- •1.Предмет и цели естествознания
- •2.Наука как процесс познания
- •3.Этапы развития естествознания
- •4.Революции в естествознании и их значение
- •5. Научные картины мира
- •6. Понятия культуры и науки
- •7. Структура естественнонаучного познания
- •8. Понятия метода и методологии
- •9. Уровни и формы научного познания
- •10. Высший уровень первобытного сознания – мифология
- •11. Значение появления магии для первобытного человека
- •12. Историческое развитие письменности и ее значение для развития человечества
- •13.Создание первой естественнонаучной картины мира в древнегреческой культуре
- •14. Развитие естествознания в эпоху Средневековья
- •15.Мегамир:современные астрофизические и космологические концепции
- •16. Модель расширяющейся Вселенной
- •17. Рождение и этапы развития Вселенной
- •18. Образование Солнечной системы
- •19. Рождение и эволюция звезд
- •20. Химия и ее роль в развитии естественнонаучных знаний. Основные задачи химии
- •21. Микромир, макромир, мегамир
- •22. Макромир. Физическая картина мира
- •23.Электромагнитная картина мира
- •24.Микромир. Становление современной физической картины мира
- •25. Современные представления о физическом строении атома
- •25.Современные представления о физическом строении атома
- •26. Квантовые числа, их физический смысл. Строение многоэлектронныхатомов
- •27. Развитие представлений о пространстве и времени. Пространство и время в современной научной картине мира
- •28. Особенности биологического уровня организации материи
- •29. Сущность живого, его основные признаки
- •30. Принципы биологической эволюции. Принципы воспроизводства и развития живых систем. Наследственность,изменчивость, естественный отбор
- •31.Современные проблемы генетики
- •32. Молекулярные основы генетики. Роль днк в передаче наследственной информации. Открытие д. Уотсона и ф. Крика
- •33. Синергетика – теория самоорганизации
- •34.Человек и биосфера
- •35. Взаимовлияние человека и природы. Экологические проблемы и их решение
16. Модель расширяющейся Вселенной
Модель расширяющейся Вселенной описывает сам факт расширения. В общем случае игнорируется, когда и почему Вселенная начала расширяться, то есть теория Большого Взрыва — лишь частный случай модели расширяющейся Вселенной. В основе большинства моделей расширяющейся Вселенной лежит ОТО и её геометрический взгляд на природу гравитации. Изотропно расширяющуюся среду удобно рассматривать в системе координат, расширяющихся вместе с материей. Таким образом, расширение Вселенной формально сводится к изменению масштабного фактора всей координатной сетки, в узлах которой "посажены" галактики. Такую систему координат называют сопутствующей. Начало же отсчёта обычно прикрепляют к наблюдателю.
Единой точки зрения, является ли Вселенная действительно бесконечной или конечной в пространстве и объёме, не существует. Тем не менее, наблюдаемая Вселенная, включающая все местоположения, которые могут воздействовать на нас с момента Большого Взрыва, конечна, поскольку конечна скорость света и существовал Большой Взрыв.
17. Рождение и этапы развития Вселенной
Рождение Вселенной
В соответствии с данными космологии, Вселенная возникла в результате взрывного процесса, получившего название Большой взрыв, произошедшего около 14 млрд лет назад. Теория Большого взрыва хорошо согласуется с наблюдаемыми фактами (например, расширением Вселенной и преобладанием водорода) и позволила сделать верные предсказания, в частности, о существовании и параметрах реликтового излучения.
В момент Большого взрыва Вселенная занимала микроскопические, квантовые размеры.
В соответствии с инфляционной моделью, в начальной стадии своей эволюции Вселенная пережила период ускоренного расширения (инфляции). Предполагается, что в этот момент Вселенная была «пустой и холодной» (существовало только высокоэнергетическое скалярное поле), а затем заполнилась горячим веществом, продолжавшим расширяться.
Переход энергии в массу не противоречит физическим законам, например, рождение пары частица-античастица из вакуума можно наблюдать и сейчас в некоторых научных экспериментах.
О причинах Большого взрыва выдвинуто несколько гипотез. В соответствии с одной из них, взрыв порождён флуктуацией вакуума. Причина флуктуации — квантовые колебания, которые испытывает любой объект на квантовом уровне; вероятность крупной флуктуации низка, но отлична от нуля. В результате флуктуации вакуум вышел из состояния равновесия (см. туннельный эффект) и перешёл в новое состояние с меньшим энергетическим уровнем (что привело к выделению энергии).
Другая гипотеза, оперирующая в терминах теории струн, предполагает некое внешнее по отношению к нашей Вселенной событие, например, столкновение бран в многомерном пространстве.
Некоторые физики допускают возможность множественности подобных процессов, а значит и множественность вселенных, обладающих разными свойствами. Тот факт, что наша Вселенная приспособлена для образования жизни может объясняться случайностью — в «менее приспособленных» вселенных просто некому это анализировать (см. Антропный принцип и текст лекции «Инфляция, квантовая космология и антропный принцип»). Ряд учёных выдвинули концепцию «кипящей Мультивселенной», в которой непрерывно рождаются новые вселенные и у этого процесса нет начала и конца.
Необходимо отметить, что сам факт Большого взрыва с высокой долей вероятности можно считать доказанным, но объяснения его причин и подробные описания того, как это происходило, пока относятся к разряду гипотез.
Эволюция (этапы)Вселенной
Расширение и остывание Вселенной в первые мгновения существования нашего мира привело к следующему фазовому переходу — образованию физических сил и элементарных частиц в их современной форме.
Доминирующие гипотезы сводятся к тому, что первые 300—400 тыс. лет Вселенная была заполнена только ионизированным водородом и гелием. По мере расширения и остывания Вселенной они перешли в стабильное нейтральное состояние, образовав обычный газ. Предположительно через 500 млн лет. зажглись первые звёзды, а сгустки вещества, образовавшиеся на ранних стадиях благодаря квантовым флуктуациям, превратились в галактики.
В результате термоядерных реакций в звёздах были синтезированы более тяжёлые элементы (вплоть до углерода). Во время взрывов сверхновых звёзд образовались ещё более тяжёлые элементы. В молодых галактиках процесс образования и гибели звёзд шёл очень бурно. Чем массивнее звезда, тем быстрее она гибнет и рассеивает бо́льшую часть своего вещества в пространстве, обогащая его разнообразными химическими элементами. После взрывов вещество сгущалось снова, в результате чего зажигались звёзды следующих поколений, вокруг которых образовывались планетные системы. Поэтическая фраза «мы состоим из пепла давно угасших звёзд» полностью соответствует действительности.