Гимназия П. К. Яворов гр. Петрич Изготвил: Проверил



Дата01.08.2017
Размер87.85 Kb.
Гимназия П.К.Яворов гр.Петрич





Изготвил: Проверил:

Антоана Бъчварова XI „д” клас Георги Малчев

I Общи данни:

Отдавна се обсъжда нов модел за Вселената, който можем да наречем

Осцилираща Вселена. Привърженици на този модел се опитват да убедят научната общественост, че Вселената е съществувала винаги и ще е вечна.

Това схващане се базира на следните съображения. След Големия взрив преди милиарди години нашата вселена е започнала да се разширява.

С течение на времето скоростта на отдалечаването на звездите и галактиките намалява и съгласно този сценарий след време тя ще стане

нула, и Вселената отново ще започне да се свива. По такъв начин Вселената съществува вечно и „Големите взривове” се сменят от свивания,

последвани от ново разширяване.

„Космологията е наука, която може би никога няма да достигне до определени и еднозначни заключения – пише един космолог. Ние можем само да изказваме хипотези , които с някаква вероятност ще описват онова, което става във Вселената.” За сега наблюденията не дават възможност да се каже кой от моделите действа във Вселената и можду тях не може да се направи избор.

Развитието на Вселената след началния момент днес се описва от т. нар.

Стандартен модел на горещата Вселена, който разглежда няколко ери в развитието. Първата е планковата, обхваща времето от началото до след него. Простото екстраполиране на закона на Хъбл в миналото дава, че в

началото на планковата ера радиусът на Вселената е бил нула, а плътността изключително голяма. Съвременните теории не могат да дават

никакви физични белези за този начален момент и те са наречени просто

сингулярни. При условие на висока температура от порядъка на милиарди К са съществували само протони и неутрони и техните античастици.

Протичали са процеси на анихилация на частиците с образуване на частици от високоенергетични хотони. Количеството от актовете от първия

процес е било равно на количеството актове от втория процес, така че веществото било в термодинамично равновесие.

Една милионна от секундата след началото започва лептонната ера, продължава до t = 1 секунда. Условията в нея позволяват описание на физични процеси въз основа на добре известни физични закони.

Плазмената ера обхваща интервала от 1 секунда до около милион години след началото. В нейното начало преобладавали фотоните, затова тази ера напичат още ера на фотонната плазма или ера на лъчението. При t ≈ 100 секунди температурата пада достатъчно, за да започнат да се образуват ядра на хелий, а плазмата да премине в неутрално състояние. В края на тази ера температурата спада до 4000 К, а плътността до 10-21g/cm3.

От t = 106 години започва съвременната епоха или ера на рекомбинация, на водорода, образуването на устойчиви атоми на веществото, така че тази ера е също ера на веществото. С течение н времето гравитацията създала кондензации, представляващи протозвездите. Последващото развитие довела до съвременната макроструктура на Вселената с купове от галактики, обхващащи огромни празнини.

С разширяването, температурата на Вселената непрелъснато спадала. В средата на XX век теоретично бе предсказано, че сега трябва да се наблюдава остатъчно или реликтово излъчване, породено от висока температура в момента, когато Вселената и спадане то на температурата

Това излъчване, трябва да се търси в радио-диапазона. През 1965 г. то бе регистрирано като изотропен микровълнов (λ = 7,35 cm) радиошум с температура около 3 К. Откриването на реликтовото излъчване потвърждава теорията на горещата Вселена и е едно от най-големите открития на XX век.

Бъдеще на Вселената

Непрекъснато ли ще се разширява Вселената? За да се отговори на този въпрос, се разглежда огромно кълбо вътре в нея. Неговата маса ще прилича на телата, разположени по сферичната повърхност, ограничаваща кълбото. Останалото извън кълбото вещество би трябвало да привлича кълбото еднакво от всички страни, така сфера ще се определя от привличането на веществото вътре в нея. То може да забави разбягването на разположените по сферата галактики и постепенно разширяването да спре. Ако, обаче това вещество е малко, това няма да стане.

