МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение « Средняя общеобразовательная школа №2 имени маршала Советского Союза Крылова Н.И ЗАТО п. Солнечный Красноярского края»

Направление: физика

Секция: физико-математические науки

Тема: "Теория Большого взрыва"

Головко Анастастия Витальевна :

Образовательное учреждение: МКОУ «СОШ №2 ЗАТО п. Солнечный»

Класс: 8 Д

e - mail : golovko _ nastenka @ bk . ru

Контактный телефон: 8- 983-168-66-23

Руководител ь работы:

Новинская Елена Алексеевна

Место работы: МКОУ «СОШ №2 ЗАТО п. Солнечный»

Должность: учитель физики

Контактный телефон: 8-908-026-78-47

e-mail: [email protected]

ЗАТО п. Солнечный, 2017

Введение..............................................................................................................................................3-4

Основы теории Большого взрыва.........................................................................................................4

Хронология событий в теории Большого взрыва............................................................................4-5

1. Эпоха сингулярности........................................................................................................................5

2. Эпоха инфляции.............................................................................................................................5-6

3. Эпоха охлаждения.............................................................................................................................6

4. Эпоха структуры................................................................................................................................7

5. Социологический опрос....................................................................................................................8

5. Вывод...................................................................................................................................................9

Список литературы...............................................................................................................................10

Приложение №1....................................................................................................................................11

Приложение №2 ...................................................................................................................................11

Приложение №3....................................................................................................................................12

Приложение №4....................................................................................................................................12

Введение:

Актуальность:

Сегодня большинство астрономов и космологов пришли к общему согласию относительно того, что Вселенная, которую мы знаем, появилась в результате гигантского взрыва, породившего не только основную часть материи, но явившегося источником основных физических законов, согласно которым существует тот космос, который нас окружает. Все это называется теорией Большого взрыва.

Вы, когда ни будь задавались такими вопросами, как: Например, если Вселенная - это все то, что есть, то каким образом это началось? И что было до этого? Если пространство не бесконечно, то что за пределами его? И в чем собственно должно помещаться это нечто? Как можно понять слово «бесконечно»?

Эти вещи трудны для понимания. Более того, когда об этом начинаешь задумываться, охватывает жуткое ощущение чего-то величественно - ужасного. Но вопросы о мироздании - это одни из самых главных вопросов, которые задает себе человечество на протяжение своей истории.

Цель работы:

Показать единство и многообразие Вселенной, раскрыть метапредметные связи дисциплин естественно- научного цикла, поставить вопросы: Как появилась наша Вселенная? Как она превратилась в кажущееся на первый взгляд бесконечное пространство? Чем она станет спустя многие миллионы и миллиарды лет?

Для достижения этой цели необходимо реш и ть следующие задачи:

1. Проследить этапы развития окружающего

нас мира

2. Найти научные подтверждения современной теории

В данной работе мною были использованы следующие методы научного исследования:

1. Изучение актуальности тематики и её практическое применение

2. Сбор, обработка и систематизация рабочего материала для проекта

3. Теоретический анализ специальной литературы по проблеме исследования;

Основы теории Большого взрыва

Основы теории Большого взрыва относительно просты. Если кратко, согласно ей вся существовавшая и существующая сейчас во Вселенной материя появилась в одно и то же время - около 13,8 миллиарда лет назад. В тот момент времени вся материя существовала в виде очень компактного абстрактного шара (или точки) с бесконечной плотностью и температурой. Это состояние носило название сингулярности.

Неожиданно сингулярность начала расширяться и породила ту Вселенную, которую мы знаем.

Стоит отметить, что теория Большого Взрывая является лишь одной из многих предложенных гипотез возникновения Вселенной (например, есть еще теория стационарной Вселенной), однако она получила самое широкое признание и популярность. Она не только объясняет источник всей известной материи, законов физики и большую структуру Вселенной, она также описывает причины расширения Вселенной и многие другие аспекты, и феномены.

Хронология событий в теории Большого взрыва

Основываясь на знаниях о нынешнем состоянии Вселенной, ученые предполагают, что все должно было начаться с единственной точки с бесконечной плотностью и конечным временем, которые начали расширяться. После первоначального расширения, как гласит теория, Вселенная прошла фазу охлаждения, которая позволила появиться субатомным частицам и позже простым атомам. Гигантские облака этих древних элементов позже, благодаря гравитации, начали образовывать звезды и галактики.

