Зміст
1. Основні космологічні гіпотези
2. Концепція Великого вибуху
3. Проблема існування і пошуку позаземних цивілізацій
Список використаної літератури
1. Основні космологічні гіпотези
Результати пізнання, одержувані в космології, оформляються у вигляді моделей походження і розвитку Всесвіту. Це пов'язано з тим, що в космології неможливо поставити відтворювані експерименти і вивести з них якісь закони, як це робиться в інших природничих науках. Крім того, кожне космічне явище унікальне.
1. Класична космологічна модель. Успіхи космології та космогонії 18-19 ст. завершилися створенням класичної поліцентричної картини світу, що стала початковим етапом розвитку наукової космології. Всесвіт у цьому уявленні про світ вважається нескінченним у просторі і в часі, тобто вічною. Основний закон, що керує рухом та розвитком небесних тіл, - закон всесвітнього тяжіння. Простір ніяк не пов'язане з розташованими в ньому тілами, граючи пасивну роль вмістилища для цих тіл. Час також не залежить від матерії, будучи універсальною тривалістю всіх природних явищ і тіл. Кількість зірок, зоряних систем і планет у Всесвіті нескінченно велике. Кожне небесне тіло проходить тривалий життєвий шлях. На зміну загиблим, точніше погаслим, зіркам приходять нові, молоді світила. У такому вигляді класична космологічна модель Всесвіту панувала в науці аж до кінця 19 ст.
До кінця 19 століття з'явилися серйозні сумніви в класичній моделі, які прийняли форму космологічних парадоксів - фотометричного, гравітаційного та термодинамічного.
У 18 столітті швейцарський астроном Р. Шезо висловив сумніви з приводу просторової нескінченність Всесвіту. Якщо припустити, що в нескінченній Всесвіту існує нескінченна безліч зірок і вони розподілені в просторі рівномірно, то тоді за будь-якого напрямку погляд земного спостерігача неодмінно натикався б на яку-небудь зірку. Тоді небосхил, суцільно усіяний зірками, мав би нескінченну світність, тобто таку поверхневу яскравість, що навіть Сонце на його тлі здавалося б чорною плямою. Однак цього не відбувається, тому дане парадоксальне твердження отримало в астрономії назва фотометричного парадоксу Шезо-Ольберса.
В кінці 19в. німецький астроном К. Зеелігер звернув увагу на інший парадокс, навіть що з уявлень про нескінченність Всесвіту. У нескінченній Всесвіту з рівномірно розподіленими в ній тілами сила тяжіння з боку всіх тіл Всесвіту на дане тіло виявляється нескінченно великою або невизначеною (результат залежить від способу обчислення). Оскільки цього не відбувається, Зеелігер зробив висновок, що кількість небесних тіл у Всесвіті обмежена, а значить і сам Всесвіт небесконечна. Це твердження отримало назву гравітаційного парадоксу.
Термодинамічний парадокс був сформульований також у 19в. Він випливає з другого початку термодинаміки-принципу зростання ентропії. Світ повний енергії, яка підкоряється закону збереження енергії. Здається, що з цього закону неминуче випливає вічний кругообіг матерії у Всесвіті. Якщо в природі матерія не зникає і не виникає з нічого, а лише переходить з однієї форми існування в іншу, то Всесвіт вічна, а матерія перебуває у постійному круговорте. Таким чином, згаслі зірки знову перетворюються на джерело світла і тепла.
Тому несподівано пролунав висновок з другого початку термодинаміки, відкритого в середині 19в. Кельвіном і Р.Ю.Е. Клаузиса. При всіх перетвореннях різні види енергії в кінцевому рахунку переходять в тепло, яке прагне до стану термодинамічної рівноваги, тобто розсіюється в просторі. Так як такий процес розсіювання тепла незворотній, то рано чи пізно всі зірки згаснуть, всі активні процеси в природі припиняться, настане «теплова смерть Всесвіту».
Таким чином, три космологічних парадоксу змусили вчених засумніватися в класичній космологічної моделі Всесвіту, спонукали їх до пошуків нових несуперечливих моделей.
