Общая теория относительности

Сначала теория относительности была создана Эйнштейном для инерциальных систем координат (одновременно и равномерно, или относящихся в состоянии покоя). Однако Эйнштейн полагал, что необходимо обобщить эти результаты, на случай ускоренного движения. В результате Эйнштейн построил теорию для общего случая. В отличие от равномерно прямолинейного движения и покоя каждый человек ощущает на себе действие ускоренного движения (уклонение тела во время торможения машины или вхождения ее в поворот) или гравитации (мы чувствуем давления пола лифта, который ускоряется вверх). Эйнштейн предположил, что сила, которая ощущается от гравитации и ускорения есть одна и та же сила, их можно назвать эквивалентными. Эйнштейн называет это принципом эквивалентности.

В 1916 развитие идей Эйнштейна привело к представлению о том, что теория абсолютного пространства Ньютона не будет действовать, когда дело касается массивных или тяжелых тел с большой гравитацией. С его точки зрения законы геометрии будут изменяться около тяжелых тел. Взаимодействие определяется геометрией пространственных явлений, даже течение времени может меняться в зависимости от того происходит это в области гравитации или нет.

Первое экспериментально подтверждение теории относительности состояло в объяснении аномального движения планет. Поскольку Меркурий – это наиболее близкая к Солнцу планета, то гравитация действует на ее траекторию. Было обнаружено, что эклектическая траектория Меркурия медленно поворачивается (примерно 45 секунд) в столетие.

Современные космологические концепции

Сам термин космология образован от двух греческих слов космос = вселенная и логос = учение.

Космология – астрофизическая теория в структуре и динамике изменения метагалактики, включающая в себя определенное понимание свойств всей Вселенной.

Современная космология – раздел астрономии, которая объединяет данные физики, математики, а также универсальные философские принципы.

Космологические исследования обычно развиваются от теории к практике, от модели к эксперименту. Важнейшим постулатом современной космологии является то, что законы природы, установленные для небольшого участка Вселенной, могут быть экстраполированы (перенесены) на более широкие области, а в конечном счете и на всю Вселенную.

Наука о происхождении и развитии космических тел называется космогонией. Современные концепции базируются на расчетах, которые представил в 1922 году советский физик и математик Александр Фридман, предложив гипотезу о расширяющейся Вселенной. Первоначально модель расширяющейся Вселенной носила гипотетический характер, однако в 1929 американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил эффект «красного смещения спектральных линий света далеких звезд». Это было истолковано, как следствие эффекта Доплера – изменения длины волн из-за движения источника волн и наблюдателя по отношению друг к другу. Источник движется к наблюдателю => волны короче, удаляется от наблюдателя => волны длиннее. Красный свет обладает наибольшей длиной волны, фиолетовый – наименьшей. Ученые рассчитали время, в течение которого происходит расширение Вселенной. Представленные данные были от 10 до 19 млрд. лет.

Происхождение Вселенной. Концепция Большого Взрыва

В 1948 американский физик Георгий Гамов выдвинул предположение: Вселенная образовалась в результате гигантского взрыва, произошедшего примерно 15 млрд. лет назад. Тогда все вещество и вся энергия Вселенной были сконцентрированы в одном маленьком и сверхплотном сгустке. Это состояние называют сингулярностью: максимальная плотность на минимальный объем. Известные законы физики в сингулярности не работают.

Основная идея концепции Большого Взрыва состоит в том, что Вселенная на ранней стадии своего возникновения имела неустойчивое вакуумоподобное состояние с большой плотностью энергии. В физическом вакууме отсутствуют фиксируемые частицы формы, однако в вакууме существуют так называемые «виртуальные» частицы. Эти частицы «занимают в долг» у вакуума энергию и тут же возвращают. Когда вакуум вышел из состояния равновесия, виртуальные частицы стали захватывать энергию без отдачи, превращаясь в реальные, появилось огромное скопление реальных частиц вместе со связанной с ними энергией. Эти частицы сжались в сверхплотную, сверхгорячую материю, которая и послужила началом расширения Вселенной.

Семинары:

I теории происхождения жизни на Земле

II гипотеза биосферы и ноосферы Вернадского.