Масата в кълбото е толкова по-голяма, колкото по-голяма е плътността на веществото в него. Така, че в зависимост от средната плътност ρ на веществото във Вселената нейното разширяване може да продължи неограничено дълго или да спре, след което тя ще започне да се свива.

През последните триста години са открити научните закони, на които се подчинява материята във всички нормални ситуации. Все още не се знаят точните закони, които управляват материята при крайно екстремни условия. Тези закони са важни, за да се разбере как е започнала Вселената, но те не оказват влияние върху бъдещото й развитие, освен ако и докато тя не се върне отново до състояние на висока плътност. На практика мярка за това, колко малко е влиянието на тези високо - енергийни закони върху Вселената, са големите суми, които сега трябва да се харчат за построяването на гигантски ускорители на частици, за да се провери това влияние.

Но ако се върнем назад във времето... През 1960 г, физикът Питър Хигс и колегите му предположили съществуването на мистериозно енергийно поле, което взаимодейства с някои частици в по-голяма степен, отколкото с други.

Те искали да намерят обяснение на един от основните проблемите на Стандартния модел: някои частици имат маса, а други не. Това поле е известно като полето на Хигс, и е свързано с частица, наречена Хигс бозон.

Днес, тя е основното липсващо парче от стандартния модел. В намирането й се инвестират огромни средства, време и енергия

Но опитът си струва. Ако бъде изолиран нестандартен Хигс бозон, това може да отвори вратата към нова физика. В бъдеще можем дори да намерим начин да използваме полето на Хигс, точно както се възползвахме от радиоактивността или квантовите ефекти.

Ако характеристиките на частицата или частиците на Хигс са такива, каквито са предсказани в сегашната формулировка на Стандартния модел, той ще бъде доказан и завършен. Ако ли не, разбирането на човечеството за това как функционира Вселената ще се промени изцяло, защото бозоните са преносители на фундаменталните взаимодействия в природата.

За търсене на бозона на Хигс се използват два детектора в големия андронен колайдер, който се помещава в центъра CERN за изследване на физика на частиците в европейския институт на френско-швейцарската граница.



Колайдерът по същество представлява ускорител на частици. В дълга 27 километра вакуумна тръба, обхваната от гигантски магнити, разположена в подземен тунел на дълбочина от 50 до 175 метра, атомите се разбиват на електрони, неуторни и протони. Последните се ускоряват до 99.999999% от скоростта на светлината и с така придадената им енергия се сблъскват, с цел разпадането им на още по-малки частици. Животът на получените при сблъсъка на протоните елементарни частици е много кратък и на практика учените засичат енергийните следи останали от тях, а не самите частици.

II. Особености на Вселената

  • Вселена е понятие, което обикновено означава целия пространствено-времеви континуум, в който съществуваме, заедно с всички форми на енергия и материя в него - планети, звезди, галактики и междугалактично пространство.Вселена може да се употребява като синоним на космос, святили дори природа.

  • 96 процента от нашата Вселена се състоят от нещо, за което почти нищо не знаем, 22 процента са тъмна материя и 74 процента - тъмна енергия.Като общо специалистите са се досещали за това и по-рано, но едва сега може да се изчисли точното количество на тази загадъчна субстанция.Във Вселената има едва 4 процента от същата материя, от която се състоят нашата планета, звездите и самите ние. И само тези жалки проценти са изучени.Тъмната материя и тъмната енергия са се родили почти веднага след Големия взрив преди 14 милиарда години. Но, както често се случва при еднояйчните близнаци, абсолютна прилика не се е получила. Това са две различни субстанции с различни свойства. Тъмната енергия равномерно е разлята по цялата Вселена и отговаря за нейното разширяване.За да разберем как тя действа, трябва да си представим че подхвърляме топка във въздуха, а тя не пада и продължава да лети нагоре все по-бързо и по-бързо.Тъмната материя не е разлята, а точно обратното. След Големия взрив тя е започнала да се събира на парчета, от които са произлезли галактиките, такива, каквито ние днес ги познаваме.По-късно, когато част от нея станала по-тежка заради протоните и неутроните, тоест станала обикновена материя, от нея се образували звездите. Вътре в звездите, от първоначалните елементи на Вселената – водород, хелий и дейтерий – били образувани и всички метали, които са съставни части на веществото на планетите.Казано накратко, съществуването на човечеството всъщност се дължи основно на тъмната материя и разбира се на редица фактори, чието наличие в определен момент е направило възможна появата на живота на нашата планета.Според специалистите се очаква нов Голям взрив, който вероятно ще роди нов живот, но и ще унищожи част от съществуващия в момента.