4. Релятивістська модель Всесвіту. Нова модель Всесвіту була створена в 1917 році А. Ейнштейном. Її основу склала релятивістська теорія тяжіння. Ейнштейн відмовився від постулатів абсолютність і нескінченності простору і часу, проте зберіг принцип стаціонарності, незмінності Всесвіту в часі та її кінцівки в просторі. Властивості Всесвіту, на думку Ейнштейна, визначаються розподілом в ній гравітаційних мас, Всесвіт безмежний, але при цьому замкнута в просторі. Відповідно до цієї моделі простір однорідний і изотропно, тобто у всіх напрямках має однакові властивості; матерія розподілена в ньому рівномірно; час нескінченно, а його протягом не впливає на властивості Всесвіту. На підставі своїх розрахунків Ейнштейн зробив висновок, що світовий простір являє собою чотиривимірну сферу.
Обсяг такої Всесвіті може бути виражений, хоча і дуже великим, але кінцевим числом кубометрів. Але кінцева за обсягом Всесвіт в той же час безмежна, як поверхню будь-якої сфери. Всесвіт Ейнштейна містить обмежене число зірок і зоряних систем, і тому до неї не застосовуються фотометричний та гравітаційний парадокси. У той же час привид теплової смерті тяжіє і над Всесвітом Ейнштейна. Вічність їй не притаманна.
Таким чином, незважаючи на новизну і навіть революційність ідей, Ейнштейн у своїй космологічної теорії орієнтувався на звичну класичну світоглядну установку на статичність світу.
5. Модель Всесвіту, що розширюється. У 1922 р., радянський геофізик і математик А.А. Фрідман на підставі суворих розрахунків встановив, що Всесвіт ніяк не може бути стаціонарним. Фрідман зробив це відкриття, спираючись на сформульований ним космологічний принцип, що будується на двох припущеннях: про ізотропності і однорідність Всесвіту. Ізотропності Всесвіту розуміється як відсутність виділених напрямків, однаковість Всесвіту в усіх напрямках. Однорідність Всесвіту розуміється як однаковість усіх точок Всесвіту.
Фрідман довів, що рівняння Ейнштейна мають рішення, згідно з якими Всесвіт може розширюватися або стискатися. При цьому мова йшла про розширення самого простору, тобто про збільшення всіх відстаней світу. Всесвіт Фрідмана нагадувала роздувається мильна бульбашка, у якого і радіус, і площа поверхні безперервно збільшуються.
Спочатку модель Всесвіту, що розширюється носила гіпотетичний характер і не мала емпіричного підтвердження. Однак у 1929 р. американський астроном Е.П. Хаббл виявив ефект «червоного зсуву» спектральних ліній. Це було витлумачено як наслідок ефекту Доплера - зміна частоти коливань або довжини хвиль через руху джерела хвиль і спостерігача по відношенню один до одного. Червоне зміщення було пояснено як наслідок видалення галактик одна від одної зі швидкістю, зростає з відстанню (приблизно 55 км / с на кожен мільйон парсеків).
У результаті своїх спостережень Хаббл обгрунтував уявлення, згідно з яким Всесвіт - це безліч галактик, розділених між собою величезними відстанями.
Фрідман запропонував три моделі Всесвіту.
1. Всесвіт розширюється повільно для того, щоб згідно з гравітаційного тяжіння між різними галактиками розширення Всесвіту сповільнювалося і врешті-решт припинялося. Після цього Всесвіт починала стискатися. У цій моделі простір викривляється, утворюючи сферу.
2. Всесвіт розширюється нескінченно, простір викривлено і нескінченно.
3. простір плоске і нескінченне.
За яким із цих варіантів йде еволюція Всесвіту, залежить від ставлення гравітаційної енергії до кінетичної енергії розльоту речовини.
Якщо кінетична енергія розлітання речовини переважає над гравітаційної енергією, що перешкоджає розльоту, то сили тяжіння не зупинять розбігання галактик, і розширення Всесвіту буде носити незворотній характер. Цей варіант динамічної моделі Всесвіту називають «відкритої Всесвіту».
Якщо ж переважає гравітаційна взаємодія, то темп розширення з часом сповільниться до повної зупинки, після чого почнеться стиснення речовини аж до повернення Всесвіту в початковий стан сингулярності. Такий варіант моделі названий осцилюючою, або «закритої Всесвіту».
У випадку, коли сили гравітації рівні енергії розльоту речовини, розширення не припиниться, але його швидкість з часом буде прагнути до нуля.
