Модель Большого Взрыва

Содержание

Введение ……………………………………………………………………………..…. 4

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ……………………………………………….….… 6
1. Гипотетические представления о Вселенной ……………………….… 6
2. До Большого Взрыва ………………………………………………….… 10
3. Момент Большого Взрыва ………………………………………….…... 12
4. Развитие Вселенной после Большого Взрыва ………………….….…. 18
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ………………………………………………….….. 22
1. Таблица «Принципы познания в естествознании» ……………………. 22
2. Комментарий высказывания ……………………………………….…… 23

Заключение …………………………………………………….…………….…. 26

Список литературы ………………………………………………………….…. 27

Приложение А ………………………………………………………………….. 28

Приложение Б ………………………………………………………………….. 29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Многие религии, такие как, Еврейская, Христианская и Исламская, считали, что Вселенная создалась Богом и довольно недавно. Например, епископ Ушер вычислил дату в четыре тысячи четыреста лет для создания Вселенной, прибавляя возраст людей в Ветхом Завете. Фактически, дата библейского создания не так далека от даты конца последнего Ледникового периода, когда появился первый современный человек.

С другой стороны, некоторые люди, например, греческий философ Аристотель, Декарт, Ньютон, Галилей предпочли верить в то, что Вселенная, существовала, и должна была существовать всегда, то есть вечно и бесконечно. Вселенная была по существу неменяющейся во времени. Время абсолютно 
однородно и синхронизировано. В любой точке вселенной оно одинаково. Или она была создана в своей настоящей форме, или она 
существовал всегда, подобно сегодняшней. Это было естественное убеждение 
в то время, поскольку человеческая жизнь, на самом деле, очень короткий 
отрезок истории, которую вселенная значительно не изменила по сравнению 
с возрастом самой вселенной.

В статической, неменяющейся вселенной, вопрос о том, что вселенная существовала всегда, или создалась в прошлом, - действительно материал для метафизики или религии: каждая теория могла бы принять во внимание такую вселенную.

В 1781 философ Иммануил Кант написал необычную и очень неясную работу «Критика Чистого Разума». В ней он привел одинаково правильные доводы, что Вселенная имела начало, и что его не было.

Таким образом, перед учеными вставала проблема выбора между верой в 
бога и материальной верой. Они еще не знали первопричин происхождения 
вселенной так как у них не было в то время достаточной научной базы. 
Вера в Бога была более предпочтительна. Исторически христианство было 
старше, чем наука и естественно немногие воспринимали науку серьезно, но 
со временем она набирала силу и все чаще люди поворачивали голову в ее 
сторону.

Целью  курсовой  работы является изучение происхождения Вселенной и Момент Большого Взрыва.

В процессе написания работы решались следующие задачи:

1. рассмотреть процесс происхождения и эволюции Вселенной;
2. изучить момент Большого Взрыва;
3. проанализировать строение Вселенной после Большого Взрыва.

Предметом курсовой работы является процесс и последствия Большого взрыва, объектом - Вселенная.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1. Гипотетические представления о Вселенной

…Овладеть пространством - таково  
первое желание всего живого.

(Ле Корбюзье)

Вселенная — обычно определяется как совокупность всего, что существует физически. Это совокупность пространства и времени, всех форм материи, физических законов и констант, которые управляют ими. Однако термин Вселенная может трактоваться и иначе, как космос, мир или природа. С тех пор как учёные начали изучать Вселенную, они не переставали размышлять над её загадками, над загадками её возникновения. Направляя телескопы в космос они пытаются разгадать эту загадку. Они обнаружили что почти все галактики движутся от нас и Вселенная расширяется. Если это и правда так, то значит, что Вселенная была гораздо меньше, чем сейчас [6].

Происхождение Вселенной объясняется в «Младшей Эдде», собрании норвежских мифов, обработанных около 1220 года исландским магнатом Снорри Стурлусоном. Сначала, говорится в «Эдде», не было вообще ничего: «Земли еще не было, и небосвода, бездна зияла, трава не росла». К северу и югу от ничего лежали области холода и огня — Нифльхейм и Мусспельхейм [1].

Еще в 340 г. до н.э. греческий философ Аристотель в своей книге «О небе» привел два веских довода в пользу того, что Земля не плоская тарелка, а круглый шар. Во-первых, Аристотель догадался, что лунные затмения происходят тогда, когда Земля оказывается между Луной и Солнцем. Земля всегда отбрасывает на Луну круглую тень, а это может быть лишь в том случае, если Земля имеет форму шара. Будь Земля плоским диском, ее тень имела бы форму вытянутого эллипса, если только затмение не происходит всегда именно в тот момент, когда Солнце находится точно на оси диска.