Ученые считают, что самые ранние периоды зарождения Вселенной - продлившиеся от 10 -43 до 10 -11 секунды после Большого взрыва, - по-прежнему являются предметом споров и обсуждений. Если учесть, что те законы физики, которые нам сейчас известны, не могли существовать в это время, то очень сложно понять, каким же образом регулировались процессы в этой ранней Вселенной. Кроме того, экспериментов с использованием тех возможных видов энергий, которые могли присутствовать в то время, до сих пор не проводилось. Как бы там ни было, многие теории о возникновении Вселенной в конечном итоге согласны с тем, что в какой-то период времени имелась отправная точка, с которой все началось.

Со времени этого Большого Взрыва Вселенная продолжает рас­ширяться, как раздуваемый воздушный шар.

Одна проблема заключается в том способе, которым материя распределена по Вселенной. Когда взрывается какой-либо предмет, то его содержимое разлетается равномерно во всех направлениях. Другими словами, если материя в начале была спрессована в малом объеме, а затем взорвалась, то вещество должно было равномерно распределиться по пространству Вселенной.

Эпоха сингулярности (приложение №1).

Также известная как планковская эпоха (или планковская эра) принимается за самый ранний из известных периодов эволюции Вселенной. В это время вся материя содержалась в единственной точке бесконечной плотности и температуры. Во время этого периода, как считают ученые, квантовые эффекты гравитационного взаимодействия доминировали над физическим, и ни одна из физических сил не была равна по силе гравитации.

Планковская эра предположительно длилась от 0 до 10-43 секунды и названа она так потому, что измерить ее продолжительность можно только планковским временем (Пла́нковское вре́мя- единица времени в планковской системе единиц, величина, имеющая размерность времени и, как и другие планковские единицы.) .

Приблизительно в период с 10-43 до 10-36 секунды во Вселенной происходил процесс столкновения состояний переходных температур. Считается, что именно в этот момент фундаментальные силы, которые управляют нынешней Вселенной, начали отделяться друг от друга. Первым шагом этого отделения явилось появление гравитационных сил, сильных и слабых ядерных взаимодействий, и электромагнетизма.

В период примерно с 10-36 до 10-32 секунды после Большого взрыва температура Вселенной стала достаточно низкой, что привело к разделению электромагнитных сил (сильное взаимодействие) и слабого ядерного взаимодействия (слабого взаимодействия).

Эпоха инфляции (приложение №2).

С появлением первых фундаментальных сил во Вселенной началась эпоха инфляции, которая продлилась с 10-32 секунды по планковскому времени до неизвестной точки во времени. Большинство космологических моделей предполагают, что Вселенная в этот период была равномерно заполнена энергией высокой плотности, а невероятно высокие температура и давление привели к ее быстрому расширению и охлаждению.

Это началось на 10-37 секунде, когда за фазой перехода, вызвавшей отделение сил, последовало расширение Вселенной в геометрической прогрессии.

В это время образуются и сразу же сталкиваясь разрушаются пары из частиц - античастиц, что, как считается, привело к доминированию материи над антиматерией в современной Вселенной. После прекращения инфляции Вселенная состояла из кварк-глюоновой плазмы и других элементарных частиц. С этого момента Вселенная стала остывать, начала образовываться и соединяться материя.

Эпоха охлаждения (приложение №3)

Со снижением плотности и температуры внутри Вселенной начало происходить и снижение энергии в каждой частице. Это переходное состояние длилось до тех пор, пока фундаментальные силы и элементарные частицы не пришли к своей нынешней форме. Так как энергия частиц опустилась до значений, которые можно сегодня достичь в рамках экспериментов, действительное возможное наличие этого временного периода вызывает у ученых куда меньше споров.

Так как температура была уже недостаточно высокой для создания новых протонно-антипротонных пар (или нейтронно-антинейтронных пар), последовало массовое разрушение этих частиц, что привело к остатку только 1/1010 количества изначальных протонов и нейтронов и полному исчезновению их античастиц. Аналогичный процесс произошел спустя около 1 секунды после Большого взрыва. Только «жертвами» на этот раз стали электроны и позитроны.