2. Концепція Великого вибуху
Уявлення про розвиток Всесвіту призвело до постановки питання про початок еволюції (народження) Всесвіту і її кінці (смерті). В даний час існує декілька космологічних моделей, що пояснюють окремі аспекти виникнення матерії у Всесвіті, але вони не пояснюють причини і процес народження самого Всесвіту. Тільки теорія Великого вибуху Г.А. Гамова змогла до цього часу пояснити майже всі факти, пов'язані з цією проблемою. Основні риси цієї моделі збереглися до цих пір, хоча вона була пізніше доповнена теорією інфляції, або теорією роздувається Всесвіту, розробленої американськими вченими А. Гутом і П. Стейнхардтом, і доповненої радянським фізиком А.Д. Лінде.
У 1948 році Гамов висунув припущення, що Всесвіт утворився в результаті гігантського вибуху, що стався приблизно 15 млрд років тому. Тоді вся речовина і вся енергія Всесвіту були сконцентровані в одному надщільним згустку. Якщо вірити математичним розрахункам, то на початку розширення радіус Всесвіту був рівний нулю, а її щільність - нескінченності. Це початковий стан називається сингулярність.
Але за принципом невизначеності В. Гейзенберга речовину неможливо стягти в одну точку, тому вважається, що Всесвіт у початковому стані мала певну щільність і розміри.
Довгий час нічого не можна було сказати про причини Великого вибуху, перехід до розширення Всесвіту. Але сьогодні з'явилися деякі гіпотези, що намагаються пояснити ці процеси. Вони лежать в основі інфляційної моделі розвитку Всесвіту.
«Початок» Всесвіту. Основна ідея концепції Великого вибуху полягає в тому, що Всесвіт на ранніх стадіях виникнення мала нестійке вакуумоподобное стан з великою щільністю енергії, що виникла з квантового випромінювання, тобто з нічого. У вакуумі відсутні фіксуються частинки, поля і хвилі, але поки вакуум знаходиться в рівноважному стані, у ньому існують віртуальні частинки, які беруть у вакууму енергію на короткий проміжок часу, щоб народитися, швидко повернути зайняту енергію і зникнути. Коли ж вакуум з якоїсь причини в деякій вихідної точки вийшов зі стану рівноваги, то віртуальні частинки стали схоплювати енергію без віддачі і перетворюватися в реальні. Тому в певній точці простору утворилося величезне кількість останніх. Коли ж збуджений вакуум зруйнувався, вивільнилася гігантська енергія випромінювання, а суперсила стиснула частки у сверхплотную матерію. Починається стрімке розширення Всесвіту, виникають час і простір.
Інфляційний період -
До кінця фази інфляції Всесвіт був порожній і холодної, але коли інфляція вичерпалася, Всесвіт стала надзвичайно «гарячою». З цього моменту Всесвіт розвивається стандартно відповідно до теорії «гарячого» Великого вибуху.
Ранній етап еволюції Всесвіту. Еволюція Всесвіту відбувалося поетапно, і супроводжувалася, з одного боку, диференціацією, а з іншого - ускладненням її структур. Етапи різняться характеристиками взаємодії елементарних частинок і називаються ерами.
Адронний ера тривала
Лептонна ера, тривала 1 с. Температура Всесвіту знизилася до
Ера випромінювання тривала 1 млн років. За цей час температура Всесвіту знизилася з 10 млрд До до 3000 К. Впродовж даного етапу відбувалося з'єднання протонів і нейтронів. До кінця цього етапу Всесвіт стала прозорою для фотонів, так як випромінювання відокремилося від речовини і утворило реліктове випромінювання.
Потім майже 500 тис. років не відбувалося ніяких якісних змін - йшло повільне охолодження і розширення Всесвіту. Коли вона охолола до 3000 к, утворилася однорідна Всесвіт.
Після Великого вибуху утворилася речовина і електромагнітне поле були розсіяні і представляли собою газовопилевое хмара та електромагнітний фон. Через 1 млрд років після утворення Всесвіту з випадкових ущільнень речовини стали з'являтися галактики і зірки.
Галактики існують у вигляді груп (кілька галактик), скупчень (сотні галактик) і хмар скупчень (тисячі галактик). Поодинокі галактики у Всесвіті зустрічаються дуже рідко. Середні відстань між галактиками в групах і скупчення в 10-20 разів більше, ніж розміри самих великих галактик. Гігантські галактики мають розміри до 18 млн світлових років. Простір між галактиками заповнений газом, пилом і різного роду випромінюваннями.
