Основные понятия и термины

Мегамир, космология, космогония, астрономическая единица, параллакс, парсек, перигелий, гравитационный коллапс, нейтронные звёзды, белые карлики,сверхновые звёзды, красные гиганты чёрная дыра, звездные скопления, координаты астрономические, межзвёздная пыль, небесная сфера, нестационарные звёзды, переменные звёзды, планетарные туманности, планета пульсары, радиоастрономия, радиогалактики, рентгеновская астрономия, световой год, спектральные классы звёзд, эклиптика, галактика, метагалактика, квазары

Тема 10. Модели Вселенной Занятие 1.

1. Стационарная и расширяющаяся Вселенная.

2. Модель Горячей Вселенной. Реликтовое излучение и его роль как термостата Вселенной.

3. Инфляционная модель Вселенной.

4. Сценарий происхождения Вселенной.

Методические указания

В первом вопросе темы обращается внимание на стационарную модель Вселенной, не претерпевающую эволюции и изменения и нестационарную модель Вселенной, которая означает изменение, в частности, расширение Вселенной. Расширение Вселенной подчинено закону Э.Хабла. В этом законе важными являются понятие «красное смещение» – понижение частот электромагнитного излучения в видимой части спектра, основанное на эффекте Доплера. Красное смещение подтверждает теоретический вывод о нестационарности нашей Вселенной. Согласно современным наблюдениям галактики с большой скоростью удаляются не только от наблюдателя, но и друг от друга.

Второй вопрос темы связан с эволюцией Вселенной. В настоящее время эволюция Вселенной является научным фактом. В основе представлений об эволюции Вселенной лежит модель горячей Вселенной или ”Большого Взрыва”. В соответствии с этой концепцией, Вселенная на ранних стадиях расширения характеризовалась не только высокой плотностью вещества, но и его высокой температурой. Ключ к пониманию ранних этапов эволюции Вселенной – в гигантском количестве теплоты, выделившийся при Большом взрыве. По мере расширения Вселенной температура понижалась (сначала быстро, а затем все медленнее) от очень большой до довольно низкой, что обеспечило возникновение условий, благоприятных для образования звезд и галактик.

Модель горячей Вселенной получила экспериментальное подтверждение после открытия в 1965 году реликтового излучения – микроволнового фонового излучения с температурой около трех Кельвинов.

Условия первых секунд жизни Вселенной сегодня можно изучать экспериментально, воспроизводя физические условия на современных ускорителях.

Первая и важнейшая проблема связана с причинами Большого взрыва. Они моделируются так называемой гипотезой инфляционной Вселенной. В основе этой гипотезы – представление о существовании компенсирующей гравитационное притяжение силы космического отталкивания невероятной величины, которая могла разорвать некое начальное состояние материи и вызвать ее расширение, продолжающееся по настоящее время. В этой модели начальное состояние Вселенной является вакуумным.

В четвертом вопросе ставится задача моделирования сценария происхождения Вселенной. Согласно современным теоретическим моделям ранняя Вселенная представляла собой гигантскую лабораторию природы, в которой энергия высвободившаяся в результате Большого взрыва, побудила физические процессы не воспроизводимые в земных условиях. Эволюция материи на уровне микромира и мегамира обретает свои различные формы поэтапно. Эти своеобразные этапы в космологии именуются эрами. Для каждой эры выделяется преобладающая форма взаимодействия и организации материи, и в соответствии с этими эры носят названия: эра великого объединения, адронная эра, лептонная эра, фотонная эра, эра образования галактик и звезд и современная эпоха.

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1. На какую физическую теорию опирается современная космология?

2. Когда по стационарной модели произошел «Большой взрыв»?

3. Как Вселенная могла образоваться их ничего?

4. Как реликтовое излучение подтверждает стационарную модель Вселенной?

5. Что такое однородность и изотропность Вселенной?

6. Какова роль вакуума в процессе рождения Вселенной?

7. Что такое «возбужденный вакуум» и эффект Доплера?

8. Что значит стационарность и нестационарность Вселенной?

9. Каковы эры становления материи Вселенной?

10. Какими закономерностями подтверждается эволюция Вселенной?

Доклады и рефераты

Современная космология о начале Вселенной.

Эволюция материи Вселенной на уровне микро- и мегамира.

История научной космологии.

Космологические парадоксы и кризис космологической модели.

Б и б л и о г р а ф и ч е с к и й с п и с о к

Гинзбург В. Какие проблемы физики и астрономии представляются сейчас, на пороге XXI века, особенно важными и интересными? // Наука и жизнь. 1999, №11, №12.

Губарев В. Какую погоду нужно ждать на Земле. //Наука и жизнь. 2002. №1.

Ройзен И. Вселенная между мгновением и вечностью // Наука и жизнь. 1996 №№11, 12.

Солнечные нейтрино в пути меняют облик //Наука и жизнь. 2002. №3.

Гут А., Смейнхард П. Раздувающаяся Вселенная // В мире науки. 1984. №7. С.56-68.