[Править]Проблема начальной сингулярности

Экстраполяция наблюдаемого расширения Вселенной назад во времени приводит, при использовании общей теории относительности и некоторых других альтернативных теорий гравитации, к бесконечной плотности и температуре в конечный момент времени в прошлом. Размеры Вселенной тогда равнялись нулю — она была сжата в точку. Это состояние называется космологической сингулярностью (многие учёные полушутя-полусерьёзно называют космологическую сингулярность «рождением» Вселенной).

Невозможность избежать сингулярности в космологических моделях общей теории относительности была доказана, в числе прочих теорем о сингулярностях, Р. Пенроузом и С. Хокингом в конце 1960-х годов.

Теория Большого взрыва не даёт никакой возможности говорить о чём-либо, что предшествовало этому моменту (потому что наша математическая модель пространства-времени в момент Большого взрыва теряет применимость, при этом теория вовсе не отрицает возможность существования чего-либо до Большого взрыва). Это сигнализирует о недостаточности описания Вселенной классическойобщей теорией относительности.

Насколько близко к сингулярности можно экстраполировать известную физику, является предметом научных дебатов, но практически общепринято, что допланковскую эпоху рассматривать известными методами нельзя. Проблема существования сингулярности в данной теории является одним из стимулов построения квантовой и других альтернативных теорий гравитации, которые стараются разрешить эту проблему.

[Править]Дальнейшая эволюция Вселенной

Согласно теории Большого взрыва, дальнейшая эволюция зависит от экспериментально измеримого параметра — средней плотности вещества в современной Вселенной. Если плотность не превосходит некоторого (известного из теории) критического значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию. Современные экспериментальные данные относительно величины средней плотности ещё недостаточно надёжны, чтобы сделать однозначный выбор между двумя вариантами будущего Вселенной.

Есть ряд вопросов, на которые теория Большого взрыва ответить пока не может, однако основные её положения обоснованы надёжными экспериментальными данными, а современный уровень теоретической физикипозволяет вполне достоверно описать эволюцию такой системы во времени, за исключением самого начального этапа — порядка сотой доли секунды от «начала мира». Для теории важно, что эта неопределённость на начальном этапе фактически оказывается несущественной, поскольку образующееся после прохождения данного этапа состояние Вселенной и его последующую эволюцию можно описать вполне достоверно.

18.Современные представления об эволюции и структуре звезд

С точки зрения структурной организации материи принято выделять следующие уровни.  1. Микромир (элементарные частицы, атомы, молекулы)  2. Макромир (объекты соизмеримые с человеком)  3. Мега мир (планеты, звезды, галактики)  Объектом космологии выступает мега мир.  Космология - учение о вселенной в целом. Современная астрономия - это наука о строении и развитии всех космических тел и всей вселенной.  Вселенная - это окружающий нас мир бесконечный во времени и пространстве (широкое толкование).  Вселенная (в узком смысле) понимается как доступная нам часть космоса.  В настоящее время наиболее принятой считается следующая космологическая модель:  Наша вселенная бесконечная, материя в ней распределена равномерно. Она является однородной, изотропной, на стационарной, горячей, расширяющейся. Эта модель построена на основе общей теории относительности и релятивисткой теорией тяготения.

Космология — наука о строении и эволюции Вселенной. Вселенная — это окружающий нас мир, бесконечный во времени и пространстве.  Наиболее общепринятой в космологии является модель однородной изотропной нестационарной горячей расширяющейся Вселенной. Однако такое представление о Вселенной было не постоянно.  Аристотель считал,что Вселенная неоднородна и шарообразна, а в центре мироздания — Земля.  Николай Коперник предложил гелиоцентрическую модель.  В классической ньютоновской космологии считалось, что пространство и время Вселенной абсолютны и бесконечны, однородны и изотропны, а Вселенная стационарна и существует сама по себе.  А. Эйнштейн, основываясь на общей теории относительности, построил космологическую модель Вселенной, в которой Вселенная стационарна и время ее существования бесконечно, т.е. не имеет ни начала, ни конца, пространство безгранично, но конечно.  В начале 20-х годов ХХ в. А. Фридман, используя уравнения Эйнштейна, построил другую математическую модель. Результат, полученный им, был совершенно неожиданным: оказалось, что согласно общей теории относительности Вселенная не может быть стационарной, она должна либо сжиматься, либо расширяться с течением времени. В этой модели Вселенная одинакова в каждой точке пространства и во всех направлениях.  Следующий важный шаг был сделан в 1924 г., когда в обсерватории Маунт Вилсон в Калифорнии американский астроном Э. Хаббл (1889–1953) измерил расстояние до ближайших галактик (в то время называемых туманностями) и тем самым открыл мир галактик. В 1929 г. в той же обсерватории Э. Хаббл по красному смещению спектральных линий в спектре излучения галактик экспериментально подтвердил теоретический вывод А.А. Фридмана о расширении Вселенной и установил эмпирический закон (закон Хаббла), согласно которому скорость удаления галактики υ прямо пропорциональна расстоянию r до нее.  Теория Фридмана также предсказывает, что 10-20 млрд. лет назад плотность вещества Вселенной была такая же, как у атомного ядра, т. е. вся Вселенная представляла огромную ядерную каплю. Согласно общей теории относительности, гравитация не является реальной силой, а есть искривление пространства-времени: чем больше плотность материи, тем сильнее искривление. В момент начальной сингулярности ( сингулярность — высоко -энергетический вакуум; «ничто») искривление тоже было бесконечным, материя и пространство одновременно взорвались везде во Вселенной. Вселенная начала расширяться (существовать) с момента, который называют Большим взрывом.  Начиная с конца 40-х годов нашего века все больше внимания в космологии привлекает физика процессов на разных этапах космологического расширения. В предложенной в то время Г.А. Гамовым* (1904–1968) модели горячей Вселенной рассматривались ядерные реакции, протекавшие в очень плотном веществе в начальный момент расширения Вселенной. При этом предполагалось, что температура вещества была очень высокой и начала падать с расширением Вселенной. 