Зірки народжуються з космічного речовини в результаті його конденсації під дією гравітаційних, магнітних та інших сил.
Народження зірок в галактиці відбувається безперервно. Цей процес компенсує також безперервно відбувається смерть зірок. Джерело власного світіння зірок - термоядерна реакція, що перетворює водень в гелій.
З моменту початку цієї реакції зірка переходить на головну послідовність, відповідно до якої будуть змінюватися з плином часу її характеристики: світність, температура, радіус, хімічний склад і маса.
3. Проблема існування і пошуку позаземних цивілізацій
Еволюція Всесвіту призвела до утворення планет, на деяких з яких можуть з'явитися життя і розум. Для цього потрібні різноманітні хімічні елементи, які можуть об'єднуватися в молекули і складність яких може наростати до дуже високих рівнів. В основі цих процесів - хімічні сили, за якими ховається одна з фундаментальних сил природи - електромагнітна взаємодія. Тема існування життя на інших планетах неодноразово обігравалася в науково-фантастичних творах, але сучасна наука не дозволяє дати ні позитивного, ні негативної відповіді на це питання.
Особливо гостро питання про пошук позаземних цивілізацій - товариства розумних істот, які можуть виникати й існувати за межами Землі - встав у другій половині 20 століття у зв'язку з виходом людини в космос. Стала зрозуміла потенційна можливість космічних польотів не тільки всередині Сонячної системи, але і за її межі. На цій підставі заговорили не тільки про польоти людини в космос, але і про можливість відвідування нашої планети представниками інших цивілізацій.
У 1960-х рр.. з'явилися перші міжнародні програми, які ставлять за мету пошук і контакт з позаземними цивілізаціями - SETI (пошук позаземних цивілізацій) і CETI (зв'язок з позаземними цивілізаціями). А в 1982 р. Міжнародний астрономічний союз організував спеціальну комісію з цієї проблеми. Основним методом роботи цієї комісії та міжнародних програм пошук радіосигналів від інших цивілізацій, а також відправлення власних повідомлень.
Ще одним напрямком роботи став пошук слідів астроінженерной діяльності позаземних цивілізацій. Довгий час серед вчених панувала ідея про те, що високорозвинені цивілізації повинні розташовувати практично необмеженими джерелами енергії, розпоряджаючись повністю не тільки енергією свого сонця, а й енергією в масштабах всієї своєї галактики. Тому сліди діяльності таких цивілізацій повинні бути добре помітні. Вважалося, що вони можуть переміщати планети, зірки, підривати непотрібні зірки і запалювати нові.
Пошук слідів перебування представників позаземних цивілізацій на Землі - ще один напрям роботи. Передбачалося, що в нашій галактиці повинно бути велика кількість старих цивілізацій, які свій розвиток за кілька мільярдів років до появи життя на Землі. Тому, вважалося, що Земля могла неодноразово відвідуватися представниками цих цивілізацій у минулому.
І нарешті, учених не залишала надія на можливий приліт представників позаземних цивілізацій у наш час.
З позиції сучасної науки припущення про можливість існування позаземних цивілізацій має під собою певні підстави. Фізика і астрономія встановили факт тотожності фізичних законів у всій видимій частині Всесвіту.
Оптимісти вважають, що у 1-2% зірок у Галактиці можуть бути планетні системи, на яких з'явилися життя, а потім і цивілізація. За найоптимальніших оцінках таких зірок не більше 1 млрд.
Рідкість позаземних цивілізацій може бути однією з причин, чому ми не фіксуємо їх існування. Іншою причиною може бути недолік спостережуваних даних. Крім того, ми можемо не усвідомлювати, що ми отримували сигнали мають штучне походження. Також існує припущення, що життя в космосі не є унікальною, але що вона виникла в різних місцях Всесвіті приблизно в один і той же час, близько 4 млрд років тому. Тоді у Всесвіті немає занадто великої різниці в технічних рівнях розвилися цивілізацій, і шукати сліди цих цивілізацій просто безглуздо, так як їх ще немає.
Проте пошук слідів позаземних цивілізацій не припиняється. Більше того, вчені думають про те, як передати їм інформацію про існування земної цивілізації.
Список використовуваної літератури:
· Горєлов А.А. Концепція сучасного природознавства. - М.: Центр, 1997 р.
· Концепції сучасного природознавства: навч. посібник / А.П. Садохін. - 3-е вид., Стер. - М.: Видавництво «Омега», 2008 р.