Во-вторых, по опыту своих путешествий греки знали, что в южных районах Полярная звезда на небе располагается ниже, чем в северных. Зная разницу в кажущемся положении Полярной звезды в Египте и Греции, Аристотель сумел даже вычислить, что длина экватора равна 400 000 стадиев. Что такое стадий, точно неизвестно, но он близок к 200 метрам, и, стало быть, оценка Аристотеля примерно в 2 раза больше значения, принятого сейчас. Аристотель думал, что Земля неподвижна, а Солнце, Луна, планеты и звезды вращаются вокруг нее по круговым орбитам. Он так полагал, ибо в соответствии со своими мистическими воззрениями Землю считал центром Вселенной, а круговое движение – самым совершенным.

Птолемей во II веке развил идею Аристотеля в полную космологическую модель. Земля стоит в центре, окруженная восемью сферами, несущими на себе Луну, Солнце и пять известных тогда планет: Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн (рисунок 1.1). Сами планеты, считал Птолемей, движутся по меньшим кругам, скрепленным с соответствующими сферами. Это объясняло тот весьма сложный путь, который совершают планеты. На самой последней сфере располагаются неподвижные звезды, которые, оставаясь в одном и том же положении друг относительно друга, движутся по небу все вместе как единое целое. Что лежит за последней сферой, не объяснялось, но во всяком случае это уже не было частью той Вселенной, которую наблюдает человечество.

Рисунок 1.1 – Космологическая модель Птолемея

 

Модель Птолемея позволяла неплохо предсказывать положение небесных тел на небосводе, но для точного предсказания ему пришлось принять, что траектория Луны в одних местах подходит к Земле в 2 раза ближе, чем в других. Это означает, что в одном положении Луна должна казаться в 2 раза большей, чем в другом. Птолемей знал об этом недостатке, но тем не менее его теория была признана, хотя и не везде. Христианская Церковь приняла Птолемееву модель Вселенной как не противоречащую Библии, ибо эта модель была очень хороша тем, что оставляла за пределами сферы неподвижных звезд много места для ада и рая.

Однако в 1514 г. польский священник Николай Коперник предложил еще более простую модель (рисунок 1.2). Его идея состояла в том, что Солнце стоит неподвижно в центре, а Земля и другие планеты обращаются вокруг него по круговым орбитам. Прошло почти столетие, прежде чем идею Коперника восприняли серьезно [3].

Рисунок 1.2 – Модель Вселенной Коперника

 

Два астронома – немец Иоганн Кеплер и итальянец Галилео Галилей – публично выступили в поддержку теории Коперника, несмотря на то что предсказанные Коперником орбиты не совсем совпадали с наблюдаемыми. Теории Аристотеля, Птолемея пришел конец в 1609 г., когда Галилей начал наблюдать ночное тения, согласно которому всякое тело во Вселенной притягивается к любому другому телу с тем большей силой, чем больше массы этих тел и чем меньше расстояние между ними. Это та самая сила, которая заставляет тела падать на землю. Далее Ньютон показал, что, согласно его закону, Луна под действием гравитационных сил движется по эллиптической орбите вокруг Земли, а Земля и планеты вращаются по эллиптическим орбитам вокруг Солнца. Модель Коперника помогла избавиться от Птолемеевых небесных сфер, а заодно и от представления о том, что Вселенная имеет какую-то естественную границу. Поскольку «неподвижные звезды» не изменяют своего положения на небе, если не считать их кругового движения, связанного с вращением Земли вокруг своей оси, естественно было предположить, что неподвижные звезды – это объекты, подобные нашему Солнцу, только гораздо более удаленные.

В 1691 г. в письме Ричарду Бентли, еще одному выдающемуся мыслителю того времени, Ньютон говорил, что так действительно должно было бы произойти, если бы у нас было лишь конечное число звезд в конечной области пространства. Но, рассуждал Ньютон, если число звезд бесконечно и они более или менее равномерно распределены по бесконечному пространству, то этого никогда не произойдет, так как нет центральной точки, куда им нужно было бы падать.