19.  Дарвиновская теория эволюции

Эволюция - это процесс длительных постепенных изменений который в конечном итоге приводит к изменениям коренным, качественным.  В современных условиях (Новейшая история) наиболее признанной эволюционной концепцией является эволюционная теория Чарльза Роберта Дарвина. Его концепции были изложены в его труде "Происхождения видов путем естественного отбора или сохранения благоприятственных пород в борьбе за жизнь" 1869 г. Дарвин похоронен в Вестминстерском аббатстве (самой почетной католической усыпальнице Великобритании).  В основу эволюционной теории Дарвина положены три фундаментальных принципа:  1) принцип изменчивости  2) принцип наследственности  3) естественного отбора  Принцип изменчивости утверждает, что изменчивость - это неотъемлемое свойство живого и в природе невозможно обнаружить два совершенно одинаковых организма. Дарвин различал два вида изменчивости: индивидуальная изменчивость и групповая.  Первую он рассматривал как неопределенную, а вторую как определенную.  Изменчивость первого вида имеет наследственный но случайный характер а изменчивость второго типа имеет модификационный характер адаптийного свойства (проявляется под воздействием внешней среды).  Принцип наследственности утверждает, что признаки родительских особей наследуются последующими поколениями с некоторыми изменениями.  В основе принципа естественного отбора лежит представление, что с одной стороны все виды организмов имеют тенденцию к размножению в геометрической прогрессии, а с другой выживает и достигает зрелости лишь небольшая часть потомства, это связано с тем, что действует механизм (закон) избирательного уничтожения организмов, оказавшихся неприспособленными к существующим или изменившимся условиям окружающей среды.  Ученым, совершившим переворот в развитии эволюционной теории, является Чарльз Дарвин. Дарвин вывел новую концепцию эволюции. Дарвиновская концепция эволюции признает существование такой групповой изменчивости, которая приобретается организмами под действием определенных факторов, считает, что только случайные индивидуальные изменения, оказывающиеся полезными, могут передаваться по наследству и тем самым влиять на процесс дальнейшей эволюции.  Опираясь на огромный фактический материал и практику селекционной работы по выведению новых сортов растений и пород животных, Ч. Дарвин сформулировал основные принципы своей эволюционной теории.  1) Первый из них постулирует о том, что изменчивость является неотъемлемой частью всего живого.  В природе не существуют два совершенно одинаковых, тождественных организма. Мы все тщательнее и глубже изучаем природу и убеждаемся во всеобщем, универсальном характере изменчивости. Например, на первый взгляд может показаться, что все деревья в сосновом бору одинаковые, но более внимательное изучение может некоторые различия между ними. Одна из сосен дает более крупные семена, другая – в состоянии лучше переносить засуху, у третей – повышенное содержание хлорофилла в иголках и т. д. В определенных  условиях это, незначительное, на первый взгляд, различие может стать тем решающим изменением, которое и определит, останется ли организм в живых или  нет.  Дарвин различает два типа изменчивости:  1) «индивидуальная» или «неопределенная» изменчивость, т. е. передающаяся по наследству;  2) «определенная» или «групповая» – подверженная той группе организмов, которые оказываются под воздействием определенного фактора внешней среды.  Второй принцип теории Дарвина состоит в раскрытии внутреннего противоречия в развитии живой природы. С одной стороны все виды организмов имеют тенденцию к размножению в геометрической прогрессии, а с другой – выживает и достигает зрелости лишь небольшая часть потомства.  Чарльз Дарвин характеризует этот принцип как «борьбу за существование». Под этим термином Дарвин подразумевает различные отношения между организмами, начиная от сотрудничества внутри вида против неблагоприятных условий окружающей среды, заканчивая конкуренцией между организмами.  Третьим принципом называется принципом естественного отбора, играющий фундаментальную роль во всех эволюционных теориях.  С помощью этого принципа Дарвин объясняет, почему из большого количества организмов выживают и развиваются лишь небольшое количество особей. Чарльз Дарвин писал: 

Самым слабым местом в теории Дарвина были его представления о наследственности. Неясным оставалось тот факт, каким образом изменения, связанные со случайным появлением полезных изменений могут сохраняться в потомстве и передаваться следующему поколению. Таким образом, теория Дарвина нуждалась в доработке и обосновании с учетом других биологических дисциплин, а в частности – генетики.