытие называется антропическим
принципом Хокинга. Современные учёные
насчитывают на сегодняшний день свыше
40 характеристик (по Вселенной их было
26), без строго соблюдения которых жизнь
на Земле была бы невозможной (в 1966 году
было всего 2 такие характеристики, к концу
60-х годов уже 8, к концу 70-х – 23, к концу
80-х – 30, сейчас – более 40).
Американский астрофизик Хью Росс произвёл
оценку вероятности случайного совпадения
41 такой характеристики и получил величину
равную 10 в минус 53 степени (вероятность
события, меньшую чем 10 в минус 40 степени
учёные считают практически
невозможной).
Действительно, учитывая что наблюдаемая
Вселенная содержит менее 1 триллиона
галактик, в каждой из которых имеется
около 100 миллиардов звёзд, а на 1000 звёзд
приходится по одной планете получим количество
планет во Вселенной 10 в 20 степени (на 33
порядка меньше требуемого), т.е. ни на одной планете нет
всех условий возникновения жизни, которые
возникли бы самопроизвольно, исключительно
за счёт природных процессов.
Биологический эксперимент
Вывод о невозможности
самопроизвольного возникновения и существования
жизни подтверждается данными, полученными
в ходе эксперимента на сооружении “Биосфера-2″
в штате Аризона.
Это сооружение представляло собой замкнутую
натурную модель “Биосферы-1″, т.е. биосферы
Земли. Сооружение, площадью 1,3 га, создавалось
5 лет и стоило около 200 млн. долларов США.
Несмотря на сверхсовременное технологическое
обеспечение Биосфера-2 оказалась неспособной
обеспечить восьмерых человек необходимым
количеством еды, воды и воздуха даже на
2 года.
Уже через 15 месяцев, после закрытия
в 1991 году наружной изолирующей оболочки,
уровень кислорода упал до критического
уровня и его экстренно пришлось нагнетать
извне. Вымерло 18 из 25 помещённых под купол
видов позвоночных животных, а также большинство
насекомых. Возникли серьёзные проблемы
с контролем температуры, с загрязнением
воды и воздуха.
Устроителям этого грандиозного эксперимента
пришлось признать, что мы не имеем малейшего
представления каким же образом естественные
экологические системы способны обеспечивать
всё необходимое для существования человека.
Но если человечество не только не в
состоянии воссоздать биосферу, но даже
не имеет полной теории её существования,
тогда она не могла возникнуть самопроизвольно,
случайно. Следовательно не только Вселенная,
как было показано ранее, но и наша солнечная
система и планета Земля с её идеальными
условиями для возникновения жизнисозданы Творцом, а не слепым
случаем.
4)Образование планет в Солнечной системе
Ещё в XVI в. Джордано Бруно предположил, что звезды, подобно Солнцу, окружены свитой планет и эти миры непрерывно рождаются, развиваются и умирают. Два века спустя в работах немецкого философа Иммануила Канта и французского математика Пьера Симона Лапласа зародилась космогония - наука о происхождении небесных тел. Существует космогония планетная - она изучает проблемы возникновения Земли и планет вообще. С ней тесно связана космогония: звёздная, рассматривающая происхождение звёзд, и прежде всего Солнца - ближайшей к нам звезды.
Движение планет в Солнечной системе упорядочено: они вращаются вокруг Солнца в одном направлении и почти в одной плоскости. Расстояния от одной планеты до другой возрастают закономерно. Орбиты планет близки к окружностям, что и позволяет им вращаться вокруг Солнца миллиарды лет, не сталкиваясь друг с другом. Если движение планет подчиняется одному и тому же порядку, то процесс их образования должен быть единым. Это показали в XVIII в. Иммануил Кант и Пьер Лаплас. Они пришли к выводу, что на месте планет вокруг Солнца первоначально вращалась туманность из газа и пыли. Но откуда взялась эта туманность? И каким образом газ и пыль превратились в крупные планетные тела? Эти вопросы оставались нерешёнными в космогонии XIX и начала ХХ в. Камнем преткновения была и проблема момента количества движения планет. Масса всех планет системы в 750 раз меньше массы Солнца. При этом на долю Солнца приходится лишь 2% общего момента количества движения, а остальные 98% заключены в орбитальном вращении планет. Вплотную этими проблемами нaука занялась лишь во второй половине ХХ в. Почти до конца 80-х гг. раннюю историю нашей планетной системы приходилось "воссоздавать" лишь на основе данных о ней самой. И только к 90-м гг. стали доступны для наблюдений невидимые ранее объекты - газопылевые диски, вращающиеся вокруг некоторых молодых звёзд, сходных с Солнцем.