,1) Естественнонаучная культура - это: совокупный исторический объем знания о природе и обществе; объем знания о конкретных видах и сферах бытия, который в сокращенно-концентрированной форме актуализирован и доступен изложению; усвоенное человеком содержание накопленного и актуализированного знания о природе и обществе.

Гуманитарная культура - это: совокупный исторический объем знания философии, религиоведения,юриспруденции,этики,

искусствознания, педагогики, литературоведения и других наук; системообразующие ценности гуманитарного знания (гуманизм, идеалы красоты, совершенства, свободы, добра)

Как развивающаяся система знания, наука включает в себя два основных уровня познания – эмпирический (наблюдение, эксперимент, измерение) и теоретический (индукция, дедукция, анализ, синтез, обобщение, классификация, моделирование).

Формы научного познания:

Научная проблема – это вопрос, для ответа на который имеющихся знаний недостаточно. (проблема неземных цивилизаций)

научная гипотеза – утверждение истинность или ложность которого не доказано окончательно. Требования: не должна противоречить имеющимся теориям или экспериментальным фактам; гипотеза должна быть доступна проверке. (на марсе была жизнь).

Научная теория – система истинного знания. Содержит принципы, понятия, законы.

2) Научная картина мира — целостная система представлений об окружающем мире. Отвечает на 2 вопроса: 1) Как устроен окружающий мир? 2) Как мир развивается во времени?

Ядро НКМ составляет ФКМ. Физика единственная наука, которая изучает мир на всех структурных уровнях организации материи:

1. Микромир (от небольших молекул и меньше (атомы, эл.частицы)).

2. Макромир (масштабы от больших молекул до галактики).

3. Мега мир (вся Вселенная в целом).

Существуют 3 Физических КМ:

1. Классическая: а) классическая механика (Ньютон, Галилей, Коперник) прим. 300 лет назад; б) термодинамика (сер 19 века); в) электродинамика (кон 19 века).

2. Неклассическая: теория относительности (Эйнштейн) – а) СТО 1905 г.; б) ОТО 1913 г.

3. Современная (кон 20 века). Главный принцип (глобального эволюционизма): Все объекты измеряются, в том числе Вселенная.

3) Пространство состоит из точек – идеальное понятие размер, масса и объем которого равны нулю. Точки занимают различные положения в пространстве. Величины задающие это положение – координаты (х;у;z) – декартовы корд. Коорд. Измеряют линейкой из абсолютно твердого тела (АТТ) – совокупность точек, расстояние между которыми постоянно. Физическое пространство трехмерно. Чтобы однозначно задать положение точки в пространстве достаточно 3 коорд. Пространство Евклидово – в нем выполняется геометрия Евклида, в том числе теор. Пифагора.

Время состоит из моментов. Оно измеряется идеальными часами, которые идут с постоянной скоростью и равномерно. Время одномерно, чтобы ориентироваться во времени необходимо 1 число. Время течет от прошлого к будущему.

4) Инерциальная система отсчёта — система отсчёта, в которой справедлив закон инерции: все свободные тела (то есть такие, на которые не действуют внешние силы или действие этих сил компенсируется) движутся прямолинейно и равномерно или покоятся. По отношения к ИСО пространство является однородным и изотропным, а время — однородным.

Первый закон Ньютона (Закон инерции) - материальная точка при отсутствии внешних воздействий сохраняет величину и направление своей скорости неограниченно долго относительно ИСО.

Второй закон Ньютона — (дифференциальный закон движения, описывающий взаимосвязь между приложенной к материальной точке силой и её ускорением). В инерциальной ИСО ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе. F=m*a

5) ЦЕНТРАЛЬНЫЕ СИЛЫ - приложенные к телу силы, линии действия которых при любом положении тела проходят через одну и ту же точку, называемую центром сил.(силы тяготения, электростатические силы притяжения или отталкивания электрических зарядов).

Удовлетворяют 2 силам: 1) направлены по прямой соединяющей центры тел; 2) модуль центральной силы зависит только от расстояния между центрами тел

Пр.: а) кулоновская сила – сила взаимодействия 2 эл.зарядов. б) сила всемирного тяготения – все тела взаимно притягиваются друг к другу. В законе всемирного тяготения масса играет роль заряда в гравит поле.