1. Основні космологічні гіпотези
2. Концепція Великого вибуху
3. Проблема існування і пошуку позаземних цивілізацій
Список використаної літератури
1. Основні космологічні гіпотези
Результати пізнання, одержувані в космології, оформляються у вигляді моделей походження і розвитку Всесвіту. Це пов'язано з тим, що в космології неможливо поставити відтворювані експерименти і вивести з них якісь закони, як це робиться в інших природничих науках. Крім того, кожне космічне явище унікальне.
1. Класична космологічна модель. Успіхи космології та космогонії 18-19 ст. завершилися створенням класичної поліцентричної картини світу, що стала початковим етапом розвитку наукової космології. Всесвіт у цьому уявленні про світ вважається нескінченним у просторі і в часі, тобто вічною. Основний закон, що керує рухом та розвитком небесних тіл, - закон всесвітнього тяжіння. Простір ніяк не пов'язане з розташованими в ньому тілами, граючи пасивну роль вмістилища для цих тіл. Час також не залежить від матерії, будучи універсальною тривалістю всіх природних явищ і тіл. Кількість зірок, зоряних систем і планет у Всесвіті нескінченно велике. Кожне небесне тіло проходить тривалий життєвий шлях. На зміну загиблим, точніше погаслим, зіркам приходять нові, молоді світила. У такому вигляді класична космологічна модель Всесвіту панувала в науці аж до кінця 19 ст.
До кінця 19 століття з'явилися серйозні сумніви в класичній моделі, які прийняли форму космологічних парадоксів - фотометричного, гравітаційного та термодинамічного.
У 18 столітті швейцарський астроном Р. Шезо висловив сумніви з приводу просторової нескінченність Всесвіту. Якщо припустити, що в нескінченній Всесвіту існує нескінченна безліч зірок і вони розподілені в просторі рівномірно, то тоді за будь-якого напрямку погляд земного спостерігача неодмінно натикався б на яку-небудь зірку. Тоді небосхил, суцільно усіяний зірками, мав би нескінченну світність, тобто таку поверхневу яскравість, що навіть Сонце на його тлі здавалося б чорною плямою. Однак цього не відбувається, тому дане парадоксальне твердження отримало в астрономії назва фотометричного парадоксу Шезо-Ольберса.
В кінці 19в. німецький астроном К. Зеелігер звернув увагу на інший парадокс, навіть що з уявлень про нескінченність Всесвіту. У нескінченній Всесвіту з рівномірно розподіленими в ній тілами сила тяжіння з боку всіх тіл Всесвіту на дане тіло виявляється нескінченно великою або невизначеною (результат залежить від способу обчислення). Оскільки цього не відбувається, Зеелігер зробив висновок, що кількість небесних тіл у Всесвіті обмежена, а значить і сам Всесвіт небесконечна. Це твердження отримало назву гравітаційного парадоксу.
Термодинамічний парадокс був сформульований також у 19в. Він випливає з другого початку термодинаміки-принципу зростання ентропії. Світ повний енергії, яка підкоряється закону збереження енергії. Здається, що з цього закону неминуче випливає вічний кругообіг матерії у Всесвіті. Якщо в природі матерія не зникає і не виникає з нічого, а лише переходить з однієї форми існування в іншу, то Всесвіт вічна, а матерія перебуває у постійному круговорте. Таким чином, згаслі зірки знову перетворюються на джерело світла і тепла.
Тому несподівано пролунав висновок з другого початку термодинаміки, відкритого в середині 19в. Кельвіном і Р.Ю.Е. Клаузиса. При всіх перетвореннях різні види енергії в кінцевому рахунку переходять в тепло, яке прагне до стану термодинамічної рівноваги, тобто розсіюється в просторі. Так як такий процес розсіювання тепла незворотній, то рано чи пізно всі зірки згаснуть, всі активні процеси в природі припиняться, настане «теплова смерть Всесвіту».
Таким чином, три космологічних парадоксу змусили вчених засумніватися в класичній космологічної моделі Всесвіту, спонукали їх до пошуків нових несуперечливих моделей.