  • Смята се, че Вселената е създадена вследствие на голяма експлозия, наречена Големият взрив. Наблюденията на галактиките и излъчването на топлина от космическото пространство потвърждават тази теория. Днес астрономите търсят обяснение точно какво се е случило от момента на Големият взрив с материята, енергията, пространството и времето, до сегашната Вселена с нейните галктики, звезди и нас самите. Според нея, Вселента е създадена при експлозията преди 15 млрд. год. От много малки и прости структури тя се е разрастнала до огромна и сложна система. Цялата материя и времето са създани при големия взрив. Експлозията започва да изтласква всичко надалеч и Вселената се разришярава непрекъснато от тогава насам. С разширяването спада температурата и.


III.Любопитни факти

Може да се изчисли възрастта на Вселената, като се знае скоростта, с която се отдалечават галактиките от нас и разстоянията от тези купове.Възрастта на най-старите звезди може да се изчисли с помощта на масата им и на количеството енергия, която изпускат за секунда.Измерванията на спътника “Хипаркос” позволиха да се подредят резултатите от тези понякога противоречиви изчисления.Вселената е само на 12 милиарда години.

Има три възможни сценария за съдбата на Вселената. Ако разширяването продължи завинаги, тогава тя е обречена на Голямото замръзване, като постепенно изпълненото с мъртви звезди и черни дупки студено пространство ще опустява все повече. Ако разтягането спре и започне обратния процес на свиване, тогава тя ще се смали дотолкова, че галактиките ще се сблъскат в т. нар. Голям срив и кулминацията ще е черна дупка, невиждана в историята на Вселената. Има и едно по-мирно бъдеще. Според последния сценарий, Вселената постепенно ще забави разширението си и накрая ще се установи прецизен баланс. Космическата катастрофа ще се избегне и всичко ще е спасено, поне за известно време. В крайна сметка отново ще се случи Голямото замръзване, но след много повече време.

IV.Моята позиция за Вселената
"Не в пространството трябва да търся своята човечност, а в реда на мислите си... Чрез пространството вселената ме поглъща като трошица, чрез мисълта си я поглъщам аз."

Блез Паскал
Тема на това есе е бъдещето на Вселената и по-точно представата на учените за него. Разбира се, да се предвиди бъдещето е трудна задача.

В далечните времена предсказването на бъдещето е било работа на оракули и сибили. По-късните пророци на съдбата са проявили по-голяма готовност да си сложат главата в торбата, посочвайки определени дати за края на света. Засега всички дати, посочени за край на света, минаха без инциденти.



Разбира се, научните предвиждания вероятно не са много по - надеждни от тези на оракулите и пророците. Достатъчно е да споменем прогнозите за времето. Но има определени случаи, когато учените са в състояние да дадат надеждни прогнози, а бъдещето на Вселената в много едри мащаби е един от тях.

Според учените Вселената се управлява от добре дефинирани закони, които по принцип позволяват да се предвиди бъдещето. Но движението съгласно тези закони е често хаотично. Това означава, че незначителна промяна в началното състояние може да доведе до бързо нарастваща промяна в последващото поведение. Поради това често възможностите ни да предвиждаме се ограничават до сравнително кратък период в бъдещето. Поведението на Вселената в големи мащаби обаче, изглежда, е просто, а не хаотично. Това позволява да предвидим дали Вселената ще се разширява вечно, или накрая ще колапсира отново. Всичко зависи от сегашната плътност на Вселената. На практика сегашната плътнаст на Вселената, изглежда, е много близка до критичната стойност, разделяща повторния колапс от безкрайното разширение. Ако теорията на инфлацията е правилна, Вселената вероятно се движи по острието на бръснача. Затова и аз в добрите традиции на оракулите и пророците ще заложа и на двете възможности.”


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2019
отнасят до администрацията

    Начална страница