1. големият взрив надя Кискинова наоп “Юрий Гагарин”



Дата18.06.2018
Размер219.92 Kb.
1.
ГОЛЕМИЯТ ВЗРИВ
Надя Кискинова

НАОП “Юрий Гагарин”

Стара Загора
2.

КОСМОЛОГИЯ

Космологията е наука,

изследваща структурата и развитието на

Вселената като цяло.
3.

Брайън Грийн “Тъканта на Космоса”, 2005



Космологията е една от най-старите теми, завладели ума на човечеството.

И нищо чудно.

Ние обичаме да разказваме истории,

а каква по-велика история

от историята на Сътворението?
4.

ОСНОВЕН КОСМОЛОГИЧЕН ПРИНЦИП



В ГОЛЯМ МАЩАБ,

НАВСЯКЪДЕ И ПО ВСЯКО ВРЕМЕ, ВСЕЛЕНАТА Е ЕДНАКВА

Вселенските структури имат определена йерархия – звезди с планетни системи или двойни звезди, кратни звездни системи и звездни купове; галактики, купове и свръхкупове от галактики. Но като цяло Вселената е еднородна или хомогенна. Аналогично – ако разглеждаме клетъчната структура на ябълка и ябълката като цяло; на щайги, пълни с ябълки отблизо и от самолет. Най-големите структурни образувания във Вселената - галактичните свръхкупове се побират в куб със страна 200-300 милиона св.г. Погледнати от разстояние дори 1 милиард св.г. тези структури вече се сливат. Нашият хоризонт се простира до над 13 млрд. години – колкото е възрастта на Вселената. От това разстояние и най-големите вселенски структури се сливат в една непрекъсната тъкан.

Така възприетият от космолозите принцип позволява да се построи теория на цялата Вселена – наблюдаемата и ненаблюдаемата. Вселената може да се моделира – това означава, че може да се конструира физико-математически модел на Вселената, който се основава на представите на своите създатели.
5.

Така възприетият от космолозите принцип позволява да се построи теория на цялата Вселена – наблюдаемата и ненаблюдаемата.

Вселената може да се моделира.
Това означава, че може да се конструира

физико-математически модел на Вселената, който се основава на

представите на своите създатели.

6.

КОСМОЛОГИЧНИ МОДЕЛИ

Човек е така устроен, че се старае да обхване мислено света в неговата цялост. Включвайки в някаква система всичко това, което смята че знае за Вселената и допълвайки картината със свои предположения, представите за света отразяват определен етап от човешкото познание. Колкото по-малко са били знанията за земната и небесна природа, толкова по-фантастични модели за света и неговото Сътворение е раждала човешката мисъл.
7.

ДРЕВНИ ПРЕДСТАВИ ЗА СВЕТА

Космологичният модел на древните източни народи: плоска земя, върху коята кой знае как се срепи огромен слон, а върху гърба му е всичко това, което виждат очите наоколо – къщи, земя и вода.
8.

Тази илюстрация от корицата на може би първата популярна книжка за астрономията на Фламарион отпреди няколко века е илюстрация и на стремежа на човек да доизгражда картината на света; да търси механизмите, които движат по небето небесните светила; да търси смисъла на своето съществуване.


9.

Природата и нейните закони са скрити в тъма,
но рече Бог – Да бъде Нютон! – и стана светлина.
Александър Поуп

Това шеговито стихче очертава ролята на Нютон за възникването на съвременната наука, произтичаща от опита, а също и за неговите експерименти, довели до разлагането на бялата слънчева светлината в спектър от седем основни цвята.


10.

СТАТИЧНА ВСЕЛЕНА

НЮТОН

Исак Нютон споделял моделът на своето време – моделът на статичната Вселена.



Абсолютизирайки Основния космологичен принцип се стига до Идеалния космологичен принцип, залегнал във възгледите на Нютон, според който пространството било безкрайно вместилище на отделните предмети, звезди и галактики, а времето безучастно измервало всичко ставащо, без да се влияе от процесите и скоростта на тяхното развитие. Така Вселената изглеждала не само една и съща навсякъде, но и винаги. Тя била лишена от каквото и да е развитие, от всякаква еволюция. Защото, ако според разсъжденията на Нютон:

“…пространството е затворено, то поради гравитацията веществото от покрайнините би се стремило да попадне в центъра и там би се скупчило като единна огромна кълбовидна маса… Ако веществото равномерно запълва безкрайното пространство, то най-много част от него би била събрана в едно малко кълбо, друга – в друго кълбо и така биха се образували безброй много звезди на големи разстояния…”


11.

