Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Волгоградский государственный

социально-педагогический университет»

(ФГБОУ ВПО «ВГСПУ»)

Факультет «Математики, информатики и физики»

Реферат

по дисциплине « Естественно-научная картина мира»

Тема : «Концепция инфляции и современный сценарий

происхождения вселенной ».

Самое удивительное в природе

это - то, что мы можем ее понять.

А. Эйнштейн.

Чем постижимей становится

Вселенная, тем она кажется

бессмысленней.

С. Вайнберг.

Выполнила:

Макеева Мария

МИФ ИНБ-11(1).

Волгоград 2012.

Содержание.

1 Введение……………………………………………………………….3

2. Основные концепции космологии…………………………………..4

3. Проблемы космологии……………………………………………….7

4. Пересмотр теории ранней Вселенной……………………………….9

5. Новая инфляционная теория………………………………………...10

6. Хаотическая инфляция………………………………………………10

7. Экспоненциальное расширение…………………………………….14

8. Модель Большого Взрыва…………………………………………..14

9. Реликтовое излучение……………………………………………….16

10. Сценарий развития Вселенной после Большого Взрыва………...18

11. Модель раздувающейся Вселенной……………………………….20

12. Небо в крапинку…………………………………………………….22

13. Вечная и бесконечная……………………………………………...24

14. Заключение………………………………………………………....28

15. Используемые источники………………………………………....29

Введение.

Человек с давних пор интересовался устройством Вселенной. Звезды притягивали к себе наших предков, заставляли смотреть

на них с удивлением и трепетом. Физика добилась больших успехов в изучении макроскопических и микроскопических свойств природы, однако понимание и объяснение свойств Вселенной в целом происходило не так уверенно. Извечные вопросы, которые всегда волновали человечество, во многом не разрешены и до сих пор. Как возникли звезды, планеты, вся Вселенная? Как развивалась эта Вселенная в прошлом, куда движется в настоящем и что ждет её в будущем? На некоторые вопросы мы можем ответить уже сейчас, другие ждут своего ответа. Но каждый шаг вперёд ставит также и новые вопросы, раздвигая области неведомого. Сколько вещества во Вселенной? Существуют ли во Вселенной другие виды материи? Неизвестна природа странных объектов, излучающих фантастическое количество энергии из дальнего Космоса. И так далее… Тем не менее к настоящему времени сложились определенные научные представления о происхождении и эволюции Вселенной.

Основные концепции космологии.

Вселенная самая крупная материальная система. Её происхождение интересует людей ещё с древних времён. Вначале Вселенная была «безвидна и пуста» (Быт.,1,2),- так сказано в Библии. Вначале был вакуум - уточняют современные физики. Каковы же истоки происхождения Вселенной? Как она развивается? Какова её структура? На эти и другие вопросы пытались ответить ученые разных времён. Однако даже крупнейшие достижения естествознания XX в. не дают полностью исчерпывающие ответы. В этой связи нельзя не вспомнить слова известного поэта М. Волошина: « Мы, возводя соборы космогоний, Не внешний в них отображаем мир, А только грани нашего незнания». Тем не менее принято считать, что основные положения современной космологии – науки о строении и эволюции Вселенной – начали формироваться после создания в 1917 году А.

Эйнштейном первой релятивистской модели, основанной на теории гравитации и претендовавшей на описание всей Вселенной. Эта модель характеризовала стационарное состояние Вселенной и, как показали астрофизические наблюдения, оказалась неверной.

Важный шаг в решении космологических проблем сделал в 1922 году профессор Петроградского университета А. А. Фридман (1888 – 1925). В результате решения космологических уравнений он пришел к выводу: Вселенная не может находиться в стационарном состоянии – она должна расширяться или сужаться.

Следующий шаг был сделан в 1924 году, когда в обсерватории Маунт Вилсон в Калифорнии американский астроном Э. Хаббл (1889 – 1953) измерил расстояние до ближайших галактик (в то время называемых туманностями) и открыл тем самым мир галактик. В 1929 году в той же обсерватории Э. Хаббл по красному смещению линий в спектре излучения галактик экспериментально подтвердил теоретический вывод А.А. Фридмана о расширении Вселенной и установил эмпирический закон – закон Хаббла: скорость удаления галактики V прямо пропорциональна расстоянию r до неё, т. е. V=Hr Где H – постоянная Хаббла.   С течением времени постоянная Хаббла постепенно уменьшается – разбегание галактик замедляется. Но такое уменьшение за наблюдаемый промежуток времени ничтожно мало. Обратной величиной постоянной Хаббла определяется время жизни (возраст) Вселенной. Из результатов наблюдения следует, что скорость разбегания галактик увеличивается примерно на 75км/с на каждый миллион парсек. При данной скорости экстраполяция к прошлому приводит к выводу: возраст Вселенной составляет примерно 15млрд лет, а это означает, что вся Вселенная 15млрд лет назад была сосредоточена в очень маленькой области. Предполагается, что в то время плотность вещества Вселенной была сравнима с плотностью атомного ядра, и вся Вселенная представляла собой огромную ядерную каплю. По какой-то причине ядерная капля оказалась в неустойчивом состоянии и взорвалась. Это предположение лежит в основе концепции большого взрыва. В концепции большого взрыва предполагается, что расширение Вселенной происходило с одинаковой скоростью, начиная с момента взрыва ядерной капли. В настоящее время обсуждается и другая гипотеза – гипотеза пульсирующей Вселенной: Вселенная не всегда расширялась, а пульсирует между конечными пределами плотности. Из неё следует, что в некотором прошлом скорость удаления галактик была меньше, чем сейчас, и были периоды, когда Вселенная сжималась, т.е. галактики приближались друг к другу и с тем большей скоростью, чем большее расстояние их разделяло.

По мере развития естествознания и особенно космологического расширения. Одна из них предложена в конце 40-х годов XX века Г.А. Гамовым (1904-1968), физиком-теоретиком, эмигрировавшим из Советского Союза в США, и называется моделью горячей Вселенной. В ней рассмотрены ядерные процессы, протекавшие в начальный момент расширения Вселенной в очень плотном веществе с чрезвычайно высокой температурой. По мере расширения Вселенной плотное вещество охлаждалось. Из этой модели следует два вывода: - вещество, из которого зарождались первые звёзды, состояло в основном из водорода (75%) и гелия (25%); - в сегодняшней Вселенной должно наблюдаться слабое электромагнитное излучение, сохранившее память о начальном этапе развития Вселенной, и поэтому называется реликтовым. Проблема происхождения и эволюции Вселенной. Согласно теоретическим расчетам Ж. Леметра, радиус Вселенной в первоначальном состоянии был близок радиусу электрона. В сингулярном состоянии Вселенная представляла собой микрообъект ничтожно малых размеров. Г.А. Гамов предположил, что температура вещества после Большого Взрыва была велика и падала с расширением Вселенной. Его расчеты показали, что Вселенная в ходе эволюции проходит определённые этапы, в ходе которых происходит образование химических элементов и структур.

В современной космологии начальную стадию эволюции

Вселенной делят на эры: Эра адронов (тяжелых частиц, вступающих в сильные взаимодействия). Продолжительность эры 0,0001 с. В конце эры происходит аннигиляция частиц и античастиц, но остается некоторое количество протонов, гиперонов, мезонов. Эра лептонов (лёгких частиц, вступающих в электромагнитное взаимодействие). Продолжительность эры 10 с. Основную роль играют лёгкие частицы, принимающие участие в реакциях между протонами и нейтронами. Фотонная эра. Продолжительность 1 млн. лет. Основная доля массы – энергии Вселенной – приходится на фотоны. Главную роль играет излучение, которое в конце эры отделяется от вещества. Звездная эра наступает через 1 млн. лет после зарождения Вселенной. В звездную эру начинается процесс образования протозвёзд и протогалак.