4. Релятивістська модель Всесвіту. Нова модель Всесвіту була створена в 1917 році А. Ейнштейном. Її основу склала релятивістська теорія тяжіння. Ейнштейн відмовився від постулатів абсолютність і нескінченності простору і часу, проте зберіг принцип стаціонарності, незмінності Всесвіту в часі та її кінцівки в просторі. Властивості Всесвіту, на думку Ейнштейна, визначаються розподілом в ній гравітаційних мас, Всесвіт безмежний, але при цьому замкнута в просторі. Відповідно до цієї моделі простір однорідний і изотропно, тобто у всіх напрямках має однакові властивості; матерія розподілена в ньому рівномірно; час нескінченно, а його протягом не впливає на властивості Всесвіту. На підставі своїх розрахунків Ейнштейн зробив висновок, що світовий простір являє собою чотиривимірну сферу.
Обсяг такої Всесвіті може бути виражений, хоча і дуже великим, але кінцевим числом кубометрів. Але кінцева за обсягом Всесвіт в той же час безмежна, як поверхню будь-якої сфери. Всесвіт Ейнштейна містить обмежене число зірок і зоряних систем, і тому до неї не застосовуються фотометричний та гравітаційний парадокси. У той же час привид теплової смерті тяжіє і над Всесвітом Ейнштейна. Вічність їй не притаманна.
Таким чином, незважаючи на новизну і навіть революційність ідей, Ейнштейн у своїй космологічної теорії орієнтувався на звичну класичну світоглядну установку на статичність світу.
5. Модель Всесвіту, що розширюється. У 1922 р., радянський геофізик і математик А.А. Фрідман на підставі суворих розрахунків встановив, що Всесвіт ніяк не може бути стаціонарним. Фрідман зробив це відкриття, спираючись на сформульований ним космологічний принцип, що будується на двох припущеннях: про ізотропності і однорідність Всесвіту. Ізотропності Всесвіту розуміється як відсутність виділених напрямків, однаковість Всесвіту в усіх напрямках. Однорідність Всесвіту розуміється як однаковість усіх точок Всесвіту.
Фрідман довів, що рівняння Ейнштейна мають рішення, згідно з якими Всесвіт може розширюватися або стискатися. При цьому мова йшла про розширення самого простору, тобто про збільшення всіх відстаней світу. Всесвіт Фрідмана нагадувала роздувається мильна бульбашка, у якого і радіус, і площа поверхні безперервно збільшуються.
Спочатку модель Всесвіту, що розширюється носила гіпотетичний характер і не мала емпіричного підтвердження. Однак у 1929 р. американський астроном Е.П. Хаббл виявив ефект «червоного зсуву» спектральних ліній. Це було витлумачено як наслідок ефекту Доплера - зміна частоти коливань або довжини хвиль через руху джерела хвиль і спостерігача по відношенню один до одного. Червоне зміщення було пояснено як наслідок видалення галактик одна від одної зі швидкістю, зростає з відстанню (приблизно 55 км / с на кожен мільйон парсеків).
У результаті своїх спостережень Хаббл обгрунтував уявлення, згідно з яким Всесвіт - це безліч галактик, розділених між собою величезними відстанями.
Фрідман запропонував три моделі Всесвіту.
1. Всесвіт розширюється повільно для того, щоб згідно з гравітаційного тяжіння між різними галактиками розширення Всесвіту сповільнювалося і врешті-решт припинялося. Після цього Всесвіт починала стискатися. У цій моделі простір викривляється, утворюючи сферу.
2. Всесвіт розширюється нескінченно, простір викривлено і нескінченно.
3. простір плоске і нескінченне.
За яким із цих варіантів йде еволюція Всесвіту, залежить від ставлення гравітаційної енергії до кінетичної енергії розльоту речовини.
Якщо кінетична енергія розлітання речовини переважає над гравітаційної енергією, що перешкоджає розльоту, то сили тяжіння не зупинять розбігання галактик, і розширення Всесвіту буде носити незворотній характер. Цей варіант динамічної моделі Всесвіту називають «відкритої Всесвіту».
Якщо ж переважає гравітаційна взаємодія, то темп розширення з часом сповільниться до повної зупинки, після чого почнеться стиснення речовини аж до повернення Всесвіту в початковий стан сингулярності. Такий варіант моделі названий осцилюючою, або «закритої Всесвіту».
У випадку, коли сили гравітації рівні енергії розльоту речовини, розширення не припиниться, але його швидкість з часом буде прагнути до нуля.