Еще одно возражение против модели бесконечной статической Вселенной обычно приписывается немецкому философу Генриху Олберсу, который в 1823 г. опубликовал работу, посвященную этой модели. Возражение таково: в бесконечной статической Вселенной любой луч зрения должен упираться в какую-нибудь звезду. Но тогда небо даже ночью должно ярко светиться, как Солнце. Контраргумент Олберса состоял в том, что свет, идущий к нам от далеких звезд, должен ослабляться из-за поглощения в находящемся на его пути веществе. Но в таком случае само это вещество должно нагреться и ярко светиться, как звезды. Единственная возможность избежать вывода о ярко, как Солнце, светящемся ночном небе – предположить, что звезды сияли не всегда, а загорелись в какой-то определенный момент времени в прошлом. Тогда поглощающее вещество, возможно, еще не успело разогреться или же свет далеких звезд еще не дошел до нас.

Другое основание выдвинул Блаженный Августин в книге «Град Божий». Он указал на то, что цивилизация прогрессирует, а мы помним, кто совершил то или иное деяние и кто что изобрел. Поэтому человечество, а значит, вероятно, и Вселенная, вряд ли очень долго существуют. Блаженный Августин считал приемлемой дату сотворения Вселенной, соответствующую книге «Бытия» приблизительно 5000 год до нашей эры. Интересно, что эта дата не так уж далека от конца последнего ледникового периода – 10 000 лет до н. э., который археологи считают началом цивилизации.

В 1929 г. Эдвин Хаббл сделал эпохальное открытие: оказалось, что в какой бы части неба ни вести наблюдения, все далекие галактики быстро удаляются от нас. Иными словами, Вселенная расширяется. Это означает, что в более ранние времена все объекты были ближе друг к другу, чем сейчас. Значит, было, по-видимому, время, около десяти или двадцати тысяч миллионов лет назад, когда они все находились в одном месте, так что плотность Вселенной была бесконечно большой. Сделанное Хабблом открытие перевело вопрос о том, как возникла Вселенная, в область компетенции науки. Наблюдения Хаббла говорили о том, что было время – так называемый большой взрыв, когда Вселенная была бесконечно малой и бесконечно плотной [10].

 

2. До Большого Взрыва

 

На вопрос о том, что же было до Большого Взрыва, ученые пытаются найти ответ последние несколько десятков лет, равно как и понять, а как, собственно появился тот мир, который мы считаем столь обычным. И все же, с чего все началось? Веками ученые и богослужители пытались найти ответ на этот вопрос.

Но и ученые, и богословы сходились во мнении, что Вселенная статична и неизменна. То есть ни тысячелетия до, ни десятки тысяч лет спустя, картина звездного неба не изменится.

Взгляды на мир кардинальным образом поменялись лишь в 1929 году, когда американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил расширение Вселенной. Этот факт совершенно противоречил идеям статичности Вселенной. Открытие расширяющейся Вселенной было одним из великих интеллектуальных переворотов двадцатого века.

Поскольку Вселенная не была уже неизменной, она должна была каким-то образом возникнуть. Естественно, вскоре стали появляться теории ее появления. Они основывались на том, что если бы мы повернули время вспять, то галактики стали бы сжиматься, а температура Вселенной повышаться, пока она не сжалась бы в сингулярность [12].

Физики стали разрабатывать математическое основание процессов возникновения Вселенной из точки. Так, в 1930 году Хаббл предложил теорию, впоследствии названную теорией Большого Взрыва. Она основывалась на том, что Вселенная возникла в результате взрыва из сингулярности. В результате расширения и остывания первичного горячего газа появились звезды и галактики.

Это теория хорошо согласовалась с астрономическими наблюдениями. Во-первых, галактики разбегались так, как предсказывала теория. Во-вторых, в 1964 году было обнаружено пронизывающее всю Вселенную реликтовое микроволновое излучение, которое должно было остаться после охлаждения первичного газа. И, в-третьих, в результате Большого Взрыва должно было появиться огромное количество водорода, дейтерия, гелия и лития, которое мы можем наблюдать сегодня. Не удивительно, что теория Большого Взрыва стала считаться классической теорией формирования Вселенной.

Однако все же были некоторые моменты, которые теория Большого Взрыва объяснить не могла.

1. Где именно находится та самая точка, из которой появилась наша Вселенная?

2. Как именно из сингулярности могло появиться столь огромное количество материи и энергии?

3. Если бы после взрыва просто расширялся и остывал газ, из которого и сформировались звезды и галактики, то Вселенная должна была бы быть однородной. Но в реальности галактики формируют скопления - галактические кластеры, которые в свою очередь входят в еще более глобальные структуры. Даже анализ реликтового излучения показал, что еще на стадии, когда во Вселенной не было ни звезд, ни галактик, неоднородности первичного газа уже существовали.