Потенциальная энергия – часть полной мех.энергии, кот. Обладает тело в следствии взаимодействия с др.телами или с частями самого тела.

Пр.: а) тело поднятое над землей

Б) упруго сжатая пружина

6) Абсолютность Простр. И времени:

В ККМ прост-во и время абсолютны (Ньютон):

1. 1. Длина линейки из АТТ не зависит от скорости тела; 2. Длина линейки из АТТ не зависит от процессов происходящих вокруг нее, в частности от силы гравитационного поля.

2. 1. Ход идеальных часов не зависит от их скорости; 2. Ход идеальных часов не зависит от процессов протекающих вокруг них, в частности от силы гравит.поля.

В 1905 г. появилась СТО, в кот.утверждается что длина линейки из АТТ и ход идеальных часов зависят от их скорости. Чем больше скорость тем часы идут медленнее и длина лин. Из АТТ сокращается в направлении движения.

В 1916 г. появилась ОТО в кот.1) гравитация замедляет ход времени; 2) под действием гравитации прост-во искривляется (прост.не искрив если выполняется геом. Евклида).

Условия применимости абсолютности прос-ва и времени: 1) скорость тел должна быть гораздо меньше скорости света в вакууме 2) гравит.поле должно быть слабым

7) Закон сохранения энергии — энергия изолированной физической системы сохраняется с течением времени, она может только переходить из одной формы в другую.

Кинетическая энергия — энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек. Часто выделяют кинетическую энергию поступательного и вращательного движения. E=m*v(2)/2

Единица измерения в системе СИ — Джоуль.

Потенциальная энергия  — скалярная физическая величина, характеризующая способность некоего тела (или материальной точки) совершать работу за счет его нахождения в поле действия сил.

Любая физическая система стремится к состоянию с наименьшей потенциальной энергией. Потенциальная энергия упругой деформации характеризует взаимодействие между собой частей тела. Потенциальная энергия в поле тяготения Земли вблизи поверхности приближённо выражается формулой: E_p = mgh,

где E_p — потенциальная энергия тела, m — масса тела, g — ускорение свободного падения, h — высота положения центра масс тела над произвольно выбранным нулевым уровнем. Если кинетическая энергия может быть определена для одного отдельного тела, то потенциальная энергия всегда характеризует как минимум два тела или положение тела во внешнем поле. Кинетическая энергия характеризуется скоростью; потенциальная — взаиморасположением тел. Основной физический смысл имеет не само значение потенциальной энергии, а её изменение.

8) Термодинамика— учение о теплоте и тепловых процессах.

Абсолютная температура- среднее значение кинетич. Энергии одной молекулы. Единица абсолютной температуры - кельвин (К). 1К = 1 °С. Значения абсолютной температуры связаны с температурой по Цельсия шкале (t °С). t (°С)= Т(К) - 273,15 К. Т всегда положительна.

ТД равнов./неравнов. Состояния – это состояния в кот. Температура и давление в разных частях системы одинаковы/разные.

Равновесный процесс — непрерывная последовательность равновесных состояний. Равновесный процесс бесконечно медленный и в природе не наблюдается.

Первое начало ТД: закон сохранения энергии для макротел в общем виде. U=Q+A Внутреннюю энергию можно измерить 2 способами: 1) сообщить количество теплоты; 2) совершить работу над телом.

9) Второе начало термодинамики - принцип, устанавливающий необратимость макроскопических процессов, протекающих с конечной скоростью.

неравновесный процесс — непрерывная последовательность неравновесных состояний. Все процессы в природе неравновесные: 1) теплообмен – обмен энергией без совершения работы (диффузия – переменивание молекул разных типов; хим.реакции; взрыв)

Энтропия – мера (беспорядка) необратимого рассеивания энергии, меры отклонения реального процесса от идеального, определённая как сумма приведённых теплот, она является функцией состояния и остаётся постоянной при обратимых процессах, тогда как в необратимых — её изменение всегда положительно.