Абсолютизирайки Основния космологичен принцип се стига до Идеалния космологичен принцип, залегнал във възгледите на Нютон, според който


пространството е безкрайно вместилище на отделните предмети, звезди и галактики,
а времето безучасто измерва всичко ставащо,
без да се влияе от процесите и скоростта на тяхното развитие.
Така Вселената изглежда не само една и съща навсякъде,
но и винаги.

Тя е лишена от каквото и да е развитие, от всякаква еволюция.
12.

...защото, ако

“…пространството е затворено, то поради гравитацията веществото от покрайнините би се стремило да попадне в центъра и там би се скупчило като
единна огромна кълбовидна маса…

Ако веществото равномерно запълва безкрайното пространство, то най-много част от него би била събрана в едно малко кълбо, друга – в друго кълбо и така биха се образували безброй много звезди на големи разстояния…”



Нютон

13.


Да, този свят е сцена,
където всички хора са актьори
и всеки има миг, във който трябва
да влезе и излезе...
“Както ви харесва”, Шекспир

За Нютон Вселената била като огромен часовник,

навит в зората на времето от Бог и работещ непрекъснато, подчинявайки се на законите на динамиката

без намесата на създателя си, но под зоркото му око и готовността му веднага да се намеси при повреда.

С други думи, Бог постоянно крепи декора да не се срути върху актьорите.
14.

ПАРАДОКСЪТ НА ОЛБЕРС
ЗАЩО ПРЕЗ НОЩТА Е ТЪМНО?

Наличието на безброй много звезди и галактики означава, че от всяка точка на небето към нас идва светлината им.


Тогава защо наистина през нощта е тъмно?

Самият Олберс през 1823 г. сам си отговаря, че това се дължи на поглъщането на светлината на далечните звезди и галактики от огромните облаци

междузвездно тъмно вещество между нас и тях.

Този отговор доминирал и дори през 1987 г. едно проучване показва, че 70% от учебниците по астрономия

не дават друго по-ясно обяснение!
15.

300 000 км/сек

Светлината се движи с огромна,


но все пак крайна скорост,
а Вселената е толкова огромна, че
за да стигне до нас светлината от далечните пространства,
на нея са й нужни стотици, милиони, милиарди години.

През 1901 г. шотландският физик лорд Келвин разбрал, че когато наблюдаваме нощното небе, ние го виждаме такова, каквото е било в миналото, а не в момента.


16.

Зрителното поле тук е половин дъгов градус и в него попада квазар, отдалечен на 12,7 млрд. св.години. Положението му е отбелязано с пресечена вертикална линия в центъра. Той е ядро на млада активна галактика с висока светимост. Червеното преместване на този обект, чрез който можем да надникнем на 7% в миналото на Вселената е 6,04.


17.

Космическият телескоп “Хъбъл” направи потресаващо откритие – на фона на галактичния куп Abell 1689 е оградената с кръгче галактика с обозначение А 1689-zD1 с най-голямото червено отместване от 7,6, което означава, че тя е на 13 млрд. св.г. от нас. От Големия взрив са изминали малко повече от тези 13 млрд. години, което означава, че тази галактика или нещото, от което са се зародили галактиките е най-древната. Тя се е появила само 700 млн. години след Големия взрив.


18.

Какви са били първите звезди? Слънцето е звезда от второ или трето даже поколения. Първите звезди във Вселената са възникнали и угаснали преди 13 млрд. години. Но наблюденията с космическия телескоп „Спитцер” в инфрачервения диапазон позволяват да се открие дифузното светене на звездите от първо поколение с маса повече от сто пъти слънчевата.

На това изображение е светенето на инфрачервения фон, а ярките петна вероятно са местата на формиране на първите звезди. В сиво са звездите от фона на Млечния път, които тук са отстранени.
19.