В течение первых минут расширения Вселенной начался период нуклеосинтеза (синтез химических элементов). Благодаря падению температуры до 1 миллиарда кельвинов (Ке́львин (русское обозначение: К; международное: K) - единица термодинамической температуры в Международной системе единиц (СИ), одна из семи основных единиц СИ) и снижения плотности энергии примерно до значений, эквивалентных плотности воздуха, нейтроны и протоны начали смешиваться и образовывать первый стабильный изотоп водорода (дейтерий), а также атомы гелия. Тем не менее большинство протонов во Вселенной остались в качестве несвязных ядер атомов водорода.

Спустя около 379 000 лет электроны объединились с этими ядрами водорода и образовали атомы (опять же преимущественно водорода), в то время как радиация отделилась от материи и продолжила практически беспрепятственно расширяться через пространство. Эту радиацию принято называть реликтовым излучением, и она является самым древнейшим источником света во Вселенной.

Эпоха структуры.

В последующие несколько миллиардов лет более плотные регионы почти равномерно распределенной во Вселенной материи начали притягиваться друг к другу. В результате этого они стали еще плотнее, начали образовывать облака газа, звезды, галактики и другие астрономические структуры, за которыми мы можем наблюдать в настоящее время. Этот период носит название иерархической эпохи. В это время та Вселенная, которую мы видим сейчас, начала приобретать свою форму.

Детали этого процесса могут быть описаны согласно представлению о количестве и типе материи, распределенной во Вселенной, которая представлена в виде холодной, теплой, горячей темной материи и барионного вещества.

Социологический опрос:

В опросе приняло участие 89 человек. Учащимся был задан вопрос:

Как вы считаете, какая теория более достоверна о происхождении Вселенной

Вывод: социологический опрос позволил установить, что среди учащихся школы большинство (53%) также предпочитает считать, что Вселенная возник благодаря Большому взрыву. Правда, обнаружилось, что 21% учащихся придерживаются теории божественное происхождения, и оказалось, что 26% не знают о происхождении Вселенной.

Вывод:

Теория большого взрыва не дает однозначно объяснения происхождения Вселенной, представленные в данной работе два взгляда на эту проблему не являются единственными. Лауреат Нобелевской премии Стивен Вайнберг сказал: «Теория возникновения Вселенной представляет собой одну из самых трудных проблем физики и астрономии, проблем, еще очень далеких от разрешения».

Список литературы:

1. Демин В. Н. «Тайны Вселенной» , «Наука» , Москва, 1998г.
2. Клечек Й. , Якеш П. «Вселенная и земля» , «Артия» , Прага, 1986г. , (издание на русском языке) .
3. Кесарев В. В. «Эволюция вещества во Вселенной» , «Атомиздат» , Москва, 1989г.
4. Левитан Е. П. «Эволюционирующая Вселенная» , «Просвещение» , Москва, 1993г.
5. Марочник Л. С. , Насельский П. Д. «Вселенная: вчера, сегодня, завтра» , сборник «Космонавтика, астрономия» , выпуск № 2 за 1983г.
6. Нарликар Дж. «Неистовая Вселенная» , издательство «Мир» , Москва, 1985г.
7. Новиков И. Д. «Эволюция Вселенной» , 3 издание, «Наука» , Москва, 1993г.
8. «Большие проблемы Большого взрыва» , журнал «Истоки» , № 1 за 1999г. 1. Вайнберг С.
9.Первые три минуты: современный взгляд на происхождение Вселенной / С. Вайнберг. - М. : Астрономия, 2006. - 272 с.
10. Воронцов-Вельяминов Б. А. Галактики, туманности и взрывы во Вселенной / Б. А. Воронцов-Вельяминов. - М. : Знание, 2007. - 176 с.
11. Левитан Е. П. Эволюционирующая Вселенная / Е. П. Левитан. - М. : 2007. - 39 с.
12. Новиков И. Д. Как взорвалась Вселенная / И. Д. Новиков. - М. : Наука, 2008. - 175 с.
13. Происхождение жизни: Вселенная, солнце, земля, жизнь / Пер. с итал. Э. И. Мотылевой. - М: АСТ, 2007. - 256 с.
14. Линевивер Ч. Парадоксы большого взрыва / Ч. Линевивер, Т. Дэвис // В мире науки. - 2005. - №7.
15. Чернин А. Д. Космология: Большой Взрыв / А. Д. Чернин. - М. : Век, 2006. - 64 с. 16. Шкловский И. С. Вселенная, жизнь, разум / И. С. Шкловский. - М. : Мир, 2006. - 239 с.

