Современные представления о составе строений и происхождения Вселенной

Современные представления  о составе строений и происхождения  Вселенной

                                       Введение

Проблемы зарождения и  существования Вселенной занимали самого древнего человека. Небо, которое  было доступно его обозрению, было для  него очень интересно.

Проблемы происхождения  и эволюции Вселенной, происхождения  жизни и человека являются центральными в современном естествознании. Эти  проблемы привлекают к себе внимание исследователей различных специальностей. Это естественно, поскольку самое  главное звено в эволюции Вселенной  – человек, жизнь, разум. Какова их судьба в дальнейшем, в ходе эволюции Вселенной - или полное исчезновение, когда  вся субстанция Вселенной распадется до фотонов и нейтрино, или циклы  развития Вселенной будут периодически повторяться – интересуют все  человечество.

Основная цель работы –  исследовать современные представления  о составе строений и происхождения  вселенной.

Исходя из цели работы, мы поставили следующие задания:

- раскрыть основные гипотезы  происхождения Вселенной;

- охарактеризовать современное  представление о строении Вселенной.

Совокупность миров есть всеобъемлющая Вселенная - вся материя  в целом, взятая во всём её потенциально возможном пространственно-временном  структурном многообразии как совокупное множество всех потенциально возможных  миров.

Глава 1. Происхождение Вселенной  и ее структура

1.1. Понятие и основные  гипотезы происхождения Вселенной

Вселенная - это весь окружающий нас бесконечный мир. Это другие планеты и звёзды, наша планета  Земля, её растения и животные, ты и  я - всё это Вселенная, в том  числе и то, что находится за пределами Земли- космическое пространство, планеты, звёзды. Это материя без конца и края, принимающая самые разнообразные формы своего существования.

Вселенная бесконечна во времени  и пространстве. Каждая частичка вселенной  имеет свое начало и конец, как  во времени, так и в пространстве, но вся Вселенная бесконечна и  вечна, так как она является вечно  самодвижущейся материей.

 Вселенная - это всё существующее. От мельчайших пылинок и атомов до огромных скоплений вещества звездных миров и звездных систем. Вселенная, или космос ,состоит из гигантских скоплений звёзд. Эти громадные звёздные системы называются галактиками.

По форме галактики  делятся на три основные группы:

· Неправильные (не имеющие  чётко выраженной формы)

· Эллиптические(в форме шара или яйца)

· Спиральные

Никто так и не знает, откуда взялась первичная материя, из которой  потом получилась Вселенная. Таинственная глубина Вечности распахивается перед изумленным человеческим взором, вызывая раздумья об изначальном, о том, откуда все началось...

Некоторые астрономы считают, что вначале Вселенная представляла собой тугой сгусток очень  плотного вещества. А потом, около 15 миллиардов лет назад, это вещество взорвалось. Произошел Большой взрыв. Первичная материя взорвалась и  начала расширятся. Прошло много времени, и из этого облака раскалённых  газов образовались звёзды и галактики. Галактики и по сей день отдаляются друг от друга, удаляясь от центра во всех направлениях, а значит, Вселенная  продолжает расширятся. Даже самые современные астрономические средства не могут охватить всю Вселенную .

Есть и другая теория происхождения  Вселенной. Согласно ей, происхождение  Вселенной, есть разумный творческий акт, осуществленный Богом, природа которого непостижима человеческим разумом.

Некоторые ученые предложили теорию так называемой "бесконечно пульсирующей Вселенной". В соответствии с этой теорией, Вселенная расширяется, а затем сжимается до сингулярности, затем вновь расширяется и  снова сжимается. У нее нет  ни начала, ни конца. Это снимает  вопрос о происхождении Вселенной - она ниоткуда не возникает, а существует вечно.

 

Перейдем теперь к еще  одной, не менее интересной теории возникновения  мира. Это Антропный принцип. В  чем его сущность?

Антропный (человеческий) принцип  первым сформулировал в 1960 году Иглис Г.И. , но он является как бы неофициальным его автором. А официальным автором был ученый по фамилии Картер. Антропный принцип говорит о том, что в начале вселенной был план мироздания, венцом этого плана является возникновение жизни , а венцом жизни- человек. Антропный принцип очень хорошо укладывается в религиозную концепцию программирования жизни. Антропный принцип утверждает, что вселенная такая, какая она есть потому, что есть наблюдатель или же он должен появиться на определенном этапе развития [7, c. 74].

