Презентация Современные представления о Вселенной. Лекция 5 онлайн

Содержание слайда: Современные представления о Вселенной 1. Концепция эволюции Вселенной. Этапы эволюции «горячей» Вселенной. 2. Теории происхождения вселенной 3. Происхождение звезд, планет и галактик.

Содержание слайда: Космогонические модели Вселенной 1. космогония Ньютона 2. космогония Эйнштейна 3. космогония Фридмана

Содержание слайда: Постулаты космогонии Ньютона 1. Вселенная – мир в целом, который существует безотносительно к условиям познания; 2. пространство и время Вселенной абсолютны и не зависят от материальных объектов 3. пространство и время метрически бесконечны и безграничны в любом направлении 4. мировое пространство однородно и изотропно 5. вселенная стационарна: отдельные вещи изменяются, но мир в целом остается тем же самым

Содержание слайда: Парадоксы ньютоновской космогонии: 1. гравитационный – в бесконечном пространстве должно существовать бесконечное количество объектов, обладающих гравитационной массой, что требует, чтобы в любой точке был бесконечный гравитационный потенциал 2. фотометрический – наличие бесконечной массы должно давать бесконечно большую величину светимости

Содержание слайда: Космогония Эйншетйна предложил стационарную релятивистскую космологическую модель 1. отбросил 2 и 3 постулаты Ньютона 2. в стационарной Вселенной существуют силы отталкивания и притяжения 3. Вселенная представляет собой бесконечно вытянутый цилиндр

Содержание слайда: Космология Фридмана Доказал, что если принять существование во Вселенной только гравитационных сил, то Вселенная не может быть стационарной, а может периодически сжиматься и расширяться

Содержание слайда: Основные постулаты нестационарной релятивистской космологии 1. уравнения ОТО и СТО, связывающие кривизну пространства с плотностью массы 2. принцип однородности и изотропности Вселенной – во Вселенной нет выделенных мест, все точки и направления равны 3. выбор той или иной модели определяется силами тяготения и начальными условиями в том числе и плотностью массы

Содержание слайда: В зависимости от соотношения средней плотности вещества во Вселенной к критической плотности вещества возникают следующие модели Вселенной 1. средняя плотность вещества во Вселенной меньше критической – кривизна пространства отрицательная и Вселенная будет бесконечно расширяться 2. средняя плотность вещества во Вселенной примерно равна критической – кривизна пространства стремится к нулю и Вселенная будет постепенно замедлять свое расширение 3. средняя плотность вещества во Вселенной больше критической – кривизна пространства положительная – расширение Вселенной будет сменяться ее сжатием

Содержание слайда: Этапы эволюции Вселенной 1. инфляция физического вакуума 2. Большой Взрыв и его последствия 3. развитие Вселенной с момента Большого Взрыва до образования звезд и галактик

Содержание слайда: Инфяционная теория предполагает расширение Вселенной на ранней стадии ее развития, предполагает ускоренное ее развитие (по сравнению с ТБВ) Согласно инфляционной теории Вселенная возникает из физического вакуума. Физический вакуум – низшее энергетическое состояние квантовых полей, для которых характерно какое-либо отсутствие реальных частиц. Это – форма материи, характеризующаяся активностью, возникновением и уничтожением виртуальных частиц.

Содержание слайда: Фаза инфляции вакуума недолговечна, поскольку такой вакуум неустойчив и стремится к распаду. Огромные запасы энергии высвобождаются в виде излучения, мгновенно нагревают Вселенную и она расширяется с постепенным замедлением расширения. С этого момента начинается эволюция «горячей» Вселенной

Содержание слайда: Теории Происхождения Вселенной Теория Большого взрыва Теория бесконечно пульсирующей Вселенной Креационизм Теория струн

Содержание слайда: Теория большого взрыва По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла 13,7 ± 0,13 млрд 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.

Содержание слайда: Ранняя Вселенная представляла собой высокооднородную и изотропную среду с необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением. В результате расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам.