Приложение №1

Эпоха сингулярности

Приложение №2

Эпоха инфляции

Приложение №3

Эпоха охлаждения

Приложение №4

Эпоха структуры

Теория Большого Взрыва. Согласно этой теории, в начальный момент времени Вселенная находилась в состоянии сингулярности, имея бесконечные плотность и температуру. 13.7 миллиардов лет назад случился Большой взрыв, после которого началось быстрое расширение Вселенной. Размеры «зародыша» Вселенной сопоставляют с размерами атомного ядра.

Астрономия 11 класс

«Возникновение планет» - Аккреция. Гравитационная конденсация. Остатки сверхновой. Газопылевой слой. Астрономы. Планетная система. Сжатие протозвездного пылевого облака. Масса протопланеты. Раздел астрономии. Земля. Изображения протопланетных дисков. Звезды. Протозвезда. Туманность Ориона. Протопланетное облако. Происхождение планет. Допланетные тела.

«Типы звёзд» - Нейтронные звезды. Типы сверхновых. Существование чёрных дыр. Вспыхивающая звезда. Белые карлики. Сверхновая. Физика сверхновых звезд. Происхождение. Оптические и рентгеновские лучи. Изображение, полученное с помощью телескопа. Схематическая иллюстрация. Открытие. Наблюдения сверхновых звезд. Черная дыра. Изображение пульсара. Место расположения источника рентгеновского излучения. Парадокс плотности.

«Первые выходы человека в космос» - 2 апреля 2010 года исполяется 49 лет со дня полета первого человека. Первые опыты с отправкой в космос собак начались в 1951. Полёт на «Востоке-6». Лайка – первая жизнь в космосе. Белка и Стрелка. В.В.Терешкова. В отряде космонавтов. Юрий Алексеевич. Карьера в отряде после полёта. Работа по определению реакций высокоорганизованного живого существа. Королев и Гагарин. Подготовка. День космонавтики.

«Происхождение и развитие Вселенной» - Планеты. Эпоха вечной тьмы. Теории происхождения Вселенной. Теория Большого взрыва. Эпоха звёзд. Чёрные дыры. Теории будущего Вселенной. Космологическая модель Канта. Большой разрыв. Космологические эпохи. Момент взрыва. Происхождение и развитие Вселенной. Циклическая модель. Большое сжатие. Законы физики. Эпоха чёрных дыр. Эпоха распада. Элементарные частицы. Модель Вселенной Эйнштейна.

«Чёрные дыры Вселенной» - Состав Вселенной. Классификация тёмной материи. История представлений о чёрных дырах. Коллапсирующие звёзды. Горячая тёмная материя. Теплая тёмная материя. Вопрос о реальном существовании чёрных дыр. Холодная тёмная материя. Область в пространстве. Обнаружение чёрных дыр. Тёмная материя. Черные дыры. Примитивные черные дыры. Трудность. Сверхмассивные черные дыры. Жуткое впечатление. Черные дыры и темная материя.

«История полётов в космос» - Байконур. Принцип работы ракетного двигателя. Отец ракетостроения. История исследования космоса. Подготовка к запуску спутника. С чего все начиналось. Первый шаг на Луне. Покорители космоса. Два больших класса назначения спутников. Экипаж «Союз» - «Аполлон». Белка и Стрелка. Рекорды космонавтики.

История Вселенной согласно теории Большого взрыва В нулевой момент времени Вселенная возникла из сингулярности. В течение первой миллионной доли секунды, когда температура значительно превышала 1012К, а плотность была немыслимо велика, должны были неимоверно быстро сменять друг друга экзотические взаимодействия, недоступные пониманию в рамках современной физики. Однако есть основания полагать, что к концу первой миллионной доли секунды уже существовал первичный «бульон» богатых энергией («горячих») частиц излучения (фотонов) и частиц вещества. В нулевой момент времени Вселенная возникла из сингулярности. В течение первой миллионной доли секунды, когда температура значительно превышала 1012К, а плотность была немыслимо велика, должны были неимоверно быстро сменять друг друга экзотические взаимодействия, недоступные пониманию в рамках современной физики. Однако есть основания полагать, что к концу первой миллионной доли секунды уже существовал первичный «бульон» богатых энергией («горячих») частиц излучения (фотонов) и частиц вещества.

