9. Стандартная космологическая… Теория относительности. Красное смещение, реликтовое излучение.

. Около 15 миллиардов лет назад Вселенная изверглась в результате мощного сингулярного взрыва, разметавшего в стороны все пространство и материю. (Можно не искать точку, в которой произошел Большой взрыв: она там, где вы находитесь сейчас, и где находятся все остальные – изначально все различаемые нами отдельные точки пространства находились в одном месте.) Вычисления температуры, которая была у Вселенной лишь спустя 10-43 с после Большого взрыва (так называемое планковское время), приводят к значению порядка 1032 К, что примерно в 1025 раз выше температуры в недрах Солнца. С течением времени Вселенная расширялась и охлаждалась, и в ходе этого процесса в первоначально однородной и горячей первичной космической плазме стали возникать вихри и скопления. Через 10-5 с после Большого взрыва Вселенная достаточно охладилась (примерно до 1013 К, что в миллион раз больше температуры внутри Солнца) для того, чтобы из групп трех кварков стало возможно образование протонов и нейтронов. Примерно через сотую долю секунды условия стали такими, что в охлаждающейся плазме элементарных частиц уже могли формироваться ядра некоторых легких элементов периодической таблицы. В течение следующих трех минут, пока кипящая Вселенная охлаждалась примерно до 109 К, основная доля образовавшихся ядер приходилась на ядра водорода и гелия и включала небольшую добавку дейтерия («тяжелого» водорода) и лития. Этот интервал времени получил название периода первичного нуклеосинтеза.

Затем в течение нескольких сотен тысяч лет было мало событий, кроме дальнейшего расширения и охлаждения. Но в конце этого этапа, когда температура упала до нескольких тысяч градусов, летавшие до этого с бешеной скоростью электроны замедлились до скорости, позволяющей атомным ядрам (в основном, ядрам водорода и гелия) захватывать их, образуя электрически нейтральные атомы. Это явилось поворотным моментом: начиная с него Вселенная, в общем и целом, становится прозрачной. До эры захвата электронов она была заполнена плотной плазмой электрически заряженных частиц, одни из которых (например, ядра) несли положительный заряд, а другие (например, электроны) – отрицательный. Фотоны, взаимодействующие лишь с заряженными частицами, испытывали постоянные пинки и толчки со стороны кишащих заряженных частиц и не могли пролететь достаточно далеко, не будучи отклоненными или поглощенными этими частицами. Из-за таких препятствий свободному движению фотонов, Вселенная предстала бы перед наблюдателем совершенно непрозрачной, подобной густому утреннему туману или снежной буре. Но когда отрицательно заряженные электроны были рассажены по орбитам вокруг положительно заряженных ядер и образовались электрически нейтральные атомы, препятствия исчезли и густой туман рассеялся. С этого момента фотоны от Большого взрыва стали свободно путешествовать по Вселенной, и постепенно она полностью стала доступной взору.

Примерно миллиард лет спустя, когда Вселенная достаточно успокоилась после неистового начала, из сжатых гравитацией комков первичных элементов стали формироваться галактики, звезды, а затем и планеты.

ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ, теория, предложенная АльбертомЭЙНШТЕЙНОМ, основанная на постулате, что движение одного тела можно определить толькоотносительно движения другого тела. Это привело к понятию четырехмерного ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО континуума, в котором три пространственных измерения и время рассматриваются наодинаковом основании. Специальная теория, выдвинутая в 1905 г., ограничивается описанием событий, какони происходят для наблюдателей в состоянии равномерного относительного движения. Наиболее важныеследствия из этой теории такие: (1) скорость света постоянна для всех наблюдателей; (2) масса телаувеличивается с увеличением скорости, хотя это ощутимо лишь на скоростях, приближающихся к скоростисвета; (3) масса (т) и энергия (Е) равнозначны/эквивалентны, то есть Е=тс², где с - скорость света (этопоказывает, что масса переходит в энергию, маленькая масса порождает очень большую энергию); (4)СЖАТИЕ ЛОРЕНЦА-ФИЦДЖЕРАЛЬДА, то есть тела сжимаются при увеличении скорости, ощутимо только,если приближаются к скорости света; (5) относительно неподвижного наблюдателя время течет медленнеедля движущегося объекта, «расширение времени». Общая теория, завершенная в 1915 г. применима кнаблюдателям, находящимся не в равномерном относительном движении (а в ускоряющемся). Этопоказало зависимость пространства и ГРАВИТАЦИИ. Можно выдвинуть идею, что наличие МАТЕРИИ впространстве заставляет его «искривляться», образуя ГРАВИТАЦИОННЫЕ ПОЛЯ, таким образомгравитация становится свойством самого пространства. Свет тоже изгибается под действием массивныхгравитационных полей, что может объяснить существование ЧЕРНЫХ ДЫР.

Рели́ктовоеизлуче́ние (лат. relictum — остаток)[1], космическое микроволновое фоновое излучение (от англ. cosmicmicrowavebackgroundradiation) — космическое электромагнитное излучение с высокой степенью изотропности и со спектром, характерным для абсолютно чёрного тела с температурой 2,72548 ± 0,00057 К.[2]

Существование реликтового излучения было предсказано теоретически Г. Гамовым в рамках теории Большого взрыва. Хотя в настоящее время многие аспекты первоначальной теории Большого взрыва пересмотрены, основы, позволившие предсказать эффективную температуру реликтового излучения, остались неизменны. Реликтовое излучение сохранилось с начальных этапов существования Вселенной и равномерно её заполняет. Экспериментально его существование было подтверждено в 1965 году. Наряду с космологическим красным смещением, реликтовое излучение рассматривается как одно из главных подтверждений теории Большого взрыва.

Красное смещение — сдвиг спектральных линий химических элементов в красную (длинноволновую) сторону^[1]. Это явление может быть выражением эффекта Доплера или гравитационного красного смещения, или их комбинацией. Сдвиг спектральных линий в фиолетовую (коротковолновую) сторону называется синим смещением. Впервые сдвиг спектральных линий в спектрах звёзд описал французский физик Ипполит Физо в 1848 году, и предложил для объяснения сдвига эффект Доплера, вызванный лучевой скоростью звезды Красное спектральное смещение в спектрах звёзд удалённых галактик вызвано затуханием электромагнитных волн..

Дополнительные:

1. Фундаментальные физические взаимодействия.

2. Закон сохранения.

3. Законы Ньютона.

4. Что такое ноосфера.

5. Постулаты относительности.

Постулаты теории относительности

Постулат (аксиома) - фундаментальное утверждение, лежащее в основе теории и принимаемое без доказательств.

Первый постулат: все законы физики, описывающие любые физические явления, должны во всех инерциальных системах отсчета иметь одинаковый вид.

Этот же постулат можно сформулировать иначе: в любых инерциальных системах отсчета все физические явления при одинаковых начальных условиях протекают одинаково.

Второй постулат: во всех инерциальных системах отсчета скорость света в вакууме одинакова и не зависит от скорости движения как источника, так и приемника света. Эта скорость является предельной скоростью всех процессов и движений, сопровождаемых переносом энергии.