Современная наука о происхождении и эволюции вселенной

5.3. Фотонная эра.

На смену лептонной  эры пришла эра излучения, как  только температура Вселенной понизилась до 10¹⁰K , а энергия гамма фотонов достигла 1 Мэв, произошла только аннигиляция электронов и позитронов. Новые электронно-позитронные пары не могли возникать вследствие материализации, потому, что фотоны не обладали достаточной энергией. Но аннигиляция электронов и позитронов продолжалась дальше, пока давление излучения полностью не отделило вещество от антивещества. Со времени адронной и лептонной эры Вселенная была заполнена фотонами. К концу лептонной эры фотонов было в два миллиарда раз больше, чем протонов и электронов. Важнейшей составной Вселенной после лептонной эры становятся фотоны, причем не только по количеству, но и по энергии.

 Для того чтобы можно  было сравнивать роль частиц  и фотонов во Вселенной, была  введена величина плотности энергии.  Это количество энергии в 1 см³, точнее, среднее количество (исходя из предпосылки, что вещество во Вселенной распределено равномерно). Если сложить вместе энергию hν всех фотонов, присутствующих в 1 см³, то мы получим плотность энергии излучения Er. Сумма энергии покоя всех частиц в 1 см³ является средней энергией вещества Em во Вселенной.

 Вследствие расширения  Вселенной понижалась плотность  энергии фотонов и частиц. С  увеличением расстояния во Вселенной  в два раза, объём увеличился  в восемь раз. Иными словами,  плотность частиц и фотонов  понизилась в восемь раз. Но  фотоны в процессе расширения  ведут себя иначе, чем частицы.  В то время как энергия покоя  во время расширения Вселенной  не меняется, энергия фотонов  при расширении уменьшается. Фотоны  понижают свою частоту колебания,  словно «устают» со временем. Вследствие этого плотность энергии  фотонов (Er) падает быстрее, чем плотность энергии частиц (Em). Преобладание во Вселенной фотонной составной над составной частиц (имеется в виду плотность энергии) на протяжении эры излучения уменьшалось до тех пор, пока не исчезло полностью. К этому моменту обе составные пришли в равновесие, то есть (Er=Em). Кончается эра излучения и вместе с этим период «Большого взрыва».

5.4. Звездная эра.

После «Большого взрыва»  наступила продолжительная эра  вещества, эпоха преобладания частиц. Мы называем её звездной эрой. Она продолжается со времени завершения «Большого  взрыва» (приблизительно 300 000 лет) до наших  дней. По сравнению с периодом «Большого  взрыва» её развитие представляется как будто замедленным. Это происходит по причине низкой плотности и  температуры. Таким образом, эволюцию Вселенной можно сравнить с фейерверком, который окончился. Остались горящие  искры, пепел и дым. Мы стоим на остывшем пепле, вглядываемся в стареющие  звезды и вспоминаем красоту и  блеск Вселенной. Взрыв суперновой или гигантский взрыв галактики - ничтожные явления в сравнении  с большим взрывом.

6. Образование Вселенной.

6.1. Теория «Большого взрыва».

«Большой взрыв» продолжался  сравнительно недолго, всего лишь одну тридцатитысячную нынешнего возраста Вселенной. Несмотря на краткость срока, это всё же была самая славная  эра Вселенной. Никогда после  этого эволюция Вселенной не была столь стремительна, как в самом  её начале, во время «Большого взрыва». Все события во Вселенной в  тот период касались свободных элементарных частиц, их превращений, рождения, распада, аннигиляции. Не следует забывать, что  в столь короткое время (всего  лишь несколько секунд) из богатого разнообразия видов элементарных частиц исчезли почти все: одни путем  аннигиляции (превращение в гамма-фотоны), иные путем распада на самые легкие барионы (протоны) и на самые легкие заряженные лептоны (электроны).

В момент, который был  назван «Большим взрывом», плотность  Вселенной была равна 1000 000 г/м³, а температура равнялась 10³² степени градусов К. Этот момент был назван точкой сингулярности, то есть была точка, было начало, возникла масса, абсолютное пространство и все законы, которым сейчас подчиняется Вселенная.

Если исходить из фактов, то теория «Большого взрыва» кажется  очень убедительной, но так как  мы до сих пор не знаем, что же было до него, это напускает немного  тумана на эту проблему. Но все-таки наука продвинулась гораздо дальше, чем это было раньше и как любая  революционная теория, теория «Большого  взрыва» дает хороший толчок развитию научной мысли.

6.2. Антропный принцип.

Антропный (человеческий) принцип  первым сформулировал в 1960 году Иглист Г.И. , но он является как бы неофициальным  его автором. А официальным автором  был ученый по фамилии Картер.

Антропный принцип говорит  о том, что в начале Вселенной  был план мироздания, венцом этого  плана является возникновение жизни, а венцом жизни - человек. Антропный принцип очень хорошо укладывается в религиозную концепцию программирования жизни.