В те первые мгновения все имевшиеся частицы должны были непрерывно возникать и аннигилировать. Любая материальная частица имеет некоторую массу, и поэтому для ее образования требуется наличие определенной «пороговой, энергии»; пока плотность энергии фотонов оставалась доста- точно высокой, могли возникать любые частицы. Мы знаем также, что, когда частицы рождаются из гамма-излучения (фотонов высокой энергии), они рождаются парами, состоящими из частицы и античастицы, например электрона и позитрона. В условии сверхплотного состояния материи, характерного для раннего этапа жизни Вселенной, частицы и античастицы должны были тотчас же после своего рождения снова сталкиваться, превращаясь в гамма-излучение. Это взаимное превращение частиц в излучение и обратно продолжалось до тех пор, пока плотность энергии фотонов превышала значение пороговой энергии образования частиц.

Судя по всему, должна была существовать некоторая диспропорция между частицами (протонами, нейтронами, электронами и т. д.) и античастицами (антипротонами, антинейтронами, позитронами и т. д.), так как все частицы (а не только все античастицы) исчезли бы в процессе аннигиляции. В окружающей нас части Вселенной вещества несравнимо больше, чем антивещества, которое лишь изредка встречается в виде отдельных античастиц. Не исключено, конечно, что на ранней стадии эволюции Вселенной в ней были области, где доминировало вещество, и области с преобладанием антивещества - в этом случае возможно существование звезд и целых галактик, состоящих из антивещества; на больших расстояниях они были бы неотличимы от привычных нам звезд и галактик из вещества. Однако у нас нет никаких свидетельств в пользу этого предположения, поэтому более разумным кажется считать, что с самого начала возник небольшой, но заметный дисбаланс частиц и античастиц. В настоящее время разрабатывается ряд теорий, в которых такой дисбаланс находит вполне естественное объяснение.

После того как вещество стало прозрачным для электро­ магнитного излучения, в действие вступило тяготение: оно начало преобладать над всеми другими взаимодействиями между массами практически нейтрального вещества, составлявшего основную часть материи Вселенной. Тяготение создало галактики, скопления, звезды и планеты - все эти объекты образовались из первичного вещества, которое, в свою очередь, выделилось из быстро остывавшего и терявшего плотность первичного огненного шара; тяготению же предстоит определить путь эволюции и исход жизни всей Вселенной в целом. Тем не менее, многие вопросы, касающиеся эпохи, последовавшей за эпохой отделения излучения от вещества, остаются пока без ответа; в частности, остается нерешенным вопрос формирования галактик и звезд. Образовались ли галактики раньше первого поколения звезд или наоборот? Почему вещество сосредоточилось в дискретных образованиях - звездах, галактиках, скоплениях и сверхскоплениях, - когда Вселенная как целое разлеталась в разные стороны?

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.

Оставляя в стороне спорный вопрос, касающийся образования галактик, посмотрим, что говорят современная теория и данные наблюдений относительно будущего развития Вселенной и ее вероятного конца. Вне всякого сомнения, именно гравитационное взаимодействие определит дальнейший ход событий. Достаточно ли во Вселенной вещества для того, чтобы силы тяготения в конечном счете остановили процесс расширения и заставили галактики вновь начать падать друг на друга, в результате чего Вселенная закончила бы свое существование в неком «Большом сжатии». Или же наоборот. Вселенная будет расширяться бесконечно?

Процесс расширения Вселенной можно рассматривать, используя понятие скорости убегания. Согласно закону всемирного тяготения Ньютона, эффективная гравитационная сила, действующая на частицу, находящуюся внутри пустой сферической оболочки, равна нулю. притяжение, вызываемое разными частями оболочки, взаимно компенсируется. То же имеет место и в общей теории относительности. Следовательно, если выбрать для исследования типичную сферическую область Вселенной, то все остальное можно считать полой толстостенной оболочкой, расположенной вне интересующей нас области, поскольку в силу космологического принципа все направления во Вселенной равноправны, а вещество в ней распределено равномерно. Тогда можно допустить, что на галактику, расположенную у края выбранной нами области, действуют силы притяжения только со стороны вещества, находящегося внутри выбранной сферы.