2. Концепція Великого вибуху
Уявлення про розвиток Всесвіту призвело до постановки питання про початок еволюції (народження) Всесвіту і її кінці (смерті). В даний час існує декілька космологічних моделей, що пояснюють окремі аспекти виникнення матерії у Всесвіті, але вони не пояснюють причини і процес народження самого Всесвіту. Тільки теорія Великого вибуху Г.А. Гамова змогла до цього часу пояснити майже всі факти, пов'язані з цією проблемою. Основні риси цієї моделі збереглися до цих пір, хоча вона була пізніше доповнена теорією інфляції, або теорією роздувається Всесвіту, розробленої американськими вченими А. Гутом і П. Стейнхардтом, і доповненої радянським фізиком А.Д. Лінде.
У 1948 році Гамов висунув припущення, що Всесвіт утворився в результаті гігантського вибуху, що стався приблизно 15 млрд років тому. Тоді вся речовина і вся енергія Всесвіту були сконцентровані в одному надщільним згустку. Якщо вірити математичним розрахункам, то на початку розширення радіус Всесвіту був рівний нулю, а її щільність - нескінченності. Це початковий стан називається сингулярність.
Але за принципом невизначеності В. Гейзенберга речовину неможливо стягти в одну точку, тому вважається, що Всесвіт у початковому стані мала певну щільність і розміри.
Довгий час нічого не можна було сказати про причини Великого вибуху, перехід до розширення Всесвіту. Але сьогодні з'явилися деякі гіпотези, що намагаються пояснити ці процеси. Вони лежать в основі інфляційної моделі розвитку Всесвіту.
«Початок» Всесвіту. Основна ідея концепції Великого вибуху полягає в тому, що Всесвіт на ранніх стадіях виникнення мала нестійке вакуумоподобное стан з великою щільністю енергії, що виникла з квантового випромінювання, тобто з нічого. У вакуумі відсутні фіксуються частинки, поля і хвилі, але поки вакуум знаходиться в рівноважному стані, у ньому існують віртуальні частинки, які беруть у вакууму енергію на короткий проміжок часу, щоб народитися, швидко повернути зайняту енергію і зникнути. Коли ж вакуум з якоїсь причини в деякій вихідної точки вийшов зі стану рівноваги, то віртуальні частинки стали схоплювати енергію без віддачі і перетворюватися в реальні. Тому в певній точці простору утворилося величезне кількість останніх. Коли ж збуджений вакуум зруйнувався, вивільнилася гігантська енергія випромінювання, а суперсила стиснула частки у сверхплотную матерію. Починається стрімке розширення Всесвіту, виникають час і простір.
Інфляційний період -
До кінця фази інфляції Всесвіт був порожній і холодної, але коли інфляція вичерпалася, Всесвіт стала надзвичайно «гарячою». З цього моменту Всесвіт розвивається стандартно відповідно до теорії «гарячого» Великого вибуху.
Ранній етап еволюції Всесвіту. Еволюція Всесвіту відбувалося поетапно, і супроводжувалася, з одного боку, диференціацією, а з іншого - ускладненням її структур. Етапи різняться характеристиками взаємодії елементарних частинок і називаються ерами.
Адронний ера тривала
Лептонна ера, тривала 1 с. Температура Всесвіту знизилася до
Ера випромінювання тривала 1 млн років. За цей час температура Всесвіту знизилася з 10 млрд До до 3000 К. Впродовж даного етапу відбувалося з'єднання протонів і нейтронів. До кінця цього етапу Всесвіт стала прозорою для фотонів, так як випромінювання відокремилося від речовини і утворило реліктове випромінювання.
Потім майже 500 тис. років не відбувалося ніяких якісних змін - йшло повільне охолодження і розширення Всесвіту. Коли вона охолола до 3000 к, утворилася однорідна Всесвіт.
Після Великого вибуху утворилася речовина і електромагнітне поле були розсіяні і представляли собою газовопилевое хмара та електромагнітний фон. Через 1 млрд років після утворення Всесвіту з випадкових ущільнень речовини стали з'являтися галактики і зірки.
Галактики існують у вигляді груп (кілька галактик), скупчень (сотні галактик) і хмар скупчень (тисячі галактик). Поодинокі галактики у Всесвіті зустрічаються дуже рідко. Середні відстань між галактиками в групах і скупчення в 10-20 разів більше, ніж розміри самих великих галактик. Гігантські галактики мають розміри до 18 млн світлових років. Простір між галактиками заповнений газом, пилом і різного роду випромінюваннями.
Зірки народжуються з космічного речовини в результаті його конденсації під дією гравітаційних, магнітних та інших сил.