Антропный принцип утверждает, что Вселенная такая, какая она  есть потому, что есть наблюдатель  или же он должен появиться на определенном этапе развития. В доказательство создатели этой теории приводят очень  интересные факты. Это критичность  фундаментальных констант и совпадение больших чисел.

На протяжении десяти миллиардов лет после «Большого взрыва»  простейшее бесформенное вещество постепенно превращалось в атомы, молекулы, кристаллы, породы, планеты. Рождались звезды, системы, состоящие из огромного  количества элементарных частиц с весьма простой организацией. На некоторых  планетах могли возникнуть формы  жизни.

 

 

 

 

 

Заключение.

Открытие многообразных  процессов эволюции в различных  системах и телах, составляющих Вселенную, позволило изучить закономерности космической эволюции на основе наблюдательных данных и теоретических расчетов.

В качестве одной из важнейших  задач рассматривается определение  возраста космических объектов и  их систем. Поскольку в большинстве  случаев трудно решить, что нужно  считать и понимать под «моментом  рождения» тела или системы, то, для  установления возраста применяют два  параметра:

• время, в течение которого система уже находится в наблюдаемом состоянии;
• полное время жизни данной системы от момента её появления.

Очевидно, что вторая характеристика может быть получена только на основе теоретических расчетов.

Обычно первую из высказанных  величин называют возрастом, а вторую – временем жизни.

Факт взаимного удаления галактик, составляющих метагалактики  свидетельствует о том, что некоторое  время тому назад она находилась в качественно ином состоянии  и была более плотной.

Наиболее вероятное значение постоянной Хаббла (коэффициента пропорциональности, связывающего скорости удаления внегалактических объектов и расстояние до них составляющее 60 км/сек – мегапарсек), приводит к значению времени расширения метагалактики  до современного состояния 17 млрд. лет.

Из всех вышеперечисленных  доказательств можно с уверенностью сделать вывод: Вселенная эволюционирует, бурные процессы происходили в прошлом, происходят сейчас и будут происходить  в будущем.

 

Наши дни с полным основанием называют золотым веком астрофизики - замечательные и чаще всего неожиданные  открытия в мире звезд следуют  сейчас одно за другим. Солнечная система  стала последнее время предметом  прямых экспериментальных, а не только наблюдательных исследований. Полеты межпланетных космических станций, орбитальных лабораторий, экспедиции на Луну принесли множество новых  конкретных знаний о Земле, околоземном  пространстве, планетах, Солнце. Мы живем  в эпоху поразительных научных  открытий и великих свершений. Самые  невероятные фантазии неожиданно быстро реализуются. С давних пор люди мечтали  разгадать тайны Галактик, разбросанных в беспредельных просторах Вселенной. Приходится только поражаться, как  быстро наука выдвигает различные  гипотезы и тут же их опровергает. Однако астрономия не стоит на месте: появляются новые способы наблюдения, модернизируются старые. С изобретением радиотелескопов, например, астрономы  могут «заглянуть» на расстояния, которые еще в 40-x. годах ХХ столетия казались недоступными. Однако надо себе ясно представить огромную величину этого пути и те колоссальные трудности, с которыми еще предстоит встретиться  на пути к звездам.

Изучение Вселенной, даже только известной нам её части  является грандиозной задачей. Чтобы  получить те сведения, которыми располагают  современные ученые, понадобились труды  множества поколений.

Вселенная бесконечна во времени  и пространстве. Каждая частичка Вселенной  имеет свое начало и конец, как  во времени, так и в пространстве, но вся Вселенная бесконечна и  вечна так, как она является вечно  самодвижущейся материей.

Вселенная - это всё существующее. От мельчайших пылинок и атомов до огромных скоплений вещества звездных миров и звездных систем. Поэтому  не будет ошибкой сказать, что  любая наука, так или иначе, изучает  Вселенную, точнее, те или иные её стороны. Химия изучает мир молекул, физика – мир атомов и элементарных частиц, биология – явления живой природы. Но существует научная дисциплина, объектом исследования которой служит сама Вселенная или «Вселенная как целое». Это особая отрасль астрономии так называемая космология. Космология – учение о Вселенной в целом, включающее в себя теорию всех астрономических наблюдений.

 

Список использованных источников

 

1. «Большие проблемы Большого взрыва», журнал «Истоки», № 1 за 1999 г.
2. Горелов А.А. «Концепции современного естествознания», Москва, 2006 г.
3. Демин В.Н. «Тайны Вселенной», «Наука», Москва, 1998 г.
4. Дубнищева Т.Я. «Концепции современного естествознания», ЮКЕА, 1997 г.
5. Левитан Е.П. «Эволюционирующая Вселенная», «Просвещение», Москва, 1993 г.
6. Новиков И.Д. «Эволюция Вселенной», 3 издание, «Наука», Москва, 1993 г.
7. Левитан С.П. «Астрономия» – Москва: «Просвещение», 1994 г.
8. Воронцов-Вельяминов Б.А. «Очерки о Вселенной» - Москва: «Наука», 1976 г.
9. Новиков И.Д. «Эволюция Вселенной» – Москва: «Наука», 1983 г.