Если это вещество распределено равномерно, то галактика будет притягиваться к центру сферы так, как если бы там была сосредоточена вся заключенная внутри сферы масса. В своем движении относительно центра сферы эта «пробная» галактика должна вести себя, как снаряд, выпущенный «наружу» из этой точки. Если скорость галактики достаточно велика, т. е. если она превышает скорость убегания, характерную для этой сферической области, то галактика будет продолжать свое движение вечно (открытая вселенная), но если скорость галактики недостаточна, то она в конце концов уменьшится до нуля, после чего галактика начнет двигаться к центру сферы (замкнутая вселенная).

Зная скорость разбегания галактик - она определяется значением постоянной Хаббла, - можно оценить необходимую величину массы, которая должна содержаться в данном объеме пространства, чтобы расширение когда-то прекратилось; иначе говоря, требуется рассчитать среднее значение плотности вещества, которая обеспечила бы существование замкнутой вселенной. Если окажется, что средняя плотность вещества превышает некоторое значение, называемое критической плотностью, то Вселенная через какое-то время должна перестать расширяться - тогда поле битвы останется за силами тяготения и коллапс вещества Вселенной будет неизбежным.

Принимая Но=55 км/с*Мпс, находим, что значение критической плотности примерно равно кг/м3, или в среднем примерно 3 атома водорода в 1 м3 - это очень немного! При такой плотности Вселенная должна быть очень большой, а вещество в ней - очень разреженным. Определение средней плотности вещества во Вселенной - одна из важнейших задач современной астрономии.

Если наша Вселенная будет неограниченно расширяться - а об этом свидетельствуют почти все данные наблюдений, - то что ее ожидает в будущем? По мере расширения пространства материя становится все более разреженной, галактики и скопления все более удаляются друг от друга, а температура фонового излучения неуклонно приближается к абсолютному нулю. Со временем все звезды завершат свой жизненный цикл и превратятся либо в белых карликов, остывающих до состояния холодных черных карликов, либо в нейтронные звезды или черные дыры. Эра светящегося вещества закончится, и темные массы вещества, элементарных частиц и холодного излучения будут бессмысленно разлетаться в непрерывно разрежающейся пустоте.

Дж.Б.Берроу из Оксфордского университета и Ф.Типлер из Калифорнийского университета нарисовали такую картину отдаленного будущего неограниченно расширяющейся вселенной. Даже внутри старой нейтронной звезды сохраняется еще достаточно энергии, чтобы время от времени сообщать частицам, находящимся вблизи ее поверхности, скорость, превышающую скорость убегания; предполагается, что в результате этого через достаточно продолжительное время все вещество нейтронной звезды должно испариться. Распадутся и черные дыры, вызвав рождение (в равных пропорциях) частиц и античастиц.

По мнению Берроу и Типлера, если запас энергии во Вселенной достаточен только для того, чтобы обеспечить ее неограниченное расширение, то эффект электрического притяжения в электронно- позитронных парах перевесит и гравитационное притяжение, и общее расширение Вселенной как целого; поэтому за конечное время все электроны проаннигилируют со всеми позитронами. В конечном итоге последней стадией существования материи окажутся не разлетающиеся холодные темные тела или черные дыры, а безбрежное море разреженного излучения, остывающего до конечной, повсюду одинаковой, температуры.

Второе начало термодинамики предсказывает, что конец Эволюции Вселенной наступит, когда выравняется температура ее вещества - так как тепло передается от более теплых тел к более холодным, различие их температур со временем сглаживается и совершение работы становится невозможным. Эта мысль о «тепловой смерти» Вселенной была высказана еще в 1854г. Германом Гельмгольцем (). Небезынтересно отметить, что наше современное представление о неограниченно расширяющейся Вселенной вместе с концепцией квантового излучения черных дыр, которая основана на аналогии между гравитацией и термодинамикой, по существу, привело, только более кружным путем, к выводам, сделанным Гельмгольцем.