Linx Arc


МЕГАКУП ОТ ЗВЕЗДИ - ДЪГАТА НА РИСА

Мегакупът от звезди всъщност е червената дъга зад отдалечен на 4,5 млрд. св.г. галактичен куп в съзвездието Рис. Дъгата е разтегленото и увеличено изображение на загадъчен небесен обект, който е зад купа – на разстояние 12 млрд. св.г. Това означава, че този обект вече е съществувал, когато Вселената е била само на 2 млрд. години! Това е огромен регион на звездообразуване от току-що формирали се първични ярки и много горещи звезди – поне милион на брой, кондензирали се непосредствено след Големия взрив.


20

Зараждане на първите звезди


21.

Докъде водят понякога “наивните” въпроси като този защо през нощта е тъмно?


22.

ДО ВЗРИВ В ПРЕДСТАВИТЕ


23.

ДО ГОЛЕМИЯ ВЗРИВ

24.

Александър Поуп



Природата и нейните закони са скрити в тъма,
но рече Бог – Да бъде Нютон! – и стана светлина.

Но...


на сцената на световната история

се появява Айнщайн...


25.

СТАЦИОВАРНА ВСЕЛЕНА

Алберт Айнщайн се опитал да “спаси” своето убеждение – модела за статичната Вселена, но се натъкнал на друг модел, който дълго отказвал да приеме
26.

НЮТОН И АЙНЩАЙН

Нютон

обединява земната физика с физиката на небесните тела.



Айнщайн

обединява пространството и времето.

Нещо повече – той променя нашата гледна точка за сцената на живота.

В Нютоновия свят всички актьори знаят точко колко е часът и мерят сцената с еднакъв аршин.

Вселената на Айнщайн е меко казано странна.

Тук всеки актьор си има часовник и всеки измерва време, зависимо от скоростта, с която актьорът се носи по сцената –

колкото по-бързо, толкова по-продължителни са интервалите време – всеки актьор остарява различно.
27.

ГРАВИТАЦИЯТА

Логичните разсъждения и математически решения на уравненията на Теорията на относителността

довели до неочаквана представа за гравитацията като свойство на изкривеното пространство-време.

Докато всеки, умеещ да борави с математически уравнения сам можел да стигне до верните им решения, то представата за изкривеното пространство-време смутила и най-будните умове на времето си.


28.

ВСЕЛЕНАТА НА АЙНЩАЙН

Първият, който приложил ОТО в космологията бил пак Айнщайн.

Но тук дори и той бил доста смутен от резултата.
Вселената трябвало да се разширява или свива като цяло,

но не и да е статична.
Решенията на уравненията извеждали в един

положително закривен краен, но без граници свят ,

подобен на външната закривена повърхност на кълбо,

но четиримерно – пространствено-времева сфера.

Законът на Хъбъл принуждавал тази сфера да се разширява


29.

Геометрията на Вселената зависи от количеството вещество в нея, т.е. от средната му плътност.


30.

ВСЕЛЕНАТА НА АЙНЩАЙН

За да направи отново статична “своята” Вселена, Айнщайн въвел поправка в уравненията на ОТО – знаменитата Ланда – антигравитацията,

която трябвало да отблъсква звездите, докато гравитацията се стреми да ги сблъска.

Така като цяло Вселената изглеждала вечна и неизменна, макар че на места материята в нея би могла да се разширява, а на други – да се свива компенсиращо.

Това е вече моделът на стационарната Вселена, динамична на места, но неизменна като цяло.
31.

“Елегантната Вселена”, Брайън Грийн



Първоначалните уравнения на Общата теория на относителността на Айнщайн предвиждаха Вселената или да се разширява, или да се свива. Поради това Айнщайн добавя още един член към уравненията, който да свързва масата и енергията във Вселената с кривината на пространство-времето.

Този т.н. космологичен член има отблъскващ гравитационен ефект.

Така стана възможно чрез космологичния член да се уравновеси привличането на материята с отблъскването и ... се получи модел на Вселена, оставаща вечно в едно и също състояние....
32.

ДИНАМИЧНА ВСЕЛЕНА

ФРИДМАН

Независимо от Айнщайн в Русия младият Александър Фридман стига също до идеята за динамичната Вселена – вечно разширяваща се или свиваща се в даден момент, а може би пулсираща?


33.

динамична Вселена

През лятото на 1922 г. в берлинското списание

“Анали на физиката” се появява статията на руския физик, математик и метеоролог Александър Фридман озаглавена “За кривината на пространството”.