Содержание слайда: К таковым переходам можно отнести: 1. конденсация элементарных частиц 2. процесс бариогенезиса – формирование барионов – таких как протоны и нейтроны 3. образование физических сил и элементарных частиц в их современной форме. 4. эра рекомбинации и ионизации атомов, формирование водорода После эры рекомбинации материя стала прозрачной для излучения, которое, свободно распространяясь в пространстве, дошло до нас в виде реликтового излучения.

Содержание слайда: После взрыва образовалось два вида материи: вещество и поле. Первые химические элементы H, He, H2. H и He стали образовывать сгущения и из них образовались звезды. После взрыва образовалось два вида материи: вещество и поле. Первые химические элементы H, He, H2. H и He стали образовывать сгущения и из них образовались звезды. Более тяжелые металлы образовались в недрах звезд в результате звездного нуклеосинтеза. Элементы более тяжелые чем Fe образуются при взрыве новых и сверх новых звезд. На месте остатка взрыва сверхновых формируются новые звезды и их планетные системы. Более плотные вещества всегда образуют внутренние планеты карлики, менее плотные – планеты гиганты на периферии системы. Когда Земля выросла до современной массы, она нагрелась за счет распада изотопов и путем улавливания кинетической энергии от столкновения крупных обломков. В результате нагрева Fe и Ni расплавившись погрузились в центр планеты и образовали ядро. Остальной материал образовал мантию (менее раскаленный). Остывший – земную кору.

Содержание слайда: «Бесконечно пульсирующая Вселенная» Вариант теории, по которой вселенная проходит последовательные периоды сжатия и расширения. В конце стадии сжатия, когда Вселенная концентрируется в маленьком объеме большой плотности, происходит «разлет» Вселенной, называемый взрывом. Таким образом, по этой теории Вселенная бесконечно пульсирует между большим взрывом и «большим сжатием» Однако, для того, чтобы так происходило, плотность вселенной должна была бы быть выше определенного значения (критической плотности), но сжатие вселенной до таких размеров еще не доказано.

Содержание слайда: Креационизм Многие креационисты считают, что нет такого фундаментального противоречия между научными и религиозными концепциями, как кажется на первый взгляд. Считается, что многие термины, используемые в древних религиозных текстах, не следует понимать буквально и необходимо делать скидку на время и язык, использовавшийся в древности, и рассматривать их комплексно. К примеру, известный библейский сюжет о 6 днях творения следует понимать метафорично, хотя бы только потому, что, согласно тому же тексту, Солнце и Луна появились только на четвертый день, что ясно говорит о том, что как минимум все предыдущие «дни»(а, возможно, и последующие) не являются днями в общепринятом понимании этого слова и не тождественны суткам

Содержание слайда: Теория струн Это - направление теоретической физики, изучающее динамику взаимодействия не точечных частиц, а одномерных протяжённых объектов, так называемых квантовых структур. Теория струн сочетает в себе идеи квантовой механики и теории относительности, поэтому на её основе, возможно, будет построена будущая теория квантовой гравитации. Теория струн основана на гипотезе о том, что все элементарные частицы и их фундаментальных взаимодействий возникают в результате колебаний и взаимодействий ультрамикроскопических квантовых структур  на масштабах порядка планковской длины 10−35 м.

Содержание слайда: Происхождение и существование звезд Стадия 1. Формирование звезд через конденсацию облаков диффузной материи, которые постепенно формировались внутри галактик. Местами наиболее интенсивного звездообразования считаются массы холодного межзвездного вещества, которые называются газово-пылевыми комплексами. Силы тяготения сжимают газово-пылевое облако, повышая внутри плотность и температуру. Формируется протозвезда. Чем больше масса звезды, тем при большей температуре достигается равновесие. Поэтому у массивных звезд большие светимости

Содержание слайда: Происхождение и существование звезд Стадия 2. Стационарная стадия, сопровождающаяся постепенным «выгоранием» водорода Стадия 3. Полный расход водорода как топлива жизни звезды, в результате – звезда остывает и становится белым карликом. Массивные звезды после расхода водорода взрываются и из их «остатков» формируются звезды следующих поколений. Потеряв равновесие, массивная звезда может превратиться в нейтронную звезду или в черную дыру.