Народження зірок в галактиці відбувається безперервно. Цей процес компенсує також безперервно відбувається смерть зірок. Джерело власного світіння зірок - термоядерна реакція, що перетворює водень в гелій.
З моменту початку цієї реакції зірка переходить на головну послідовність, відповідно до якої будуть змінюватися з плином часу її характеристики: світність, температура, радіус, хімічний склад і маса.
3. Проблема існування і пошуку позаземних цивілізацій
Еволюція Всесвіту призвела до утворення планет, на деяких з яких можуть з'явитися життя і розум. Для цього потрібні різноманітні хімічні елементи, які можуть об'єднуватися в молекули і складність яких може наростати до дуже високих рівнів. В основі цих процесів - хімічні сили, за якими ховається одна з фундаментальних сил природи - електромагнітна взаємодія. Тема існування життя на інших планетах неодноразово обігравалася в науково-фантастичних творах, але сучасна наука не дозволяє дати ні позитивного, ні негативної відповіді на це питання.
Особливо гостро питання про пошук позаземних цивілізацій - товариства розумних істот, які можуть виникати й існувати за межами Землі - встав у другій половині 20 століття у зв'язку з виходом людини в космос. Стала зрозуміла потенційна можливість космічних польотів не тільки всередині Сонячної системи, але і за її межі. На цій підставі заговорили не тільки про польоти людини в космос, але і про можливість відвідування нашої планети представниками інших цивілізацій.
У 1960-х рр.. з'явилися перші міжнародні програми, які ставлять за мету пошук і контакт з позаземними цивілізаціями - SETI (пошук позаземних цивілізацій) і CETI (зв'язок з позаземними цивілізаціями). А в 1982 р. Міжнародний астрономічний союз організував спеціальну комісію з цієї проблеми. Основним методом роботи цієї комісії та міжнародних програм пошук радіосигналів від інших цивілізацій, а також відправлення власних повідомлень.
Ще одним напрямком роботи став пошук слідів астроінженерной діяльності позаземних цивілізацій. Довгий час серед вчених панувала ідея про те, що високорозвинені цивілізації повинні розташовувати практично необмеженими джерелами енергії, розпоряджаючись повністю не тільки енергією свого сонця, а й енергією в масштабах всієї своєї галактики. Тому сліди діяльності таких цивілізацій повинні бути добре помітні. Вважалося, що вони можуть переміщати планети, зірки, підривати непотрібні зірки і запалювати нові.
Пошук слідів перебування представників позаземних цивілізацій на Землі - ще один напрям роботи. Передбачалося, що в нашій галактиці повинно бути велика кількість старих цивілізацій, які свій розвиток за кілька мільярдів років до появи життя на Землі. Тому, вважалося, що Земля могла неодноразово відвідуватися представниками цих цивілізацій у минулому.
І нарешті, учених не залишала надія на можливий приліт представників позаземних цивілізацій у наш час.
З позиції сучасної науки припущення про можливість існування позаземних цивілізацій має під собою певні підстави. Фізика і астрономія встановили факт тотожності фізичних законів у всій видимій частині Всесвіту.
Оптимісти вважають, що у 1-2% зірок у Галактиці можуть бути планетні системи, на яких з'явилися життя, а потім і цивілізація. За найоптимальніших оцінках таких зірок не більше 1 млрд.
Рідкість позаземних цивілізацій може бути однією з причин, чому ми не фіксуємо їх існування. Іншою причиною може бути недолік спостережуваних даних. Крім того, ми можемо не усвідомлювати, що ми отримували сигнали мають штучне походження. Також існує припущення, що життя в космосі не є унікальною, але що вона виникла в різних місцях Всесвіті приблизно в один і той же час, близько 4 млрд років тому. Тоді у Всесвіті немає занадто великої різниці в технічних рівнях розвилися цивілізацій, і шукати сліди цих цивілізацій просто безглуздо, так як їх ще немає.
Проте пошук слідів позаземних цивілізацій не припиняється. Більше того, вчені думають про те, як передати їм інформацію про існування земної цивілізації.
Список використовуваної літератури:
· Горєлов А.А. Концепція сучасного природознавства. - М.: Центр, 1997 р.
· Концепції сучасного природознавства: навч. посібник / А.П. Садохін. - 3-е вид., Стер. - М.: Видавництво «Омега», 2008 р.