Контрольная работа по «Концепция современного естествознания»

     Если  средняя плотность материи во Вселенной меньше некоторой критической  величины или равна ей, то тогда  Вселенная должна быть пространственно  бесконечной. В этом случае современное  расширение Вселенной будет продолжаться всегда.

     В то же время, если плотность материи  во Вселенной больше той же критической  величины, тогда гравитационное поле, порожденное материей, искривляет Вселенную, замыкая ее на себя; Вселенная в  этом случае конечна, хотя и неограниченна, вроде поверхности сферы. Это означает, что, если мы отправимся в путешествие по прямой линии (Подразумевается движение по геодезической линии (длина которой между двумя точками равна кратчайшему расстоянию между ними в искривленном пространстве. Это соответствует прямой линии в евклидовом пространстве).- мы не сможем добраться до какого-то угла Вселенной, а просто вернемся туда, откуда начали свой путь. Гравитационные поля достаточно сильны для того, чтобы в конце концов остановить расширение Вселенной, так что рано или поздно она начнет снова сжиматься к состоянию бесконечно большой плотности»[8, с. 38 – 40]

     «В 1948 г. выходит работа Г. А. Гамова о «горячей вселенной», построенная на теории расширяющейся вселенной Фридмана. По Фридману, вначале был взрыв. Он произошёл одновременно и повсюду во Вселенной, заполнив пространство очень плотным веществом, из которого через миллиарды лет образовались наблюдаемые тела Вселенной — Солнце, звёзды, галактики и планеты, в том числе Земля и всё что на ней. Гамов добавил к этому, что первичное вещество мира было не только очень плотным, но и очень горячим. Идея Гамова состояла в том, что в горячем и плотном веществе ранней Вселенной происходили ядерные реакции, и в этом ядерном котле за несколько минут были синтезированы лёгкие химические элементы. Самым эффектным результатом этой теории стало предсказание космического фона излучения. Электромагнитное излучение должно было, по законам термодинамики, существовать вместе с горячим веществом в «горячую» эпоху ранней Вселенной. Оно не исчезает при общем расширении мира и сохраняется— только сильно охлаждённым — и до сих пор. Гамов и его сотрудники смогли ориентировочно оценить, какова должна быть сегодняшняя температура этого остаточного излучения. У них получалось, что это очень низкая температура, близкая к абсолютному нулю. С учётом возможных неопределённостей, неизбежных при весьма ненадёжных астрономических данных об общих параметрах Вселенной как целого и скудных сведениях о ядерных константах, предсказанная температура должна лежать в пределах от 1 до 10 К. В 1950 году в одной научно-популярной статье Гамов объявил, что скорее всего температура космического излучения составляет примерно 3 К. Двумя самыми важными наблюдательными подтверждениями этой теории является обнаружение реликтового излучения, предсказанного теорией, и объяснение наблюдаемого соотношения между относительной массой водорода и гелия в природе.»[11, с.32] 

     В 1964 американские радиоастрономы А. Пензиас и Р. Вилсон открыли космический фон излучения и измерили его температуру. Oна оказалась равной именно 3 К. Это было самое крупное открытие в космологии со времён открытия Хабблом в 1929 году общего расширения Вселенной. Теория Гамова была полностью подтверждена. В настоящее время это излучение носит название реликтового; термин ввёл советский астрофизик И. С. Шкловский.

     В работах Зельдовича по космологии основное место занимала проблема образования крупномасштабной структуры Вселенной. Ученый исследовал начальные стадии расширения Вселенной. Вместе с сотрудниками построил теорию взаимодействия горячей плазмы расширяющейся Вселенной и излучения, создал теорию роста возмущений в «горячей» Вселенной в ходе космологического расширения, рассмотрел некоторые проблемы, связанные с возникновением галактик в результате гравитационной неустойчивости этих возмущений; показал, что возникающие образования высокой плотности, которые являются, вероятно, протоскоплениями галактик, имеют плоскую форму. Ряд предсказанных Зельдовичем эффектов получили экспериментальное подтверждение. В последние годы были открыты гигантские пустые области во Вселенной, окруженные сгущениями галактик, и обнаружено понижение яркостной температуры реликтового радиоизлучения в направлениях на скопления галактик с горячим межгалактическим газом (эффект Зельдовича – Сюняева).

     «Нельзя ли использовать некоторые свойства элементарных частиц для выяснения физической сущности тех или иных процессов космического порядка? В частности, закономерностей эволюции материи во Вселенной?

     Эта попыток была предпринята сотрудником Ереванского физического института Р.М.Мурадяном. Р. М. Мурадян попытался выявить более тесную зависимость между свойствами космических объектов и свойствами одного из классов элементарных частиц - так называемых адронов.

     В современной физике все элементарные частицы, на основе некоторых весьма общих соображений, делятся на три  основных класса. Первый класс включает в себя фотон - порцию электромагнитного излучения, второй - электрон и нейтрино, третий класс - класс адронов, самый многочисленный, их известно сейчас несколько сотен. К нему относятся сильно взаимодействующие частицы, в частности, протон, нейтрон и мезоны - частицы с массами, промежуточными между массами электрона и протона. Значительная часть адронов - нестабильные частицы с временем жизни от 10 в минус 8 до 10 в минус 23 секунды. Особо короткоживущие адроны получили название резонансов.