В нея непредубеденият млад учен стига до същите решения на уравненията на ОТО като Айнщайн, но не се опитва да “спасява” някакъв “свой” възглед. Основавал се единствено на Основния космологичен принцип и стига до 3-те възможни модела на Вселената, един от които би трябвало да отговаря на действителността.

Но всички те водят до някакво изходно начало и непрекъснато развитие във времето на Вселената:



разширение или свиване.
34.

Отворена и затворена геометрично Вселена – моделите на Фридман.

Ако средната плътност на вселенското вещество е колкото изчислената критична плътност, възлизаща на 8х10(-27) г/куб. см, геометрията на Вселената е 4-мерна плоскост с постоянно разширение. Имайки предвид наблюдаемото вещество, такава Вселена би трябвало да е на 13 млрд. години.

Ако ср- плътност е по-голяма от критичната, пространството-времето се изкривява до такава степен, че се затваря в себе си. Такава Вселена е ЗАТВОРЕНА и в един момент трябва да се върне в изходното си начало. Такава Вселена трябва да е доста млада – на по-малко от 13 млрд. години.

Ако ср. плътност е по-малка от критичната Вселената е ОТВОРЕНА и безкрайно разширяваща се. Възрастта на Вселената в този случай трябва да е между 13 и 19,5 млрд. години.
35.

ОТВОРЕНА И ЗАТВОРЕНА ВСЕЛЕНА


36.

пулсираща Вселена

Модификация на динамичната Вселена би могла да бъде т. нар.

пулсираща Вселена –

ту разширяваща се, ту свиваща се до ново изходно начало, което може да не “помни” предишното, ако в него не е заложена същността на реда –

причина-следствието, а хаосът
37.

Веднага след като Фридман публикувал статията си, Айнщайн реагирал остро, но се заел с проверката на своите уравнения, този път избягвайки въведения ЛАНДА-член за целите на симетрията гравитация-антигравитация.

Стигнал до същия извод като Фридман, чест прави на Айнщайн, че в същите “Анали на физиката” публикувал собственото си опровержение:
38.

величието на Гения

В предишните си забележки аз критикувах горната работа (на Фридман).

Но се убедих, че те се базират на мои грешки в изчисленията.

Аз считам, че резултатите на Фридман са правилни и хвърлящи нова светлина.

Оказва се, че моите уравнения на полето допускат редом със статичните и динамични решения за характера на пространството.”

Айнщайн


Седем години след спора между Айнщайн и Фридман, Хъбъл публикува своите резултати от наблюдението на разбягващите се галактики (1929 г.). Фридман, обаче вече не е сред живите. Умира на 37 години от тиф.
39.

Общата теория на относителността

предвижда съществуването

на черни дупки

и

разширяваща се Вселена.
40.

“Елегантната Вселена”, Брайън Грийн



Ако тъканта на пространството се разтяга, като по този начин увеличава разстоянието между галактиките, които се носят от течението на всемира, бихме могли мислено да върнем

развитието на Вселената обратно във времето, за да получим представа за нейното начало.
В обратна посока тъканта на пространството се свива, приближавайки галактиките все повече една към друга.
41.

Със свиването на пространството неудържимо се покачва температурата, както и плътността на първичната плазма.
Логично следва наличието на първоначално състояние на Вселената, когато тя е била свита в точка, до която спират нашите познания.
Явно първоначалното състояние е неустойчиво, защото в един миг то експлоадира.

Големият взрив е изригването на свитото до точка пространство и време, чието разгъване, също като огромна океанска вълна, носи със себе си материя и енергия до ден днешен.
42.

До 10*/-32/-та секунда, Вселената вече била с размерите на портокал или нараснала 10*34 пъти. Това е т. нар. ИНФЛАЦИЯ на първичната Вселена. Едновременно с рязкото нарастване на обема, температурата спаднала 10 000 пъти и станала 10*27 К.


43.

Галактиките не са фрагменти от есплоадирала бомба, захвърлени някъде в пространството.

По същество уравненията на Айнщайн ни казват, че самото пространство е това, което се разширява, носейки галактиките със себе си.
Преди много време, когато

Вселената е била по-млада, галактиките са били по-близо една до друга, защото разстоянията помежду им са били по-малки,

отколкото са днес.
44.