Закон возрастания энтропии - энтропия замкнутой системы тел растет с течением времени при любых неравнов.процессах до тех пор пока система не придет в состояние равновесия. С точки зрения ТД прошлое отличается от будущего значение энтропии. В будущем она больше, т.к. она убывать не может в замкнутых системах, в прошлое нельзя вернуться.

Синергетика – теория самоорганизации возникла в 1970-х годах. Самоорганизация – спонтанный переход открытой неравновесной системы от менее к более спонтанным и упорядоченным формам организации. Условия самоорганизации: 1) система должна быть открытой 2) … сильно неравновесной 3) … нелинейной. Точка бифуркации – критическая точка во времени в кот.происходят самоорганизация. После точки бифуркации выбор дальнейшего пути предсказать невозможно, есть неск-ко путей и система их выбирает произвольным образом.

10) Постулаты СТО: Принцип относительности Эйнштейна – все фундаментальные законы природы имеют одинаковый вид во всех ИСО. Исо движется друг относительно друга прямолинейно и равномерно => любую ИСО можно считать покоящейся.

Принцип постоянства скорости света -  скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех ИСО. Скорость света в СТО занимает особое положение. Это предельная скорость передачи взаимодействий и сигналов из одной точки пространства в другую. В последующее время СТО была подкреплена экспериментальными данными, полученными при изучении движения быстрых частиц в ускорителях, атомных процессов, ядерных реакций.

Фотон — частицы из которых состоит свет. Это безмассовая частица, способная существовать только двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона также равен нулю. Фотоны являются переносчиками электромагнитного взаимодействия, таким образом обеспечивая взаимодействие, например, между двумя электрическими зарядами.

11) Соотношения неопределённостей – фундаментальные соотношения квантовой механики, устанавливающие предел точности одновременного определения так называемых дополнительных физических величин, характеризующих систему (например, координаты и импульса). В упрощённой формулировке эти соотношения утверждают, что дополнительные физические величины не могут быть одновременно точно определены. Неопределённостей соотношения являются следствием двойственной, корпускулярно-волновой природы частиц материи, отражением вероятностной (статистической) сути квантовой механики.     Неопределённостей соотношения имеют вид неравенств, например,  x p > h = h/2 , где  x – неопределённость координаты (частицы или системы),  p – неопределённость её импульса, а h = 6^.10^-34 Дж^.с - постоянная Планка. Отсюда видно, что произведение неопределённостей координаты и импульса не может быть меньше h, и никаким усовершенствованием методов наблюдения нельзя преодолеть этот рубеж. Увеличение точности определения координаты неизбежно ведёт к потере точности определения импульса. Предельная точность одновременного определения координаты и импульса даётся соотношением  x· p h.

Другая важная пара дополнительных физических величин – энергия Е и время t. Соотношение неопределённостей для них имеет вид  Е· t > h. Это соотношение для релятивистских системы или частиц (двигающихся со скоростью близкой к скорости света с) может быть получено из соотношения неопределённостей для координаты и импульса простым преобразованием:  x/с· pс =  t Е > h. Для того, чтобы определить энергию частицы (системы) с точностью  Е,необходимо проводить измерения в течение промежутка времени  t > h/ Е.  Две частицы взаимодействуют, обмениваясь с нарушением баланса энергии на величину  Е виртуальным (ненаблюдаемым) переносчиком взаимодействия, существующим в течение времени  t < h/ Е.

12) Корпускулярно-волновой дуализм - важнейшее универсальное свойство природы, заключающееся в том, что всем микрообъектам присущи одновременно и корпускулярные и волновые характеристики. Так, напр., электрон, нейтрон, фотон в одних условиях проявляются как частицы, движущиеся по классич. траекториям и обладающие определ. энергией и импульсом, а в других - обнаруживают свою волновую природу, характерную для явлений интерференции и дифракции частиц. В качестве первичного принципа К.-в. д. лежит в основе квантовой механики и квантовой теории поля.

Французский ученый Луи де Бройль, осознавая существующую в природе симметрию и развивая представления о двойственной корпускулярно-волновой природе света, выдвинул в 1923 году гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Он утверждал, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду корпускулярными обладают также волновыми свойствами.

Согласно де Бройлю, с каждым микрообъектом связываются, с одной стороны, корпускулярные характеристики — энергия E и импульс p, а с другой стороны — волновые характеристики —частота и длина волны.

