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 космологии
является 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 во
Вселенной 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 Жоржа
Леметра, 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.
9. • эра адронов – тяжелых частиц, вступающих в
сильные 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 излу-
чение, 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.
12. Инфляционная гипотеза
• начало Вселенной определяется как состоянии
квантовой 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 к
фотонной – 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. Хаббл
обнаружил существование странной зависи-
мости между расстоянием и скоростью
галактик: все галактики движутся от нас,
причем со скоростью, которая возрастает
пропорционально расстоянию, - система
галактик расширяется.
•Закон Хаббла
•Н- постоянная Хаббла – км/с/Мпк или просто
1/с
HRV =
15. •Она показывает, насколько в относитель-ных
единицах 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 понижение
частот 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.
19. Отделившееся от вещества излучение и
составляет 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 релик-
тового излучения, они смогли устано-
вить, что температура реликтового
излучения должна составлять 3- 5 К.
20. •Результаты работ Г. Гамова и Р. Альфера и
Р. 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 намеревались
использовать 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 ус-
тановлено наличие реликтового излучения .
• В 1978 году Пензиас и Вильсон за своё
открытие получили Нобелевскую премию.
22. • Наиболее подробную карту реликтового излучения удалось
построить в результате работы американского космического
аппарата WMAP.
• 14 мая 2009 года был произведён запуск спутника миссии
Планк Европейского космического агентства
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 таким
замкнутым 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 и
называется 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.