След инфлацията до секундата 10*/-30/ станало нещо много съществено, макар странно и необяснено. Там е отговорът на въпроса Защо живеем във Вселена от частици, а не от античастици? Никой не може да каже на какво се дължи асиметрията между вещество и антивещество, но именно на нея дължим съществуването си. Защото ако не беше възникнала асиметрията на този ранен етап и до днес вакуумът би бълбукал от виртуални частици, които мигновено анихилират, в резултат на което ще възникват фотони. Вселената щеше да бъде изпълнена със светлина, но без звезди, галактики и нас самите. Но, явно на Природата са й необходими зрители. Затова от самото си зараждане, Вселената “се е погрижила” да предпочете материята над антиматерията. Заедно с всеки милиарден антикварк, изскочил от “нищото” се зараждал един кварк в повече – кварк, който не можел да анихилира, тъй като било нарушено равновесието. Натрупалите се кварки поради тази асиметрия, спасяват Вселената от “безплодие”.

45. АЙНЩАЙН И ЛЬОМЕТР

Теорията за произхода на Вселената от мощна експлозия на един “първичен атом” е предложена през 1927 г.

от белгийския духовник и учен абат Жорж Льометр

/ 1894-1966 г./


Отначало Айнщайн не е съгласен с идеята за Големия взрив, но по-късно окуражава Льометр да се занимае с разработката на неизотропен модел на разширяващата се Вселена. През 1933 г. двамата учени изнасят цикъл от лекции в САЩ. На една от лекциите, Айнщайн е възхитен от прецизността на теорията и аплодира Льометр с думите: “Това е най-красивото и задоволително обяснение на Сътворението, което някога съм чувал”. Още тогава Айнщайн обръща внимание на предположението на абата, че космическите лъчи са остатък /реликт/ от Големия взрив.

През 1960 г. Льометр е избран за президент на Папската академия на науките; работи като професор в католическия университет на Льовен, а в изследователската си работа използва модерна изчислителна техника, включително най-мощните за времето компютри. Малко преди смъртта си научава за откриването на реликтовото излъчване.


46.

Английският астроном и привърженик на стационарната Вселена Фред Хойл иронизира библейската символика на Льометр с подигравателното Биг Бенг – Голям взрив, което обаче става много популярно и се утвърждава като понятие.


47.

Космологията е истинско предизвикателство за човешкия ум:


Еволюцията на Вселената може да се сравни с фойеверк, който току-що е свършил –

останали са само няколко догарящи алени снопа искри,

пепел и дим.

Стъпили на изстиналите въглени, ние гледаме бавното изгасване на слънцата и се опитваме да си представим изчезналото великолепие на началото на световете.”
Льометр

Абат Леметр

Космологията е истинско предизвикателство за човешкия ум. Ето какво казва белгийският абат Жорж Леметр, един от най-известните космолози на ХХ век и един от “сценаристите” на Големия взрив: “Еволюцията на Вселената може да се сравни с фойеверк, който току-що е свършил – останали са само няколко догарящи алени снопа искри, пепел и дим. Стъпили на изстиналите въглени, ние гледаме бавното изгасване на слънцата и се опитваме да си представим изчезналото великолепие на началото на световете.”

Теорията за произхода на Вселената от мощна експлозия на един “първичен атом” е предложена през 1927 г. от белгийския духовник и учен абат Жорж Льометр / 1894-1966 г./

Льометр получава солидна подготовка по математика, физика и астрономия в университета в Кембридж. Работи съвместно със сър Артър Едингтън, директор на астрономическата обсерватория и инициатор на проверката на ОТО по време на слънчевото затъмнение през 1919 г. Едингтън насочва Льометр към проблемите на модерната космология, където последният ще използва отличното владеене на математическия апарат на ОТО. Изследванията на Льометр са инициирани от странно червено сияние, наблюдавано коло обекти извън нашата Галактика. В статията “Хомогенна Вселена с постоянна маса и нарастващ радиус, отговорни за радиалната скорост на извънгалактичните мъглявини”, той обосновава идеята за разширяваща се Вселена, която се ражда от начална сингулярност, като “космическо яйце, което експлоадира в момента на Сътворението”. Английският астроном и привърженик на стационарната Вселена Фред Хойл иронизира библейската символика на Льометр с подигравателното Биг Бенг – Голям взрив, което обаче става много популярно и се утвърждава като понятие. Следствие от Големия взрив е разширението /инфлация/ на Вселената. Тъй като всички обекти в инфларищата Вселена се “разбягват”, то тяхното излъчване ще бъде отместено към червения край на спектъра. За случая, Льометр прави песмятания на червеното отместване. Благоприятно стечение на обстоятелствата дава силен тласък на теорията. През 1929 г. американският астрофизик Едуин Хъбъл успява да определи разстоянието до отдалечени галактики, като използва разположени в тях цефеиди. От линейното отместване на техния спектър той установява линейна зивисимост на раздалечаване и разстоянието – закон на Хъбъл, - с което потвърждава изводите на Льометр и представя първото важно доказателство в полза на разширяващата се Вселена.
48.

