Similar presentations:
Модели Вселенной
1. Модели Вселенной
2.
Классическая ньютоновская космология
Вселенная – это весь существующий
материальный мир, включая и тот, который
находится за пределами планеты земля и не
известен человеку. Космология познает мир таким,
каким он существует сам по себе, безотносительно
к условиям познания;
Пространство и время Вселенной абсолютны, они
не зависят от материаьных объектов и процессов;
Пространство и время метрически бесконечны;
Пространство и время однородны;
Вселенная стационарна, не претерпевает
эволюции. Изменяться могут конкурентные
космические системы, но не мир в целом.
3. Современная релятивистская космология
Наиболее общепринятой в космологииявляется модель:
• однородной
•изотропной
•нестационарной
•горячей
•расширяющейся Вселенной
Построенная Эйнштейном в 1916 г., на
основе общей теории относительности и
релятивистской теории тяготения.
4. Решение уравнений А.А. Фридмана
• Если средняя плотность излучения воВселенной равна некоторой критической
величине, моровое пространство
оказывается Евклидовым и Вселенная
неограниченно расширяется от
первоначального точечного состояния;
5. Если плотность меньше критической, пространство обладает геометрией Лобачевского и также неограниченно расширяется;
6.
• Если плотность больше критической,пространство Вселенной оказывается
Римановым, расширение на некотором этапе
сменяется сжатием, которое продолжается
вплоть до первоначального точечного состояния.
7. Космология Большого взрыва Г.А. Гамова
• Согласно теоретическим расчетам ЖоржаЛеметра, радиус Вселенной в
первоначальном состоянии был 10-12 см, что
близко по размерам к радиусу электрона, а
ее плотность составляла 1096 г/см3.
• В сингулярном состоянии Вселенная
представляла собой микрообъект
ничтожно малых размеров.
• От первоначального сингулярного состояния
Вселенная перешла к расширению в
результате Большого Взрыва.
8. Космология Большого взрыва
9.
• эра адронов – тяжелых частиц, вступающих всильные взаимодействия. В конце эры происходит
аннигиляция частиц и античастиц, но остается
некоторое количество протонов, гиперонов, мезонов;
• эра лептонов – легких частиц, вступающих в
электромагнитное взаимодействие. Основную роль
играют легкие частицы, принимающие участие в
реакциях между протонами и нейронами;
• 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 протозвезд и протогалактик.
10.
11. Теория возникновения Вселенной
12. Инфляционная гипотеза
начало Вселенной определяется как состоянииквантовой супергравитации с радиусом
Вселенной в 10-50 см.
• Основные события в ранней Вселенной
разыгрывались за ничтожно малый промежуток
времени от 10-45 до 10-30 с.;
• стадия инфляции – в результате квантового
скачка Вселенная перешла в состояние
возбужденного вакуума и в соответствие в ней
вещества и излучения интенсивно расширялась по
экспоненциональному закону.
• В этот период инфляционной стадии
продолжительностью 10-34 с Вселенная раздулась
от невообразимо малых квантовых размеров 10-33
см до невообразимо больших 101000000 см, что на
много порядков превосходит размер наблюдаемой
Вселенной не было ни вещества, ни излучения;
13.
• переход от инфляционной стадии кфотонной – состояние ложного вакуума
распалось, высвободившаяся энергия пошла
на рождение тяжелых частиц и античастиц,
которые, проаннигилировав, дали мощную
вспышку излучения (света), осветившего
космос;
• этап отделения вещества от излучения:
оставшееся после аннигиляции вещество
стало прозрачным для излучения, контакт
между веществом и излучением пропал
14. Экспериментальные данные о Вселенной
• В 1929 г. Американский астроном Э.П. Хабблобнаружил существование странной зависимости между расстоянием и скоростью
галактик: все галактики движутся от нас,
причем со скоростью, которая возрастает
пропорционально расстоянию, - система
галактик расширяется.
• Закон Хаббла
V HR
• Н- постоянная Хаббла – км/с/Мпк или просто
1/с
15.
•Она показывает, насколько в относитель-ныхединицах расширяется пространство в
единицу времени
• Величина, обратная постоянной Хаббла,
приблизительно разна возрасту Вселенной
•Расстояние до границы наблюдаемой
Вселенной примерно:
• RМ = c / H0 = 1.3·1026 м
16.
•Красное смещение – это понижениечастот электромагнитного излучения :
в видимой части спектра линии
смещаются к красному диапазону.
•Причины для изменения длины волны:
Эффект Допплера (взаимное
движение источника и наблюдателя) при взаимном удалении источника и
наблюдателя возникает красное
смещение, при сближении –
фиолетовое смещение.
17. Созвездие Пегаса (красное смещение)
18. Красное смещение
19.
Отделившееся от вещества излучение исоставляет современный реликтовый
фон (реликтовое излучение).
• Реликтовое излучение было
предсказано Георгием Гамовым,
•Р. Альфером и Р. Германом в 1948 году
на основе теории горячего Большого
взрыва вычислена температура реликтового излучения, они смогли установить, что температура реликтового
излучения должна составлять 3- 5 К.
20.
• Результаты работ Г. Гамова и Р. Альфера иР. Германа широко не обсуждались и были
молоизвестны.
• В 1964 году был создан радиометр Дикке
для измерения реликтового излучения .
(Принстонский университет).
• В 1965 году А. Пензиас и Р. В. Вильсон из Bell
Telephone Laboratories в Холмдейле (штат
Нью-Джерси) построили прибор, аналогичный
радиометру Дикке.
21.
• А. Пензиас и Р. В. Вильсон намеревалисьиспользовать прибор не для поиска
реликтового излучения , а для экспериментов
в области радиоастрономии и спутниковых
коммуникаций.
• При калибровке установки выяснилось, что
антенна имеет избыточную температуру в
3,5 К.
• Таким образом было экспериментально установлено наличие реликтового излучения .
• В 1978 году Пензиас и Вильсон за своё
открытие получили Нобелевскую премию.
22.
• Наиболее подробную карту реликтового излучения удалосьпостроить в результате работы американского космического
аппарата WMAP.
• 14 мая 2009 года был произведён запуск спутника миссии
Планк Европейского космического агентства
23. Телескоп Планк
24.
•Теория тепловой смерти Вселенной(Р.Клазиус) базируется на на втором начале
термодинамики.
•Согласно этому закону физики , тепло всегда
переходит от более нагретого тела к менее
нагретому.
•Поэтому если два соприкасающихся тела
находятся в замкнутом пространстве , то
тепло начнет перераспределятся между
этими телами и окружающим пространством
таким образом, что в конечном счете станет
одинаковым в любой точке замкнутого
пространства.
25.
•Если считать Вселенную такимзамкнутым пространством , не имеющим
внешнего притока тепла или оттока
тепла, то действие энтропии должно с
течением времени привести к
выравниванию температуры во всех
уголках Вселенной и прекращению
всякого движения и излучения .
26.
•Такое состояние Вселенной иназывается тепловой смертью.
•Опровержение данной теории состоит в
том , что под действием сил притяжения
и отталкивания во Вселенной всегда
будут возникать очаги концентрации
вещества , в которых под действием
гравитации начнутся изменения
температуры , что, в свою очередь ,
будет постоянно нарушать процесс
выравнивания температуры.