1.2. Современные гипотезы  о происхождении Вселенной

По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная  возникла 13,7 ± 0,2 миллиарда лет назад  из некоторого начального сингулярного состояния с гигантскими температурой и плотностью и с тех пор  непрерывно расширяется и охлаждается. В последнее время ученым удалось определить, что скорость расширения Вселенной, начиная с определённого момента в прошлом, постоянно увеличивается, что уточняет некоторые концепции теории Большого взрыва. Современная стандартная модель развития Вселенной в физической космологии (Лямбда-CDM модель) учитывает эти модификации.

Согласно общепринятой точке  зрения, микроволновое фоновое излучение  дает нам информацию о той эпохе, когда возраст Вселенной насчитывал примерно 700 000 лет, чему соответствует  красное смещение около 1000. Самый  далекий от нас квазар имеет смещение 3,6, т.е. наблюдаемый свет этого квазара  был испущен им, когда возраст  Вселенной составлял чуть меньше 2 млрд. лет. В промежутке времени  от 700 000 до 2 млрд. лет во Вселенной  должно было произойти многое, в  том числе сформировались галактики. Тем не менее, последние данные, скорее всего, свидетельствует в пользу второй из двух упомянутых выше гипотез, согласно которой образование галактик предшествовало формированию скоплений и сверхскоплений.

Успешное объяснение ряда явлений с помощью модели Большого взрыва привело к тому, что, как  правило, не вызывает сомнения реальность происхождения микроволнового фонового излучения из расширяющегося первичного огненного шара в тот момент, когда  вещество Вселенной стало прозрачным. Возможно, однако, что это слишком  простое объяснение. В 1978 г., пытаясь найти обоснование для наблюдаемого соотношения фотонов и барионов (барионы - «тяжелые» элементарные частицы, к которым, в частности, относятся протоны и нейтроны) - 108:1, - М.Рис высказал предположение, что фоновое излучение может быть результатом «эпидемии» образования массивных звезд, начавшейся сразу после отделения излучения от вещества и до того, как возраст Вселенной достиг 1 млрд. лет. Продолжительность жизни этих звезд не могла превышать 10 млн. лет; многим из них было суждено пройти стадию сверхновых и выбросить в пространство тяжелые химические элементы, которые частично собрались в крупицы твердого вещества, образовав облака межзвездной пыли. Эта пыль, нагретая излучением догалактических звезд, могла, в свою очередь, испускать инфракрасное излучение, которое в силу его красного смещения, вызванного расширением Вселенной, наблюдается сейчас как микроволновое фоновое излучение.

Эта точка зрения не получила широкого признания, однако интересно  отметить, что в 1979 г. Д.П.Вуди и П.Л.Ричарде из Калифорнийского университета опубликовали результаты наблюдений, как будто указывающие на некоторые отклонения характеристик микроволнового фонового излучения от кривой излучения абсолютно черного тела: кривая фонового излучения выглядит «острее», чем ей следовало бы быть. Позднее в том же году М.Роуэн-Робинсон, Дж.Негропонте и Дж.Силк (Колледж королевы Марии, Лондон) указали, что «горб» на кривой микроволнового излучения, обнаруженный Вуди и Ричардсом, может быть объяснен излучением пылевых облаков, образовавшихся вслед за «эпидемией» массового формирования звезд, что соответствует гипотезе М. Риса. Пока рано говорить, выдержит ли эта новая идея последующий анализ, но если она соответствует истине, то это означает, что подавляющее количество всей массы Вселенной содержится в невидимых остатках звезд первичного, догалактического, поколения ив настоящее время может находиться в массивных темных гало, окружающих яркие галактики, которые мы наблюдаем сегодня [8, c. 32-33].

Согласно новой модели формирования вселенной, предложенной астрофизиком Государственного университета Нью-Йорка Кеннетом Ланцеттой, на протяжении почти полумиллиарда лет после Большого Взрыва, формально считающегося моментом ее рождения, все в мире было погружено во мрак. И "разорвал" этот мрак гигантский звездный "взрыв", в результате которого вселенная начала приобретать тот вид, который мы наблюдаем в наши дни.

Эта теория полностью опровергает  уже устоявшееся мнение о том, что формирование звезд шло постепенно после Большого Взрыва и достигло своего пика примерно 5 миллиардов лет  назад. На основании анализа данных, полученного в результате наблюдений за зонами "глубокого космоса", Ланцетта сделал вывод о том, что процесс формирования звезд начался гораздо раньше Большого взрыва и проходил очень стремительно. Причем, чем процесс происходил тогда и происходит в настоящее время тем интенсивнее, чем ближе проходил у гипотетических "краев вселенной".