ГОЛЕМИЯТ ВЗРИВ

ДЖОРДЖ ГАМОВ

Теорията на Големия взрив е разработена от Джордж Гамов – американски астрофизик, живеещ и работещ в Америка от 1934 г., но руснак по произход – роден в Одеса през 1904 г.


49.

ЕРА НА ЛЕПТОНИТЕ – трае почти 20 секунди – от 1/10 000 до 20 секунди

температурата от 10*12К става 10*10К

плътносттта спада до 1 000 г/куб.см

Възникнали електроните, техните античастици позитроните и неутрино-частиците. Това са леките елементарни частици, наричани общо лептони.

Интересна е съдбата на адроните – докато в началото на тази ера броят на протоните и неутроните бил почти еднакъв, то в резултат на Бета-разпад, който вече можел да се осъществи, тъй като слабото взаимодействие се отделило от електромагнитното неутроните се разпаднали на протони и електрони.

1 секунда след Големия взрив температурата намалява 100 пъти от началото и е такава, че фотоните вече нямат необходимата енергия, за да се превръщат в двойки електрон-позитрон. На всеки милиард двойки електрон-позитрон след анихилацията остава един самотен електрон. За всеки протон или електрон има милиард фотона – съотношение, запазило се до днес. Анихилацията нарушава сериозно равновесието между протони и неутрони. Всъщност, двете частици са коренно различни по отношение на дълголегието си. Свободният протон съществува повече от 10*31 години – той на практика е вечен, докато свободният неутрон съществува само четвърт час и се разпада на протон, електрон и антинеутрино. До първата секунда броят на новородените неутрони чрез сливане на протон и електрон е равен на изчезващите след разпада им, така че като цяло те са постоянен брой – колкото протоните. След първата секунда, обаче, почти всички електрони анихилират с античастиците си, така че протоните не намират достатъчно електрони, с които да образуват неутрони. Неутроните силно оредяват.

ЕРА НА ЛЪЧЕНИЕТО - от 20-та секунда до 10 000 години

100 секунди – Температурата вече е 1 милиард градуса. Фотоните вече нямат нужната енергия, за да преодоляват ядрените сили между протон и неутрон. Свързани от силното взаимодействие, 1 протон и 1 неутрон образуват ядро на деутерий. Всяко такова ядро “залепва” по още , протон и неутрон, образувайки ядро на хелия. Свободните протони служат за ядра на водорода.

И така, от 3-тата минута е ясно съотношението на водорода ,хелия и лития в природата - 75% от веществото е съставено от протони – водородни ядра, 25% са ядра от протон и неутрон - хелиеви ядра и 1:10*10 са литиевите ядра. По-нататъшното синтезиране на елементите тук вече не било възможно, поради силно увеличените размери на Вселената – това затруднявало сблъсъците между частиците и ядрените сливания. Енергиите им също така вече не били така високи – температурата на Вселената намалявала. По-нататък ядрения синтез и зараждането на нови елементи и досега се осъществява в недрата на звездите – структури, възникнали на значително по-късен етап в развитието на Вселената.


50.

Макар че днес космолозите нямат единно мнение по детайлите в сценария на развитие на Вселената в първите мигове от съществуването си, все пак тази представа може да се доизчисли, да се доизгради. Никой обаче не може да каже какво е било самото Начало – това, от което е възникнала Вселената.

Можем да назовем свръхплътното и свръхгорещо първоначално състояние със СИНГУЛЯРНОСТ, но това само означава, че сме стигнали до предела на своето познание.

Квантовата физика може да опише състоянието на Вселената от т.нар. време на Планк, което се определя само от стойностите на трите фундаментални константи – гравитационната, планковата и скоростта на светлината - 10(-43)-мата секунда след Големия взрив, но и тя не е в състояние да опише самата сингулярност. Принципно зараждането на света може да бъде проследено до този момент.