Мы не знаем с определенностью, каков должен быть исход противоборства расширения Вселенной и гравитационного притяжения ее вещества. Если победит тяготение, Вселенная когда-нибудь сколлапсирует в процессе Большого сжатия, которое может оказаться либо концом ее существования, либо прелюдией к новому циклу расширения. Если же силы тяготения проиграют сражение, то расширение будет продолжаться неограниченно долго, но тем не менее гравитация будет играть существенную роль в определении окончательного состояния вещества Вселенной: станет ли оно безбрежным морем однородного излучения или же будет рассеиваться множеством темных холодных масс. В неясном далеком будущем прошедшая эпоха звездной активности может показаться лишь кратчайшим мгновением в бесконечной жизни Вселенной.

Так неужели, же Вселенная обречена на вечное расширение? Пока все данные говорят именно об этом, хотя нельзя без боли думать о превращении нашего удивительного и сложного мира в бесформенную темную пустоту. По- видимому, многим была бы больше по душе пульсирующая модель, дающая надежду на возрождение пусть не живых существ, но по крайней мере таких привычных нам вещей, как вещество и излучение. Однако, что бы мы ни предпринимали, это не изменит ни плотности космического вещества, ни судьбы космоса - нам остается принимать его таким, каков он есть: Вселенную не выбирают.

Слайд 1

Описание слайда:

Слайд 2

Описание слайда:

Слайд 3

Описание слайда:

Слайд 4

Описание слайда:

Слайд 5

Описание слайда:

Слайд 6

Описание слайда:

Слайд 7

Описание слайда:

Слайд 8

Описание слайда:

К третьей минуте из четверти всех протонов и нейтронов образовались ядра гелия. Через несколько сот тысяч лет расширяющаяся Вселенная остыла настолько, что ядра гелия и протоны смогли удерживать возле себя электроны. Так образовались атомы гелия и водорода. Излучение, не сдерживаемое свободными электронами, смогло распространяться на значительные расстояния. Мы до сих пор можем на Земле "слышать" отголоски того излучения. Оно равномерно приходит со всех сторон и, значительно "остыв" за 15 миллиардов лет с момента Взрыва, соответствует излучению тела, нагретого всего до 3 К. Это излучение принято называть реликтовым. Его обнаружение и существование подтверждают теорию Большого взрыва. Излучение является микроволновым. К третьей минуте из четверти всех протонов и нейтронов образовались ядра гелия. Через несколько сот тысяч лет расширяющаяся Вселенная остыла настолько, что ядра гелия и протоны смогли удерживать возле себя электроны. Так образовались атомы гелия и водорода. Излучение, не сдерживаемое свободными электронами, смогло распространяться на значительные расстояния. Мы до сих пор можем на Земле "слышать" отголоски того излучения. Оно равномерно приходит со всех сторон и, значительно "остыв" за 15 миллиардов лет с момента Взрыва, соответствует излучению тела, нагретого всего до 3 К. Это излучение принято называть реликтовым. Его обнаружение и существование подтверждают теорию Большого взрыва. Излучение является микроволновым.

Слайд 9

Описание слайда:

При расширении однородной Вселенной в тех или иных ее местах образовывались случайные сгущения. Но именно эти "случайности" стали зачатками больших уплотнений и центрами концентрации вещества. Так во Вселенной образовались области, где вещество собиралось, и области, где его почти не было. Кому-то такая Вселенная напоминает соты, кому-то - губку. Под воздействием гравитации появившиеся уплотнения росли. Двадцать миллиардов лет назад в местах таких уплотнений стали образовываться галактики, скопления и сверхскопления галактик. При расширении однородной Вселенной в тех или иных ее местах образовывались случайные сгущения. Но именно эти "случайности" стали зачатками больших уплотнений и центрами концентрации вещества. Так во Вселенной образовались области, где вещество собиралось, и области, где его почти не было. Кому-то такая Вселенная напоминает соты, кому-то - губку. Под воздействием гравитации появившиеся уплотнения росли. Двадцать миллиардов лет назад в местах таких уплотнений стали образовываться галактики, скопления и сверхскопления галактик.

1 из 12

Презентация на тему: Теория большого взрыва

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

Теория Большого Взрыва утверждает, что вся физическая вселенная – материя, энергия и даже 4 измерения пространства и времени возникли из состояния бесконечных значений плотности, температуры и давления. Вселенная возникла из объема меньшего, чем точка и продолжает расширяться. Теория Большого Взрыва теперь общепринята, так как она объясняет оба наиболее значительных факта космологии: расширяющуюся Вселенную и существование космического фонового излучения.