"Таким образом, - подводит  итоги своего исследования Ланцетта, - начальной фазой формирования вселенной стал чрезвычайно интенсивный процесс формирования звезд. И то, что для нас было следствием, теперь можно назвать первопричиной возникновения той вселенной, в рамках которой мы существуем".

Остальные ученые пока осторожно  относятся к этой гипотезе, предлагая  проведение нескольких независимых  исследований для ее подтверждения  или опровержения. Однако, как отмечает директор департамента физики и астрономии NASA Энни Кинни, если эта гипотеза подтвердится, то всем нам придется кардинально пересматривать практически все теории, связанные с процессом формирования и существования вселенной.

Согласно одной из альтернативных теорий (так называемой «бесконечно  пульсирующей Вселенной»), мир никогда  не возникал и никогда не исчезнет (или по другому рождается и умирает бесконечное количество раз), но обладает периодичностью, при этом под сотворением мира понимается точка отсчета после которой мир строится заново (она же обозначает и конец мира) .

Глава 2. Современные представления  о составе строений и структуре  Вселенной

2.1. Строение Вселенной

Вселенная предстаёт перед  нами всюду одинаковой - «сплошной» и однородной. Проще устройства и не придумать. Нужно сказать, что об этом люди уже давно подозревали. Указывая из соображений максимальной простоты устройства на общую однородность мира, замечательный мыслитель Паскаль (1623-1662) говорил, что мир - это круг, центр которого везде, а окружность нигде. Так с помощью наглядного геометрического образа он утверждал однородность мира.

В однородном мире все «места»  равноправны и любое из них  может претендовать на, что оно - Центр мира. А если так, то, значит, никакого центра мира вовсе не существует.

У Вселенной есть и ещё  одно важнейшее свойство, но о нем  никогда даже и не догадывались. Вселенная находиться в движении - она расширяется. Расстояние между  скоплениями и сверхскоплениями постоянно возрастает. Они как  бы разбегаются друг от друга. А сеть ячеистой структуры растягивается.

Во все времена люди предпочитали считать Вселенную  вечной и неизменной. Эта точка  зрения господствовала вплоть до 20-х  годов нашего века. В то время  считалось, что она ограничена размерами  нашей Галактики. Пути могут рождаться  и умирать, Галактика все равно  остается все той же, как неизменным остается лес, в котором поколение  за поколением сменяются деревья.

Настоящий переворот в  науке о Вселенной произвели  в 1922 - 1924 годах работы ленинградского математика и физика А. Фридмана. Опираясь на только что созданную тогда  А. Эйнштейном общую теорию относительности, он математически доказал, что мир - это не нечто застывшее и неизменное. Как единое целое он живет своей  динамической жизнью, изменяется во времени, расширяясь или сжимаясь по строго определённым законам.

 

Фридман открыл подвижность  звёздной Вселенной. Это было теоретическое  предсказание, а выбор между расширением  и сжатием нужно сделать на основании астрономических наблюдений. Такие наблюдения в 1928 - 1929 годах  удалось проделать Хабблу, известному уже нам исследователю галактик.

Он обнаружил, что далёкие  галактики и целые их коллективы движутся, удаляясь от нас во все  стороны. Но так и должно выглядеть, в соответствии с предсказаниями Фридмана, общее расширение Вселенной.

Конечно, это не означает, что галактики разбегаются именно от нас. Иначе мы вернулись бы к  старым воззрениям, к докоперниковой картине мира с Землёй в центре. В действительности общее расширение Вселенной происходит так, что все они удаляются друг от друга, и из любого места картина этого разбегания выглядит так, как мы видим её с нашей планеты.

Если Вселенная расширяется, то, значит, в далёком прошлом  скопления были ближе друг к другу. Более того: из теории Фридмана следует, что пятнадцать - двадцать миллиардов лет назад ни звёзд, ни галактик ещё  не было и всё вещество было перемешано и сжато до колоссальной плотности. Это вещество было тогда и немыслимо  горячим. Из такого особого состояния  и началось общее расширение, которое  привело со временем к образованию  Вселенной, какой мы видим и знаем её сейчас .

Общие представления о  строении Вселенной складывались на протяжении всей истории астрономии. Однако только в нашем веке смогла появиться современная наука  о строении и эволюции Вселенной - космология.

2.2. Современные взгляды  о составе строений Вселенной

Успехи, достигнутые астрономами  в исследованиях строения вселенной  за последние 20 лет, вызвали среди  неспециалистов меньший интерес, чем  мощное развитие физики, имевшее место  за тот же промежуток времени, опрокинувшее наши прежние представления. Причина этого, повидимому, заключается в том, что квантовая теория и волновая механика затронули основы точных наук и повели к созданию совершенно новых методов исследования.