51.

Макар че днес космолозите нямат единно мнение по детайлите в сценария на развитие на Вселената в първите мигове от съществуването си, все пак тази представа може да се доизчисли, да се доизгради. Никой обаче не може да каже какво е било самото Начало – това, от което е възникнала Вселената.

Можем да назовем свръхплътното и свръхгорещо първоначално състояние със СИНГУЛЯРНОСТ, но това само означава, че сме стигнали до предела на своето познание.

Квантовата физика може да опише състоянието на Вселената от т.нар. време на Планк, което се определя само от стойностите на трите фундаментални константи – гравитационната, планковата и скоростта на светлината - 10(-43)-мата секунда след Големия взрив, но и тя не е в състояние да опише самата сингулярност. Принципно зараждането на света може да бъде проследено до този момент.


52. НАЧАЛОТО

Космическото яйце трябва да е представлявало напълно самосъдържаща се топка материя, енергия, пространство и време.


Всъщност - свръхплътна черна дупка!
И все още е черна дупка – единствената разлика е, че поради разширяването си тя се е

превърнала в черна дупка с много по-малка плътност,

в която сега светлината следва много слабо извити орбити на хоризонта на събитията.

53.

Ние живеем вътре в черна дупка, но тя е толкова голяма, че огъването на пространство-времето


в нея е твърде малко, за да бъде измерено с който и да е от наличните астрономически инструменти на Земята.

“Експлозията” на Големия взрив е разпънала пространството, буквално създавайки повече място, в което материалните компоненти на космическото яйце могат да се движат.

Първоначално много гореща и плътна, огнената топка изстънявала и изстивала,
докато наличното пространство се разширявало.
54.

ЕРА НА АДРОНИТЕ – от времето на Планк - 10*/-43/ сек. до 1/10 000 сек.

В началото:

- температура – 10*32 К или 100 хиляди млрд. млрд.млрд. градуса

плътност – 10*94 г/куб. см.

Вселената е с размер 10*/-33/ см. – това е 10 милиона млрд. млрд. пъти по-малък от този на водородния атом.

Господства вакуум – “първичният бульон” от множество частици и античастици –фантоми, които с възникването си анихилират. Заражда се веществото във вид на тези виртуални частици, което мигновено преминава в полева форма – енергия.

В тази ера на адроните съществува един много тесен интервал около времето 10*/-35/ сек. след Големия взрив, когато огромната първична енергия на вакуума се освободила и Вселената много бързо нараснала.
55.

През 1981 г. вниманието на Хокинг и други теоретици се фокусира върху проблема

как такова мъничко зрънце Вселена /с планкови размери/ се е раздуло до тези огромни размери, които наблюдаваме днес.

През 70-те стана ясно, че теорията на Големия взрив не е просто модел, а описание на истинската Вселена и стана особено важно да се обясни кое точно е нещото, което кара тази Вселена да функционира.

Космолозите си блъскаха главите над въпроса:

защо Вселената е толкова еднородна и плоска.

Това би трябвало да означава нещо за естеството на Големия взрив.

Тогава младият изследовател Алън Гут от университета Корнел се появи с нова идея – идеята за инфлацията на ранната Вселена. За една малка част от първата секунда част от пространството, по-малка от протона, но пълна с енергия, трябва да се е раздула до обем с размера на грейпфрут, след което Вселената е продължила равномерно да се издува досега.


56.

Теорията на относителността и квантовата механика допускат образуването на материя от енергия под формата на двойки частица-античастица.

А откъде дойде енергията, за да образува тази материя?

Отговорът е, че тя е взета назаем от

гравитационната енергия на Вселената.

Вселената има един огромен дълг

от отрицателна гравитационна енергия, който точно уравновесява положителната енергия на материята. По време на инфлационния период Вселената е взимала големи заеми от своята гравитационна енергия, за да финансира създаването на още материя.

Дългът гравитационна енергия няма да се налага да бъде плащан преди края на Вселената.


57.

И така:


Днес възрастта на Вселената е изчислена на 13,7 млрд. години, макар че може и да е с милиард години повече – 14,7, поради по-бавното протичане на въглеродно-азотния цикъл на термоядрени реакции в звездите, както се предполага някои. Така или иначе, установено е, че понастоящем Вселената се разширява ускоряващо и по всичко личи, че живеем в един ОТВОРЕН свят.

