Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
52
Добавлен:
22.02.2016
Размер:
1.26 Mб
Скачать

22.5. Мегасвіт.

Основу відомої частини Всесвіту складають протони та нейтрони, яких із точністю до двох порядків налічується ~1080 частинок. До складу Сонця входить 1057 протонів та нейтронів, а до складу Землі - коло 41051. Загального числа протонів та нейтронів у Всесвіті достатньо для створення 1023 зірок із масою, рівною масі нашого Сонця. Зірки об’єднуються у Галактики, які мають ~ 109-12 зірок. Учені вважають, що маси зірок коливаються у межах 0.01-100 мас Сонця ~ 1030 кг, а маса Галактики ~ 1041 кг. Загальне число Галактик доступного Всесвіту складає ~ 1011. Таким чином, маса Всесвіту складає 10801.6610-27 кг  1.661053 кг із середньою густиною ~ 10-26 кг/м3, тобто ~ 10 атомів водню на 1м3.

В 1965 році по зміні спектра випромінювання Галактик (червоне зміщення), американський фізик Хаббл установив, що Галактики віддалюються від нас із величезною швидкістю, розбігаючись одна від одної. У цій моделі приймається, що галактики знаходяться на поверхні сферичної форми і розбігання галактик пов’язується з розширенням Всесвіту. Украй плідною у вивченні далекого Всесвіту є робота у космосі телескопа Хаббла, названого в честь цього фізика. Завдяки цьому телескопу уточнюється розмір Всесвіту, відстані до Галактик та їх розміри й число, вік зірок, процеси їх зникнення та народження.

З геометричної точки зору Всесвіт має радіус кривизни ~ 51026 м (1010 світових років), що випливає із взаємної узгодженості даних астрономічних спостережень всередині Сонячної системи. Наприклад, розрахунки руху відомих планет на основі законів Кеплера привели до відкриття планет Нептуна та Плутонію ще до їх першого спостереження у телескоп. Першопричиною цих розрахунків були спостереження збурень орбіт відомих планет.

Усі фізичні об’єкти Мегасвіту є реліктами - вони несуть на собі результат процесу походження та результати взаємодії з оточенням. Так, наприклад, Місяць, Земля, Марс є фізичними об’єктами з певними масами, розмірами, поверхнею. Вони несуть інформацію про обставини свого виникнення й розвитку.

Людство цікавить поперед усього, як виникла матерія - речовина? Як утворились зірки, планети, живі організми? Який їх вік?Як не дивно, але фізики значно краще уявляють стан речовини в середині зірок, а ніж близьких нам планет. Так, наприклад, ми знаємо, що центральні частини Сонця мають температуру ~ 107 К та тиск ~ 1016 Па. Такий стан є плазмою, в якій відбуваються реакції термоядерного синтезу водню з утворенням гелію. Такі реакції на сьогодні вважаються основним джерелом енергії зірок. З утратою енергії шляхом електромагнітного випромінювання відбуваються перетворення зірок у нейтронні зірки через захват протонами вільних електронів і перетворення їх у нейтрони. Такі зірки являють собою надзвичайно стиснений нейтронний газ. Їх розміри, при однаковій масі, у 105 разів менші звичайних зірок. Густина нейтронної зірки складає ~ 1017 кг/м3.

22.6. Простір і час.

Неперервна послідовність відношень, що фіксують взаємне місцеположення об'єктів, подій та їх відносна величина визначають поняття простору, а неперервна послідовність відношень, що визначають взаємну послідовність та тривалість подій лежать в основі поняття часу. Усі процеси, що характеризують стан та рух Всесвіту відбуваються у просторі й часі. Це накладає на них просторово-часовий зв’язок, і тому виникають певні обмеження на всі події у Всесвіті. Найбільш вагомими є ізотропність простору, однорідність простору й часу: однаково поставлені експерименти дають тотожні результати, якщо вони проводяться в різних просторових і часових точках. Наприклад, якщо допустити неоднорідність простору, то фізичні закони, відкриті у 18 столітті, не були б вірними у 20 столітті, а експеримент, поставлений у Сіднеї, дав би інший результат, якщо б його поставили у Києві. Названі властивості простору й часу зумовлюють закони збереження енергії, імпульсу та моменту імпульсу замкнених систем. Для опису властивостей оточуючого нас світу, фізика ввела єдині просторово-часові системи відліку. Наприклад, були створені спеціальна та загальна теорія відносності. Існують просторово-часові шкали мікро-, макро- та астрофізичних об’єктів. Ми вже наводили їх розміри та час життя, тому лише нагадаємо про деякі інші. Розміри ядер ~ , розміри атомів ~, найменший час життя нестабільних елементарних частинок досягає ~. Середній радіус Землі ~, Сонця ~, Галактик ~. Їх середній час існування вимірюється мільярдами років: Землі ~ 4.6, Сонця та зірок ~ 5-10.

Простота та компактність достовірного опису та викладення фізичних законів і наслідків із них забезпечується застосуванням математики: евклідової та ріманової геометрії, алгебри, аналізу нескінченно малих, диференціальних та інтегральних рівнянь, що воєдино зв'язують простір і час, теорію груп та інше. У багатьох випадках розвиток математики та фізики йшов окремими шляхами, але в кінці кінців вони знаходили одне одного, і пізнання людиною оточуючого середовища піднімалося на вищий щабель. Одним із яскравих прикладів того є створення теорії груп. ЇЇ засновник вважав, що ця теорія стане однією з найкрасивіших іграшок математики і не знайде будь-якого застосування у пізнанні природи. Однак через десяток років набула широкого розвитку теорія твердого тіла, квантова механіка та інші напрямки фізики, які не могли б існувати без теорії груп, яка визначає властивості частинок у залежності від просторової та часової симетрії їх псі-функцій.

На закінчення, зауважимо, що для подальших досліджень Всесвіту у просторі й часі нам бракує швидкостей, близьких до швидкості світла, і приладів спостереження Мікро й Мегасвіту достатньої розрізнювальної здатності. Перше пов'язане із створенням нових надпотужних джерел енергії, а друге - із новими теоретичними та експериментальними відкриттями у Мікросвіті.

Соседние файлы в папке 0516550_F807B_lekci_z_fiziki