№ слайда 3

Описание слайда:

Это событие произошло от 13 до 20 миллиардов лет назад. Можно воспользоваться известными законами физики и просчитать в обратном направлении все состояния, в которых находилась Вселенная, начиная с 10-43 секунд после Большого Взрыва. В течение первого миллиона лет вещество и энергия во Вселенной сформировали непрозрачную плазму, иногда называемую первичным огненным шаром. К концу этого периода расширение Вселенной заставило температуру опуститься ниже 3000 K, так что протоны и электроны смогли объединяться, образуя атомы водорода. На этой стадии Вселенная стала прозрачной для излучения. Плотность вещества теперь стала выше плотности излучения, хотя раньше ситуация была обратной, что и определяло скорость расширения Вселенной. Фоновое микроволновое излучение - все, что осталось от сильно охлажденного излучения ранней Вселенной.

№ слайда 4

Описание слайда:

№ слайда 5

Описание слайда:

Первые галактики начали формироваться из первичных облаков водорода и гелия только через один или два миллиарда лет. Термин "Большой Взрыв" может применяться к любой модели расширяющейся Вселенной, которая в прошлом была горячей и плотной Большое Магелланово Облако - галактика, которая сопровождает нашу собственную. Она видима невооруженным взглядом как туманная, удлиненная область неба. Оно расположено на расстоянии в 160,000 световых лет и охватывает область в 20,000 световых лет. Его видимая часть - десятая часть Млечного пути

№ слайда 6

Описание слайда:

Туманность Песочных часов - молодая планетарная туманность удаленная от нас приблизительно на 8000 световых лет. Изображение принималось в трех различных длинах волн, чтобы отразить газовый состав туманности. Азот показан красным цветом, водород - зеленым и вдвойне ионизированный кислород - синим. Точный процесс формирования пока неясен

№ слайда 7

Описание слайда:

Туманность Краба является одним из наиболее интересных объектов в небе. Это - остатки огромного звездного взрыва. Она была отображена во всех длинах волны от радио до гамма-лучей. Центральная звезда - пульсар - быстро вращающаяся нейтронная звезда. Она вращается настолько быстро, что импульс замечен каждые 0.033 секунды. В оптических длинах волны эта центральная звезда имеет 16-ую величину и находится вне досягаемости всех кроме наиболее мощных телескопов

№ слайда 8

Описание слайда:

Млечный Путь - это наша собственная галактика, видимая изнутри. Галактика представляет собой гигантскую звездную систему, состоящую приблизительно из 200 миллиардов звезд галактика Млечного пути - имеет приблизительно 100 000 световых лет в поперечнике и содержит более чем 100 миллиардов звезд. Галактика имеет форму линзы диаметром 80 тысяч световых лет и толщиной ~ 30 тысяч световых лет

№ слайда 9

Описание слайда:

Согласно этой теории, всё наблюдаемое пространство расширяется. Но что же было в самом начале? Всё вещество в Космосе в какой-то начальный момент было сдавлено буквально в ничто - спрессовано в одну-единственную точку. Оно имело фантастически огромную плотность - её практически невозможно себе представить, она выражается числом, в котором после единицы стоят 96 нулей, - и столь же невообразимо высокую температуру. Астрономы назвали такое состояние сингулярностью. В силу каких-то причин это удивительное равновесие было внезапно разрушено действием гравитационных сил - трудно даже вообразить, какими они должны были быть при бесконечно огромной плотности «первовещества"! Что было до Большого взрыва?

№ слайда 12

Описание слайда:

Загадки теории Большого взрыва 1.Как гласит теория большого взрыва, Вселенная возникла из точки с нулевым объемом и бесконечно высокими плотностью и температурой. Это состояние, называемое сингулярностью, не поддается математическому описанию. 2. Теория большого взрыва не может объяснить существование галактик. Современные версии космологических теорий предсказывают только появление однородного облака газа. 3. Проблема “недостающей массы”. Измеряя световую энергию, излучаемую Млечным Путем, можно приблизительно определить массу нашей галактики. Она равняется массе ста миллиардов Солнц. Однако, изучая закономерности взаимодействия того же Млечного Пути с близлежащей галактикой Андромеды, мы обнаружим, что наша галактика притягивается к ней так, как будто весит в десять раз больше