Презентация ТЕОРИЯ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА Проект по физике Месяца Алексея, Лебедева Андрея, Гойхбурга Дениса, Бабаева Алексея и Николая Фролова М онлайн

Содержание слайда: ТЕОРИЯ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА Проект по физике Месяца Алексея, Лебедева Андрея, Гойхбурга Дениса, Бабаева Алексея и Николая Фролова Москва 2005

Содержание слайда: ПРОЛОГ

Содержание слайда: "Мы надеемся уложить все мироздание в простую и короткую формулу, которую можно будет печатать на майках". Л.Лердман

Содержание слайда: Основные задачи космологии можно сформулировать как ответы на вопросы: Что было, когда Вселенная рождалась? Как давно это было и как происходило? Рождалась ли Вселенная вообще или она глобально стационарна?

Содержание слайда: Все попытки создать физическую модель происхождения Вселенной основаны на трех постулатах: Все явления природы могут быть исчерпывающе описаны физическими законами, выраженными в математической форме; Эти физические законы универсальны и не зависят от времени и места; Все основные законы природы просты.

Содержание слайда: ЧАСТЬ I Создание Теории Большого Взрыва

Содержание слайда: Фридман Александр Александрович 1888-1925 Фридман в 1922-1924 и Жорж Леметр в 1927 г. сумели доказать, что уравнения Эйнштейна допускают и такое решение: первоначально вся Вселенная была сосредоточенна в одной точке, (названной условно "папой-атомом") а затем начинает расширяться, и так появляются галактики и звезды в них.

Содержание слайда: Хаббл Эдвин 1899-1853 В 1929 году сумел подтвердить на практике теории Фридмана и Леметра. Однако это удалось сделать в 1929 году выдающемуся астроному Эдвину Хабблу. Своими тщательными измерениями он доказал, что давно известные туманности, ранее считавшиеся всего лишь облаками газа, на самом деле являются галактиками. И что самое интересное, эти галактики движутся, удаляясь от нас со скоростями, тем большими, чем дальше они отстоят.

Содержание слайда: Неправильная галактика Сигара в созвездии Большая Медведица (M82) (наверху) и спиральная галактика в созвездии Треугольник (M33) (внизу), которые ошибочно принимали за туманности в начале ХХ века до того, как Хаббла доказал, что на самомо деле это галктики. (фото сделано позднее).

Содержание слайда: Гамов Георгий Антонович 1904-1968 Гамов доказал, папа-атом не просто вдруг начал расширяться во всю Вселенную (так называемая "холодная модель"), он должен был взорваться. Модель эту он называет "Big Bang' ом" (очень простонародное по тому времени отношении к иностранному языку), Большим Взрывом, и излагает ее сначала в заметке 1946 года, а потом статье 1948 года "Происхождение химических элементов", написанной вместе с учеником Ральфом Альфером.

Содержание слайда: Главный вопрос в теориях Гамова был следующий: если такой взрыв имел место быть, то уже на довольно ранних стадиях должно было возникнуть пронизывающее весь мир электромагнитное излучение, распределение которого должно было соответствовать температуре в момент излучения (многие миллиарды градусов). Но по мере расширения Вселенной частоты этого первичного (его назвали "реликтовым") излучения должны были вследствие эффекта Доплера убывать, и к настоящему времени, по оценкам Гамова, соответствовать температуре около трех-четырех градусов по Кельвину, т.е. быть сосредоточены в районе длин волн в несколько сантиметров. Главный вопрос в теориях Гамова был следующий: если такой взрыв имел место быть, то уже на довольно ранних стадиях должно было возникнуть пронизывающее весь мир электромагнитное излучение, распределение которого должно было соответствовать температуре в момент излучения (многие миллиарды градусов). Но по мере расширения Вселенной частоты этого первичного (его назвали "реликтовым") излучения должны были вследствие эффекта Доплера убывать, и к настоящему времени, по оценкам Гамова, соответствовать температуре около трех-четырех градусов по Кельвину, т.е. быть сосредоточены в районе длин волн в несколько сантиметров. В 1965 году А.Пензиас и Р.Вильсон, конструировавшие антенны для радиоэлектроники, обнаруживают равномерно идущее во всех направлениях электромагнитное излучение, соответствующее температуре в 3 Кельвина! Как выяснилось, это вовсе не сбой аппаратуры, а именно то излучение, о котором говорил Гамов! Но Нобелевскую премию Дали Пензиасу и Вильсону, а не Гамову.

Содержание слайда: Данные от зонда NASA - WMAP, который завис в точке Лагранжа (точке гравитационного равновесия Солнца и Земли) на расстоянии 1,5 млн. км от нас. Полученная "картинка" фактически представляет собой снимок послесвечения Большого взрыва, образованный распределением температуры космического микроволнового фона.

Содержание слайда: Хоукинг Стивен р.1942 На сегодняшний день теория в последствии была много раз интерпретирована, переложена и дополнена многими учеными. Основной вклад в решении проблем Теории Большого Взрыва внес Стивен Хоукинг, причем вклад не теоретический, а весьма практический – более двух тысяч страниц вычислений и уравнений, посвященных описанию появления частиц и галактик.

Содержание слайда: ЧАСТЬ II Теория Большого Взрыва

Содержание слайда: Теория большого взрыва Время – 13-20 млрд. лет назад. Изначальная плотность -10 97 кг/м 3. Объем «папы-атома» был бесконечно мал.

Содержание слайда: Понижение температуры T в зависимости от времени t. Для того чтобы фотон превратился (материализовался) в частицу и античастицу с массой mo и энергией покоя moc2, ему необходимо обладать энергией 2 moc2 .

Содержание слайда: Первые элементы

Содержание слайда: Развитие Вселенной: догалактический период

Содержание слайда:

Содержание слайда: ЧАСТЬ III Проблемы Теории Большого Взрыва

Содержание слайда: Проблемы Теории Большого Взрыва: Отсутствие решения вопроса сингулярности.

Содержание слайда: Современная космология имеет три пути решения проблем Теории Большого Взрыва: Полностью отказаться от Теории Большого Взрыва. Использовать для развития Теории огромное количество человеческих, машинных и денежных ресурсов. Найти принципиально новую (и достоверную) альтернативу, представляющую собой измененный вариант Теории Большого Взрыва.

Содержание слайда: ЧАСТЬ IV Дальнейшее развитие Вселенной

Содержание слайда:                  Можно указать три разные модели, для которых выполняются оба фундаментальных предположения Фридмана. В модели первого типа (открытой самим Фридманом) Вселенная расширяется достаточно медленно для того, чтобы в силу гравитационного притяжения между различными галактиками расширение Вселенной замедлялось и в конце концов прекращалось. После этого галактики начинают приближаться друг к другу, и Вселенная начинает сжиматься. На рис. 1 показано, как меняется со временем расстояние между двумя соседними галактиками. Оно возрастает от нуля до некоего максимума, а потом опять падает до нуля. В модели второго типа расширение Вселенной происходит так быстро, что гравитационное притяжение хоть и замедляет расширение, не может его остановить. На рис. 2 показано, как изменяется в этой модели расстояние между галактиками. Кривая выходит из нуля, а в конце концов галактики удаляются друг от друга с постоянной скоростью. Есть, наконец, и модель третьего типа, в которой скорость расширения Вселенной только-только достаточна для того, чтобы избежать сжатия до нуля (коллапса). В этом случае расстояние между галактиками тоже сначала равно нулю (рис. 3), а потом все время возрастает. Правда, галактики «разбегаются» все с меньшей и меньшей скоростью, но она никогда не падает до нуля.

Содержание слайда: Сверхновые звезды, как эта в скоплении галактик в Деве, помогают измерять космическое расширение. Их наблюдаемые свойства исключают альтернативные космологические теории, в которых пространство не расширяется. Сверхновые звезды, как эта в скоплении галактик в Деве, помогают измерять космическое расширение. Их наблюдаемые свойства исключают альтернативные космологические теории, в которых пространство не расширяется.

Содержание слайда: Типы теорий дальнейшего развития Вселенной

Содержание слайда: ЭПИЛОГ

Содержание слайда: Факты, твердо и навсегда установленные и доказанные Теорией Большого Взрыва: В момент "рождения" вся материя вселенной была сконцентрирована в одной точке, которая имела бесконечной большую массу и бесконечно малый объем; В результате расширения (или взрыва) этой точки начали образовываться сначала элементарные частицы, а потом – первые материальные макротела.

Содержание слайда: Факты, доказывающие Теорию Большого Взрыва: Удаление друг от друга галактик, со скоростями все большими, чем дальше они друг от друга отстоят, которое открыл Хаббл; Реликтовое излучение, открытое Пензиасом и Вильсоном; Математические расчеты формирования веществ, выведенные С. Хоукингом и другими математиками; Общая теория относительности Эйнштейна.