13) Резерфорд предположил, что атом устроен подобно планетарной системе. Как вокруг Солнца на больших расстояниях от него обращаются планеты, так электроны в атоме обращаются вокруг атомного ядра. Радиус круговой орбиты самого далекого от ядра электрона и есть радиус атома. Такая модель атома была названа планетарной моделью.

Планетарная модель атома объясняет основные закономерности рассеяния заряженных частиц.

Так как большая часть пространства в атоме между атомным ядром и обращающимися вокруг него электронами пуста, быстро заряженные частицы могут почти свободно проникать через довольно значительные слои вещества, содержащие несколько тысяч слоев атомов.

При столкновениях с отдельными электронами быстрые заряженные частицы испытывают рассеяние на очень большие углы, так как масса электрона мала. Однако в тех редких случаях, когда быстрая заряженная частица пролетает на очень близком расстоянии от одного из атомных ядер, под действием силы электрического поля атомного ядра может произойти рассеяние заряженной частицы на любой угол до 180°.

Модель атома Бора — полуклассическая модель атома, предложенная Нильсом Бором в 1913 г. За основу он взял планетарную модель атома, выдвинутую Резерфордом. Но электрон в модели Резерфорда, двигаясь вокруг ядра, должен был бы излучать непрерывно, и очень быстро, потеряв энергию, упасть на ядро. Чтобы преодолеть эту проблему Бор ввел допущение, суть которого заключается в том, что электроны в атоме могут двигаться только по определенным (стационарным) орбитам, находясь на которых они не излучают, а излучение или поглощение происходит только в момент перехода с одной орбиты на другую. Причем стационарными являются лишь те орбиты, при движении по которым момент количества движения электрона равен целому числу постоянных Планка.

14) Галактика — гравитационно-связанная система из звёзд, межзвёздного газа, пыли и тёмной материи. Все объекты в составе галактик участвуют в движении относительно общего центра масс.

Галактики — чрезвычайно далёкие объекты, расстояние до ближайших из них принято измерять в мегапарсеках, а до далёких — в единицах красного смещения z.

В основе современной космологии лежат представления об однородности и изотропности Вселенной: во Вселенной нет каких-либо выделенных точек и направлений, т.е. все точки и направления равноправны. Это утверждение об однородности и изотропности Вселенной часто называют космологическим постулатом. В теории однородной изотропной Вселенной оказываются возможными две модели Вселенной: открытая и замкнутая. В открытой модели кривизна трехмерного пространства отрицательна или (в пределе) равна нулю, Вселенная бесконечна; в такой модели рассотяния между скоплениями галактик со временем неограниченно возрастают. В замкнутой модели кривизна пространства положительна, Вселенная конечна (но так же безгранична, как и в открытой модели); в такой модели расширение со временем сменяется сжатием. На основании имеющихся наблюдательных данных нельзя сделать никакого выбора между открытой и замкнутой моделями. Эта неопределнность никак не сказывается на общем характере прошлого и современного расширения, но влияет на возраст Вселенной (длительность расширения) - величину не достаточно определенную по данным наблюдений. В моделях однородной изотропной Вселенной выделяется ее особое начальное состояние - сингулярность. Это состояние характеризуется огромной плотностью массы и кривизной пространства. С сингулярности начинается взрывное, замедляющееся со временем расширение. Значение постоянной Хаббла определяет время, истекшее с начала расширения Вселенной, которое сейчас оценивается в 10-20 млрд. лет. Закон Хаббла (закон всеобщего разбегания галактик) — эмпирический закон, связывающий красное смещение галактик и расстояние до них линейным образом.

История космологии: Начало 20 столетия - уплощенный `остров' или Вселенная Капетина -

В начале двадцатого столетия, было повсеместно признано, что наша Галактика является изолированным объектом дискообразной формы. Но чем являются спиральные туманности, подобные M31 (Андромеда) - находятся ли они внутри или снаружи Млечного пути? Иммануил Кант предположил, что они являются другими `островами' Вселенной.

1912г Слифер (Slipher) - красные смещения спиральных туманностей - Слифер измерил спектры туманностей, и показал, что многие туманности имели Допплеровские смещения, то-есть, частота света подверглась воздействию скорости источника (также как изменяется частота звука у проходящего поезда). К 1924г, были измерены 41 туманность, и 36 из них оказались удаляющимися.

1918г Шапли (Shapley) - измерение расстояния с использованием переменных звезд: - Ключевой прогресс в Космологии достигнут с развитием средств измерения расстояний до туманостей. Шапли воспользовался Цефеидами, яркими звездами, которые пульсируют с регулярными интервалами от нескольких дней до месяца. Период их переменности коррелирует с их абсолютной светимостью, которую ему удалось калибровать по соседнему Большому Магеллановому Облаку.

1923-29г Хаббл - пропорционаьность между скоростью и расстоянием: Хабблу удалось разрешить Цефеиды в M31 (галактика Андромеды) с помощью телескопа с разрешением 100" Mt Wilson. Он провел новое измерение расстояний используя самые яркие звезды в более удаленных галактиках. Он установил отношение этих измерений с туманностью Слифера и установил пропорциональность между скоростью v и расстоянием d, то есть, закон Хаббла v=Hd. Постоянная пропорциональности H называется постоянной Хаббла (самим Хабблом она была значительно переоценена).

1964 Пензиас & Вильсон - Космическое микроволновое фоновое излучение: Работая в лаборатории Бела с антенной-рупором (7.35 см), Пензиас & Вильсон случайно открыли изотропный фон в радиодиапазоне, реликт, оставшийся от изначального ядра. Это космическое микроволновое фоновое излучение является ключевым свидетельством для модели Горячего Большого взрыва. Температура этого чернотельного излучения составляет сегодня по данным измерений T = 2.73K (то-есть, является достаточно холодным -270C).

1986г Де Лапарен, Геллер & Хачура - крупномасштабная структура, сверхскопления и полости: Исследование галактик с большими красными смещениями показало существование общирных пузырей, волокон и пластов в масштабах от 25 МПс до 100 МПс. Последующее исследование галактик предоставило детальную информацию о распределении крупномасштабных структур. исследование радиогалактик и квазаров показало гомогенность (или однородность) достигаемую в масштабах нескольких сотен Мегапарсек (то есть, около миллиарда световых лет).

15) Непосредственными теоретическими знаниями,на которые опирался Ньютон, были не только закон инерции тел, открытый Галилеем, и законы движения планет, открытые Кеплером, но также формула центростремительной силы, полученная Гюйгенсом. Последняя формула дала Ньютону ключ для объяснения того, каким образом могло возникнуть движение планет по эллиптическим орбитам. Ньютон пришел к выводу, что для полного объяснения этого движения достаточно допустить существование такой же силы, как и центростремительная сила Гюйгенса. Эта сила превращает прямолинейный путь планеты, совершаемый по инерции, в путь криволинейный, эллиптический. В качестве примера эллиптического движения Ньютон рассматривает движение Луны вокруг Земли. Гениальность Ньютона сказалась в том, что ему пришла мысль, не есть ли центростремительная сила, отклоняющая прямолинейное инерционное удаление Луны от Земли, та же самая сила, которая заставляет всякое брошенное вверх или лишенное подпорки тело падать на Землю по направлению к центру Земли. Но если это так, если притяжение Земли не прекращает своего действия на расстоянии, отделяющем Луну от Земли, то имеются основания думать, что это действие принадлежит всякому телу и проявляется по отношению ко всякому другому телу, как бы оно ни было удалено от первого. Всеобщее значение этого закона подтверждал такой важный факт, как подчинение движения всех планет Солнечной системы законам Кеплера. Законы эти, как показал Ньютон, могут быть все выведены, в качестве следствия, из закона всемирного тяготения, который гласит, что любые две материальные частицы взаимно притягивают друг друга с силой прямо пропорциональной массам этих частиц и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Закон всемирного тяготения, изложенный Ньютоном в ≪Математических началах натуральной философии≫ (1686), стал основой всей небесной механики. Последствия открытия этого закона были неисчислимы. Закон Ньютона дал возможность решить громадное число вопросов и задач, казавшихся недоступными и неразрешимыми астрономам доньютоновской эпохи. На основе закона Ньютона были определены относительные массы Солнца и планет, их плотности, а также пути, проходимые в первую секунду свободно падающими на их поверхность телами. Было дано объяснение явлений сжатия у полюсов не только Юпитера, но и Земли. Были объяснены и явления морских и океанических приливов и отливов, которые оказались следствием соединенного действия на Землю притяжения Луны и Солнца. Впервые был объяснен ряд важнейших, частично известных уже древним, но не объясненных ими неравенств в движении Луны: эвекция, вариация и годичное уравнение. Впервые было дано физическое объяснение открытого еще Гиппархом явления прецессии, которое есть результат гравитационного действия, производимого Солнцем и Луной на слегка сжатую у полюсов и потому не во всех своих точках равномерно подверженную действию этих тел Землю. Применение закона всемирного тяготения к движению комет вокруг Солнца положило основание теории

кометных орбит и предвычислению их появления вблизи Земли и Солнца. Так велики были успехи, достигнутые Ньютоном в области космологии. Неизмеримо отставали от них воззрения Ньютона по вопросам космогонии. Огромным успехам небесной механики на протяжении ее развития от Кеплера до Ньютона не соответствовал, однако, уровень философского осознания новой астрономической картины мира. ≪Коперник в начале рассматриваемого нами периода, —писал по этому поводу Ф. Энгельс, —дает отставку теологии; Ньютон завершает этот период постулатом божественного первого толчка≫1. По мысли Ньютона, одна небесная механика, без допущения творчества и вмешательства бога, не может объяснить процесс, посредством которого возник нынешний мировой порядок. Законом тяготения объясняется наблюдаемое движение планет и комет по орбитам ≪постоянного рода и положения≫2, но происхождение этих устойчивых движений механика объяснить не может. Необъяснимо, по мнению Ньютона, бросающееся в глаза различие между почти круговым движением планет3 и ≪весьма эксцентрическим≫4 движением комет, описывающих в пространстве сильно вытянутые эллипсы или даже параболы и гиперболы. Только ≪Высшая Разумная сила≫, по Ньютону, могла быть причиной такого разнообразия, с одной стороны, и такого ≪изящнейшего соединения Солнца, планет и комет≫ в одну стройную систему,—с другой. Огромные, неизмеримые по тому времени, расстояния между звездами Ньютон считал явным указанием на вмешательство божественной силы с той целью, чтобы ≪системы неподвижных звезд от своего тяготения не падали друг на друга≫5. Даже особенности движения планет не могут, по мнению Ньютона, быть исчерпывающе объяснены на основе механики. Закон тяготения объясняет возмущения в движении планет, объясняет центростремительное ускорение планет, в силу которого планеты ≪падают≫ на Солнце, но закон тяготения не может объяснить, откуда взялось движение планет, которое стремится удалить планету по касательной к орбите. Это движение, складываясь с центростремительным, приводит к орбитальному движению ее вокруг Солнца.

16) Согласно теории “великого объединения”, во Вселенной при температуре порядка 1027 Кельвинов и больше было поле (его называют скалярным полем), которое обладало свойствами вакуума, рассмотренными нами в разделе “Гравитация пустоты”. В частности, у этого поля было огромное “отрицательное давление” — натяжение, равное плотности энергии самого поля. Такое поле получило название “ложного вакуума”. Отличие его от истинного вакуума, помимо всего прочего, в том, что соответствующая плотность “ложного вакуума” фантастически огромна — около 1074 г/см3. Мы знаем, что плотности вакуума соответствует космологическая постоянная в уравнениях тяготения Эйнштейна. В ту эпоху такая постоянная (ее можно назвать вслед за “ложным вакуумом” — “ложной постоянной”) также была огромна. В начале расширения, при временах меньше 10-34 секунды, температура во Вселенной была выше 1027 кельвинов. Плотность “ложного вакуума” была 1074 г/см3, но плотность горячих реальных частиц и античастиц обычной материи была еще выше. Поэтому тогда никак не проявлялись гравитационные свойства “ложного вакуума” и расширение Вселенной проходило по обычным законам. В ходе расширения плотность обычной материи уменьшалась и при 10-34 секунды после начала расширения сравнялась с плотностью “ложного вакуума”. Мы уже видели в разделе “Гравитация пустоты”, насколько необычны гравитационные проявления вакуума. Его гравитация вместо притяжения вызывает отталкивание. Так случилось и в “эпоху 10-34” секунды. Гравитационное отталкивание вакуума заставляет мир расширяться ускоренно. Плотность “ложного вакуума” постоянна, она не уменьшается со временем, поэтому ускорение расширения тоже постоянно. Скорость расширения (скорость удаления друг от друга двух произвольных элементов среды) непрерывно нарастает (вместо затухания с течением времени, как это имеет место без гравитации вакуума под действием тяготения обычной материи), и очень быстро все размеры во Вселенной невероятно растягиваются и становятся огромными. Эта стадия ускоренного расширения получила название “раздувающейся” Вселенной. За период с 10-34 секунды по 10-32 секунды с начала расширения все размеры во Вселенной увеличились в 1050 раз? Но состояние “раздувающейся” Вселенной неустойчиво. Температура и плотность обычной материи стремительно уменьшаются при таком расширении. Вселенная становится переохлажденной. Плотность обычной материи становится совершенно пренебрежимой по сравнению с плотностью “ложного вакуума”. В это время становится возможным фазовый переход из состояния “ложного вакуума” с огромной плотностью, в конце концов, в состояние, когда вся плотность массы (и соответствующая плотность энергии) “ложного вакуума” переходит в плотность массы обычной горячей материи, а плотность истинного вакуума равна нулю или очень мала. Это означает, это из энергии, заключенной прежде в “ложном вакууме”, возникает огромное количество частиц и античастиц обычной материи, обладающих большой энергией. Вселенная вновь разогревается до температуры около 1027 Кельвинов.

17) Геометрия плоской Вселенной такая же, как геометрия плоского стола, то есть параллельные линии остаются параллельными и нигде не пересекаются. В чём отличие, чем отличается от плоского стола? Тем, что если у меня есть две параллельные линии... например, пошло два луча света, параллельные друг другу... Вселенная расширяется, поэтому, хотя они параллельные, два луча света, они удаляются друг от друга за счет того, что вся Вселенная расширяется. Поэтому сказать так — что геометрия плоского стола, — это не до конца правильно. Вселенная является кривой в четырехмерном смысле. В трехмерном смысле она является плоской.

Замкнутая Вселенная похожа геометрическими свойствами на свойства поверхности сферы. То есть если у меня есть две параллельные линии на экваторе, то они пересекаются на северном и южном полюсе. Параллельные линии могут пересекаться. А мы как бы живем на поверхности сферы, как такая блоха, которая ползет по глобусу. Но тоже аналогия поверхностная — в двух смыслах. Наша Вселенная, она как бы трехмерная сфера в четырехмерном пространстве. Приходится картинки рисовать, а в действительности только аналогии... И, кроме того, она расширяется. Если мы захотим пройти от экватора до северного полюса, то нам времени не хватит — такая Вселенная может сколлапсировать, или мы не дойдем, потому что она слишком быстро расширяется.

Открытая Вселенная похожа по своим свойствам на свойства гиперболоида, то есть если у горловины гиперболоида я пущу две параллельные прямые, то они начнут расходиться и никогда не встретятся.

18) Реликтовое излучение (или космическое микроволновое фоновое излучение)— космическое электромагнитное излучение с высокой степенью изотропности и со спектром, характерным для абсолютно чёрного тела с температурой 2,725 К.

Фотоны постоянно взаимодействовали с остальными частицами плазмы, испытывая с ними упругие столкновения и обмениваясь энергией. Таким образом, излучение находилось в состоянии теплового равновесия с веществом, а его спектр соответствовал спектру абсолютно чёрного тела.

По мере расширения Вселенной космологическое красное смещение вызывало остывание плазмы, и на определённом этапе для электронов стало энергетически предпочтительней, соединившись с протонами (ядрами водорода) и альфа-частицами (ядрами гелия), сформировать атомы. Этот процесс называется рекомбинацией. Это случилось при температуре плазмы около 3000 К и примерном возрасте Вселенной 400 000 лет. С этого момента фотоны перестали рассеиваться теперь уже нейтральными атомами и смогли свободно перемещаться в пространстве, практически не взаимодействуя с веществом. Наблюдаемая сфера, соответствующая данному моменту, называется поверхностью последнего рассеяния. Это — самый удалённый объект, который можно наблюдать в электромагнитном спектре.

В результате дальнейшего расширения Вселенной температура излучения снизилась и сейчас составляет 2,725 К.

19) Теория горячей Вселенной  была развита в работах Алфера, Бете и Гамова (1948), рассмотревших состояние вещества, при котором плотность излучения намного больше плотности вещества. Их идея состояла в получении через ядерные реакции наблюдаемый в настоящее время химический состав вещества. Фактически они предсказали наличие реликтового микроволнового излучения с T~ 5 K, оставшегося от эпохи, когда горячее вещество (плазма) было непрозрачно для излучения и вещество находилось в состоянии термодинамического равновесия с излучением. Открытие микроволнового фонового (реликтового) излучения в 1967 г. не оставило сомнений в правильности концепции горячей Вселенной.

17) В классической общей теории относительности может существовать много разных видов искривленного пространства-времени, и все они отвечают разным начальным состояниям Вселенной. Зная начальное состояние нашей Вселенной, мы знали бы целиком всю ее историю. Аналогично в квантовой теории гравитации возможно много разных квантовых состояний Вселенной, и точно так же, зная, как вели себя в ранние времена искривленные евклидовы четырехмерные пространства в сумме по историям, мы могли бы определить квантовое состояние Вселенной.

20) Лептоны

Лептоны могут, как иметь электрический заряд, так и не иметь его, но спин у всех у них равен Ѕ. Среди представителей этой группы частиц наиболее известен электрон, первая из открытых элементарных частиц. Как и все остальные лептоны, электрон, по-видимому, является элементарным (в физическом смысле этого слова) объектом: насколько сейчас известно, он не содержит каких-то других структурных единиц.

Другой хорошо известный лептон - нейтрино. Нейтрино являются наиболее распространенными частицами по Вселенной, которую наглядно можно представить безбрежным нейтринным морем, где изредка встречаются острова в виде обычных атомов. Но, несмотря на такую распространенность, изучать нейтрино очень сложно. Это обусловлено тем, что оно не участвуют ни в сильном, ни в электромагнитном взаимодействиях. Зато, нейтрино способно проникать через вещество, как будто оно не представляет никакой преграды.

20) Суть кварковой модели

Основная идея этой теории очень проста. Все адроны построены из более мелких частиц, называемых кварками. Кварки могут соединяться друг с другом одним из двух возможных способов: либо тройками, либо парами кварк - антикварк. Из трех кварков состоят сравнительно тяжелые частицы — барионы, а более легкие пары кварк - антикварк образуют мезоны.

Частицы - переносчики взаимодействий

Перечень известных частиц не исчерпывается выше перечисленными - лептонами и адронами. Например, не упоминается фотон - он не подходит по свойствам к вышеперечисленным частицам, а поэтому он и ему подобные образуют еще один тип частиц, которые обеспечивают четыре фундаментальных взаимодействия, т.е. образуют своего рода "клей", не позволяющий миру распадаться на части.

Переносчиком электромагнитного взаимодействия выступает фотон, сильного взаимодействия - уже упомянутые глюоны.

Переносчики слабого взаимодействия три частицы - W ± и Z° бозоны. Они были открыты лишь в 1983 г. Радиус слабого взаимодействия чрезвычайно мал, поэтому его переносчиками должны быть частицы с большими массами покоя. В соответствии с принципом неопределенности время жизни частиц с такой большой массой покоя должно быть чрезвычайно коротким - всего лишь около 10-26.

Высказывается мнение, что возможно существование и переносчика гравитационного поля - гравитона.

21) Фундаментльные взаимодействия — качественно различающиеся типы взаимодействия элементарных частиц и составленных из них тел.

На сегодня достоверно известно существование четырех фундаментальных взаимодействий:

-гравитационного

-электромагнитного

-сильного

-слабого

При этом электромагнитное и слабое взаимодействия являются проявлениями единого электрослабого взаимодействия.