     Согласно  гипотезе Мурадяна, Метагалактика образовалась в результате распада сверхтяжёлого суперадрона с массой 10⁵⁶ . Это и был тот первоатом, тот сверхплотный сгусток материи, который дал начало нашей Вселенной. Его распад на более мелкие адроны привёл к образованию протоскоплений галактик, а последующие распады на адроны с ещё меньшими массами - к образованию галактик. Следующим этапом был распад на адроны с массами, меньшими 10³⁴. Дальнейшие распады, по мысли Мурадяна, должны были привести к образованию диффузного облака, внутри которого в результате конденсации вещества сначала возникли сгущения - протозвёзды, а затем процесс образования звёзд протекал в соответствии с обычной классической схемой. Однако за то время, которое отделяет от работ Мурадяна, была создана теория инфляционной Вселенной, которая фактически снимает вопрос о начальной сингулярности.

     Стоит только отметить, что если в обычной  классической картине образования  космических объектов диффузная  среда, из которой они формируются, состоит из водорода и гелия, то в схеме Мурадяна она может иметь различный химический состав, зависящий от особенностей распада предшествующих ей объектов. А это, в частности, значит, что тяжёлые химические элементы могут возникать не только за счёт взрывов сверхновых звёзд, как принято считать в классической астрофизике, но и в результате деления ещё более тяжёлых частиц. Это обстоятельство весьма существенно, так как классическая теория происхождения тяжёлых элементов встречается с рядом серъёзных трудностей.

     Вообще, по мысли Мурадяна, в природе существуют две формы материи - адронная и ядерная. Исходным объектом для образования Метагалактики является сверхтяжёлый суперадрон. Спины подобных частиц связаны с их массами законом 3/2. Иными словами, суперадроны - двумерные, плоские образования. По мнению Мурадяна, они представляют собой комбинации шести кварков (гипотетических фундаментальных частиц с дробными электрическими зарядами, из которых могут быть построены все основные элементарные частицы ), расположенных чрезвычайно близко друг к другу.

     Однако  в цепи последовательных распадов плоских  адронов наступает момент своеобразного  фазового перехода от адронной формы  к ядерной. Это происходит тогда, когда в результате распадов начинают возникать объекты с массами порядка 10³³ и меньше. При таком переходе кварки перегруппировываются по три, образуя обычные частицы. У возникающих при этом космических объектов моменты связаны с массами уже законом 4/3. Следовательно, подобные объекты являются уже не плоскими, а сферическими. По своему же физическому состоянию - эти объекты типа нейтронных звёзд, однако обладающие намного большими, колоссальными моментами. Их распад и приводит к образованию диффузных облаков, из которых в дальнейшем и могут формироваться звёзды.

     Если  гипотеза Мурадяна верна и Метагалктика действительно возникла в результате распада суперадрона, то она обязательно должна обладать собственным вращением. Так что открытие вращения Метагалактики явилось бы если и не подтверждением модели Мурадяна, то во всяком случае важным свидетельством в её пользу.

     Иногда  высказывается мысль о том, что  вообще любые космогонические модели, а гипотеза Мурадяна относится к  их числу, являются чисто умозрительными, поскольку они не могут быть проверены  наблюдениями.

     Однако  соображения подобного рода нельзя признать убедительными. Современная космогония стоит на прочной наблюдательной основе. Современные, более мощные и совершенные, средства астрономических исследований позволяют непосредственно наблюдать и изучать всё более удалённые космические объекты. А, как известно, чем дальше расположен тот или иной космический объект, тем в более глубоком прошлом мы его наблюдаем.»[11, с.56] 
 
 
 
 
 
 

     Литература 

1. Карнап  Р. Философские основания физики.- М.: Гардарики, 2003.- 390 с.
2. Князева Е.Н. , Курдюков С.П. Основания синергетики.- СПб.: Алетея, 2002.- 414 с.
3. Комаров В.Н. Тайна пространства и времени. – М.: Вече, 2000.- 343 с.
4. Найдыш, В.М.  Концепции современного естествознания : Учебник- 3-е изд., испр. и доп. - М: Альфа -М; ИНФРА - М, 2008. - 704 с.
5. Павлов А.Ю. Хрестоматия по дисциплине «Концепции современного естествознания». Ч.1. – Рубцовск, 2006.- 46 с.
6. Пригожин И., Стенгерс И.Время, Хаос и Квант.- М.: Мир, 1994.-266 с.
7. Рузавин, Г.И.  Концепции современного естествознания: Учеб. пособие. - М.: Гардарики, 2006. - 303 с.
8. Спасский Б.И. История физики .Т.2.- М.: Высш. шк., 1977. – 309 с.
9. Спиркин, А.Г.  Философия: Учебник - М.: Гардарики, 2009. - 736 с.
10. Хакен  Г. Синергетика.- М: Мир, 1980.- 404 с.
11. Шкловский И.С. Вселенная, жизнь, разум.- М.: Наука, 1974 – 437 с.