Ролята на “ускорител” на разширение се приписва на тъмната енергия в качеството й на свойство на вакуума.


58.

Такова е съотношението на материята в днешната Вселена. Огромна част е нещото, наречено тъмна енергия, за която никой няма идея какво всъщност би могло да е. 23% е тъмната материя, за която все пак има определени предположения какво може да е. Тук са различните видове черни дупки. Това, което достига до нас под формата на някакво електромагнитно излъчване е едва 4% от цялата вселенска материя и това са всички звезди и планетни системи; галактиките, куповете и свръхкупове от тях.


59.

През последните години са открити нови свойства на физическия вакуум, в който се оказа, че се съдържа преобладаващата част от материята във Вселената във вид на т.н. ТЪМНА ЕНЕРГИЯ.


Какво представлява тя – никой не знае...

засега
60.



ГРЕШКАТА НА АЙНЩАЙН: ВЯРНА?

След 80 години “грешката на Айнщайн” се оказва вярна.

Космологичната константа би могла да е израз на т.н. ТЪМНА ЕНЕРГИЯ, каквато се предполага че представлява

по-голямата част от вселенската материя.


61.

Един от резултатите на спътника WMAP (Wilkinson Microwave Anizotropy Probe), изследващ нееднородностите на микровилновия фон е, че Вселената е с почти “плоска” геометрия – след експоненционалното разширение в началото, пространството, подобно на повърхността на нагънат балон, започва да се изглажда, а с намаляване на кривината, еволюята протича еднакво във всички посоки. Определена е възрастта на Вселената на 13,7 милиарда години.

Ето още резултати:

- получени са нови потвърждение, че Вселената е запълнена с космическо неутрино. Вселената представлява море от космическо неутрино – практически безтегловни субатомни частици, движещи се със субсветлинна скорост

- ВСЕЛЕНАТА се състои от 72% тъмна енергия, 23% тъмна материя, 4,6% обикновени атоми и под 1% неутрино ;

Доказано е, че на първите звезди са им били необходими към 0,5 млрд. години за да възникнат. Сондата доказа, че създаването в междузвездния газ на електронен облак, т.н. cosmic fog , разсейващ микровълните – резултат от дейността на звездите – е започнало около 400 000 г. след Големия взрив и е продължило поне 500 млн. години.

Опровергани са много от детайлите на развитие на Вселената в първите мигове от живота й.

- В младата Вселена, около 380 000 години след Големия взрив, съставът е бил друг:

63% тъмна материя; 15% фотони, 12% атоми, 10% неутрино, а тъмна енергия – пренебрежимо малко. В такова количество неутриното е повлияло върху развитието на Вселената, а тези изменения на свой ред са се запечатали в микровълните, които сега наблюдава WMAP.

Все още остава неизвестно как именно е протекло разширението на Вселената в първата трилионна част от секундата след Големия взрив.


62.

Излиза, че Вселената не е нито затворена, нито отворена или пулсираща, а нещо различно – тя е отворена, безкрайно разширяваща се и ускоряваща се, толкова огромна,


че изглежда плоска.

Дали тази представа е окончателна? – едва ли. Ако се досещаме какво може да е тъмната материя, то никой не може дори да предположи какво представлява тъмната енергия.


63.

Какъв ще е краят на Вселената? Според последните наблюдения цялата Вселена е запълнена с тайнствено отблъскваща енергия-фантом. Ако Вселената е започнала от Големия взрив, то краят й вероятно ще бележи Големият разрив. Според все още противоречив сценарий, след няколко милиарда години тъмната енергия толкова много ще нарастне, че нашата Галактика едва ли ще остане да съществува като нещо цяло. Нито звездите, нито планетите, нито атомите ще могат да устоят на вътрешната разкъсваща сила. Предишните сценарии предричаха или неудържимо свиване, или студена Вселена. Засега съдбата на Вселената е като пъзел – липсващите все още парченца от пъзела са тази част от познанието за тъмната материя и тъмната енергия, които ще я очертаят.


64.

„Колкото по-разбираема изглежда Вселената, толкова по-безцелна ни се струва тя”, Уайнбърг


65.

ИЗТОЧНИЦИ



  • Брайън Грийн “Тъканта на Космоса”, 2005

  • http://astronomy4all.com







База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница