"Reméljük, hogy az egész univerzumot egy egyszerű, rövid képletbe tudjuk desztillálni, amely pólókra is nyomtatható." L. Lerdman
Az Univerzum eredetének fizikai modelljének megalkotására tett minden kísérlet három posztulátumon alapul: Minden természeti jelenség kimerítően leírható matematikai formában kifejezett fizikai törvényekkel; Ezek a fizikai törvények egyetemesek, és nem függnek időtől és helytől; A természet minden alapvető törvénye egyszerű.
Friedman Alexander Alexandrovich Friedman és Georges Lemaitre 1927-ben be tudta bizonyítani, hogy az Einstein-egyenletek is megengedik az ilyen megoldást: kezdetben az egész Univerzum egy ponton koncentrálódott (ezt hagyományosan „apa-atomnak” nevezik), majd tágulni kezd, és ez hogyan jelennek meg a galaxisok és a bennük lévő csillagok.
Edwin Hubble 1929-ben meg tudta erősíteni a gyakorlatban Friedmann és Lemaitre elméleteit. Ezt azonban 1929-ben a kiváló csillagász, Edwin Hubble tette meg. Gondos méréseivel bebizonyította, hogy a régóta ismert, korábban csak gázfelhőknek hitt ködök valójában galaxisok. És ami a legérdekesebb, hogy ezek a galaxisok mozognak, és olyan sebességgel távolodnak el tőlünk, hogy minél távolabb vannak.
Az Ursa Major (M82) csillagkép szabálytalan szivargalaxisa (fent) és a Triangulum (M33) csillagkép spirálgalaxisa (alul), amelyeket a 20. század elején összetévesztettek ködnek, mielőtt a Hubble bebizonyította, hogy valójában galaxisok. (a fotó később készült).
Gamov Georgij Antonovics Gamov bebizonyította, hogy a papaatom nem csak hirtelen kezdett tágulni az egész Univerzumban (az úgynevezett „hideg modell”), hanem fel kellett robbannia. Ezt a modellt „ősrobbanásnak” (amely akkoriban nagyon elterjedt az idegen nyelvekhez való hozzáállás), ősrobbanásnak nevezi, és először egy 1946-os jegyzetben, majd egy 1948-as cikkben „A kémiai elemek eredete, ” írta együtt tanítványával, Ralph Alferrel.
Gamow elméleteiben a fő kérdés a következő volt: ha egy ilyen robbanás történt, akkor már meglehetősen korai szakaszában elektromágneses sugárzásnak kellett volna behatolnia az egész világba, amelynek eloszlásának meg kellett volna felelnie a sugárzás pillanatában uralkodó hőmérsékletnek. sok milliárd fok). De ahogy az Univerzum tágul, ennek az elsődleges (úgy hívták „reliktumnak”) sugárzás frekvenciájának a Doppler-effektus miatt csökkennie kellett volna, és mára Gamow becslései szerint körülbelül három-négy Kelvin-fok hőmérsékletnek felel meg. , azaz több centiméteres hullámhosszúságú tartományban koncentrálódjanak. 1965-ben A. Penzias és R. Wilson, akik rádióelektronikai antennákat terveztek, felfedezték a minden irányban egyenletesen terjedő, 3 Kelvin hőmérsékletnek megfelelő elektromágneses sugárzást! Mint kiderült, ez egyáltalán nem hardverhiba volt, hanem pontosan az a sugárzás, amiről Gamow beszélt! De a Nobel-díjat Penzias és Wilson kapta, nem Gamow.
A NASA WMAP szondájának adatai, amely a Lagrange-ponton (a Nap és a Föld gravitációs egyensúlyi pontján) lebegett tőlünk 1,5 millió km-re. Az így kapott „kép” valójában az Ősrobbanás utófényének pillanatképe, amelyet a kozmikus mikrohullámú háttér hőmérséklet-eloszlása alkot.
Stephen Hawking szül. 1942 A mai napig az elméletet számos tudós értelmezte és kiegészítette. Az Ősrobbanás-elmélet problémáinak megoldásához a fő hozzájárulást Stephen Hawking tette, és a hozzájárulás nem elméleti, hanem nagyon gyakorlati volt - több mint kétezer oldalnyi számítás és egyenlet volt szentelve a részecskék és galaxisok megjelenésének leírására.
Az ősrobbanás elméletének ideje – több milliárd évvel ezelőtt. A kezdeti sűrűség kg/m 3. Az „apa atom” térfogata végtelenül kicsi volt.
A T hőmérséklet csökkenése a t idő függvényében. Ahhoz, hogy egy foton m o tömegű és m o c 2 nyugalmi energiájú részecskévé és antirészecskévé alakuljon át (materializálódjon), 2 m o c 2 energiával kell rendelkeznie. Az előző összefüggésben a hn fotonenergiát a kinetikussal helyettesítheti. részecskék energiája kT vagy...
10 32 10 32 18 Az Univerzum fejlődése: galaktikus előtti időszak Az Ősrobbanás utáni idő Jellegzetes hőmérsékletek (K) Jellegzetes távolságok (cm) Stage/Esemény 10 32 10 32 10 32 10 32 title=" Az Univerzum fejlődése: galaktikus előtti időszak Az Ősrobbanás utáni idő Jellegzetes hőmérsékletek (K ) Jellegzetes távolságok (cm) 10. szakasz/esemény 32
A hadron korszakból. A hadronok és leptonok születése és megsemmisülése a Lepton-korszak óta. Leptonok születése és megsemmisülése c2· Neutrinoszeparáció. Az Univerzum a csillag előtti héliumfúzióval átlátszóvá válik a neutrínók (antineutrínók) számára. A sugárzás korszakának 10 éve. A sugárzás dominanciája az anyag éveiben Az anyag korszakának kezdete. Az anyag kezdi uralni a sugárzási éveket3 · Az anyag és a sugárzás szétválása. Az Univerzum átlátszóvá válik a sugárzás számára. Az ősrobbanás utáni idő Jellegzetes hőmérsékletek (K) Jellegzetes távolságok (cm) Színpad/esemény
A modern kozmológiának három módja van az Ősrobbanás-elmélet problémáinak megoldására: Az ősrobbanás elméletének teljes elhagyása. Hatalmas emberi, gépi és anyagi erőforrásokat kell felhasználni az elmélet kidolgozásához. Keressen egy alapvetően új (és megbízható) alternatívát, amely az Ősrobbanás-elmélet módosított változata.
Három különböző modellt lehet azonosítani, amelyekre Friedman mindkét alapvető feltevése érvényes. Az első típusú modellben (melyet maga Friedman fedezett fel) az Univerzum elég lassan tágul ahhoz, hogy a különböző galaxisok közötti gravitációs vonzás következtében az Univerzum tágulása lelassul és végül leáll. Ezt követően a galaxisok közeledni kezdenek egymáshoz, és az Univerzum zsugorodni kezd. ábrán. Az 1. ábra azt mutatja be, hogyan változik a távolság két szomszédos galaxis között az idő múlásával. Nulláról egy bizonyos maximumig növekszik, majd ismét nullára csökken. A második típusú modellben az Univerzum tágulása olyan gyorsan megy végbe, hogy a gravitációs vonzás, bár lassítja a tágulást, nem tudja megállítani. ábrán. A 2. ábra azt mutatja be, hogyan változik a galaxisok közötti távolság ebben a modellben. A görbe nullát hagy, és végül a galaxisok állandó sebességgel távolodnak el egymástól. Végül van egy harmadik típusú modell, amelyben az Univerzum tágulási sebessége éppen elegendő ahhoz, hogy elkerülje a nullára való összenyomódást (összeomlást). Ebben az esetben a galaxisok közötti távolság is eleinte nulla (3. ábra), majd folyamatosan növekszik. Igaz, a galaxisok egyre kisebb sebességgel „szóródnak”, de ez sosem csökken nullára. Három különböző modellt lehet azonosítani, amelyekre Friedman mindkét alapvető feltevése érvényes. Az első típusú modellben (melyet maga Friedman fedezett fel) az Univerzum elég lassan tágul ahhoz, hogy a különböző galaxisok közötti gravitációs vonzás következtében az Univerzum tágulása lelassul és végül leáll. Ezt követően a galaxisok közeledni kezdenek egymáshoz, és az Univerzum zsugorodni kezd. ábrán. Az 1. ábra azt mutatja be, hogy a két szomszédos galaxis távolsága hogyan változik az idő múlásával. Nulláról egy bizonyos maximumig növekszik, majd ismét nullára csökken. A második típusú modellben az Univerzum tágulása olyan gyorsan megy végbe, hogy a gravitációs vonzás, bár lassítja a tágulást, nem tudja megállítani. ábrán. A 2. ábra azt mutatja be, hogyan változik a galaxisok közötti távolság ebben a modellben. A görbe nullát hagy, és végül a galaxisok állandó sebességgel távolodnak el egymástól. Végül van egy harmadik típusú modell is, amelyben az Univerzum tágulási sebessége éppen elegendő ahhoz, hogy elkerüljük a nullára való összenyomódást (összeomlást). Ebben az esetben a galaxisok közötti távolság is eleinte nulla (3. ábra), majd folyamatosan növekszik. Igaz, a galaxisok egyre kisebb sebességgel „szóródnak”, de ez sosem csökken nullára.
Az Ősrobbanás-elmélet által szilárdan és örökre megerősített és bizonyított tények: A „születés” pillanatában az univerzum minden anyaga egy pontban összpontosult, amelynek végtelenül nagy tömege és végtelenül kicsi térfogata volt; Ennek a pontnak a tágulása (vagy robbanása) következtében először elemi részecskék, majd az első anyagi makrotestek kezdtek kialakulni.
Tények, amelyek bizonyítják az Ősrobbanás-elméletet: A galaxisok távolodása egymástól, a sebesség növekedésével, minél távolabb kerülnek egymástól, amit a Hubble fedezett fel; CMB, amelyet Penzias és Wilson fedezett fel; S. Hawking és más matematikusok matematikai számításai az anyagok képződésére; Einstein általános relativitáselmélete.
1. dia
2. dia
Az ősrobbanás elmélete szerint az egész fizikai univerzum - az anyag, az energia, sőt a tér és idő négy dimenziója is a sűrűség, hőmérséklet és nyomás végtelen értékeinek állapotából keletkezett. Az Univerzum egy pontnál kisebb térfogatból keletkezett, és tovább tágul. Az ősrobbanás elmélete ma már általánosan elfogadott, mert megmagyarázza a kozmológia mindkét legjelentősebb tényét: a táguló Világegyetemet és a kozmikus háttérsugárzás létezését.3. dia
Ez az esemény 13-20 milliárd évvel ezelőtt történt. Használhatja a fizika ismert törvényeit, és visszafelé kiszámíthatja az összes állapotot, amelyben az Univerzum volt, az ősrobbanás utáni 10-43 másodperctől kezdve. Az első millió év során az Univerzumban az anyag és az energia átlátszatlan plazmát alkotott, amelyet néha őstűzgolyónak is neveznek. Ennek az időszaknak a végére az Univerzum tágulása következtében a hőmérséklet 3000 K alá süllyedt, így a protonok és az elektronok egyesülve hidrogénatomokká alakulhattak. Ebben a szakaszban az Univerzum átlátszóvá vált a sugárzás számára. Az anyag sűrűsége mára nagyobb lett, mint a sugárzás sűrűsége, bár korábban a helyzet fordított volt, ami meghatározta az Univerzum tágulási sebességét. A korai Univerzum erősen lehűtött sugárzásából csak a mikrohullámú háttérsugárzás marad.4. dia
A csillagkeletkezés kezdete Ez a kép azt mutatja, hogyan nézett ki a nagyon fiatal univerzum (kevesebb, mint 1 milliárd éves), amikor elkezdődött a csillagkeletkezés, és a kezdeti hidrogént számtalan csillaggá alakította át.5. dia
Az első galaxisok csak egy-két milliárd év múlva kezdtek kialakulni a hidrogén és hélium ősfelhőiből. Az „Ősrobbanás” kifejezés a táguló Univerzum bármely olyan modelljére alkalmazható, amely a múltban forró és sűrű volt. Szabad szemmel látható, mint az égbolt homályos, megnyúlt területe. 160 000 fényévnyire található, területe pedig 20 000 fényév. Látható része a Tejútrendszer tizede6. dia
A Homokóra-köd egy fiatal bolygóköd, körülbelül 8000 fényévnyire tőlünk. A kép három különböző hullámhosszon készült, hogy tükrözze a köd gázösszetételét. A nitrogén pirossal, a hidrogén zölddel, a kétszeresen ionizált oxigén kékkel látható. A pontos képződés folyamata még nem tisztázott7. dia
A Rák-köd az egyik legérdekesebb objektum az égbolton. Ezek egy hatalmas csillagrobbanás maradványai. A rádiótól a gamma-sugárzásig minden hullámhosszon leképezték. A központi csillag egy pulzár - egy gyorsan forgó neutroncsillag. Olyan gyorsan forog, hogy 0,033 másodpercenként megjelenik egy impulzus. Az optikai hullámhosszon ez a központi csillag 16 magnitúdójú, és a legerősebb teleszkópok kivételével nem éri el.8. dia
A Tejút a saját galaxisunk, belülről nézve. A galaxis egy körülbelül 200 milliárd csillagból álló óriási csillagrendszer. A Tejútrendszer átmérője körülbelül 100 000 fényév, és több mint 100 milliárd csillagot tartalmaz. A galaxis lencse alakú, átmérője 80 ezer fényév, vastagsága ~ 30 ezer fényév9. dia
Ez a kép egy spirálgalaxist mutat be.10. dia
Galaxisunk ütközése Körülbelül hárommilliárd év múlva Galaxisunk az Andromédával ütközik, mivel a csillagászok már majdnem egy évszázada tudják, hogy mindkét galaxis 500 000 kilométeres óránkénti sebességgel közeledik egymáshoz.11. dia
Ezen elmélet szerint minden megfigyelhető tér tágul. De mi történt a legelején? A Kozmoszban minden anyag egy kezdeti pillanatban szó szerint a semmivé volt összenyomva – egyetlen pontba tömörült. Fantasztikusan óriási sűrűsége volt - szinte elképzelhetetlen, olyan számban fejezik ki, amelyben egy után 96 nulla van - és ugyanilyen elképzelhetetlenül magas hőmérséklete. A csillagászok ezt az állapotot szingularitásnak nevezték. Valamilyen oknál fogva ezt a csodálatos egyensúlyt a gravitációs erők hirtelen megsemmisítették – még elképzelni is nehéz, milyenek lehettek az „ősanyag” végtelenül hatalmas sűrűsége mellett!12. dia
Az ősrobbanás elméletének rejtelmei 1. Az ősrobbanás elmélete szerint az Univerzum nulla térfogatú, végtelenül nagy sűrűségű és hőmérsékletű pontból keletkezett. Ezt a szingularitásnak nevezett állapotot matematikailag nem lehet leírni. 2. Az ősrobbanás elmélete nem tudja megmagyarázni a galaxisok létezését. A kozmológiai elméletek modern változatai csak egy homogén gázfelhő megjelenését jósolják. 3. A „hiányzó tömeg” problémája. A Tejútrendszer által kibocsátott fényenergia mérésével nagyjából meg tudjuk határozni galaxisunk tömegét. Ez megegyezik százmilliárd Nap tömegével. Azonban az ugyanazon Tejútrendszer és a közeli Androméda galaxis közötti kölcsönhatási minták tanulmányozásával azt találjuk, hogy galaxisunk úgy vonzódik hozzá, mintha tízszer nagyobb súlyú lenne.Ősrobbanás elmélet
Prezentacii.com
Az ősrobbanás elmélete szerint az egész fizikai univerzum - az anyag, az energia, sőt a tér és idő négy dimenziója is a sűrűség, hőmérséklet és nyomás végtelen értékeinek állapotából keletkezett. Az Univerzum egy pontnál kisebb térfogatból keletkezett, és tovább tágul. Az ősrobbanás elmélete ma már általánosan elfogadott, mert megmagyarázza a kozmológia mindkét legjelentősebb tényét: a táguló Világegyetemet és a kozmikus háttérsugárzás létezését.
Ez az esemény 13-20 milliárd évvel ezelőtt történt. Használhatja a fizika ismert törvényeit, és visszafelé kiszámíthatja az összes állapotot, amelyben az Univerzum volt, az ősrobbanás utáni 10-43 másodperctől kezdve.
Az első millió év során az Univerzumban az anyag és az energia átlátszatlan plazmát alkotott, amelyet néha őstűzgolyónak is neveznek.
Ennek az időszaknak a végére az Univerzum tágulása következtében a hőmérséklet 3000 K alá süllyedt, így a protonok és az elektronok egyesülve hidrogénatomokká alakulhattak. Ebben a szakaszban az Univerzum átlátszóvá vált a sugárzás számára. Az anyag sűrűsége mára nagyobb lett, mint a sugárzás sűrűsége, bár korábban a helyzet fordított volt, ami meghatározta az Univerzum tágulási sebességét.
A korai Univerzum erősen lehűtött sugárzásából csak a mikrohullámú háttérsugárzás marad.
Az első galaxisok csak egy-két milliárd év múlva kezdtek kialakulni a hidrogén és hélium ősfelhőiből. Az „ősrobbanás” kifejezés a táguló univerzum bármely olyan modelljére alkalmazható, amely a múltban forró és sűrű volt.
A Nagy Magellán-felhő egy galaxis, amely a sajátunkat kíséri. Szabad szemmel látható, mint az égbolt homályos, megnyúlt területe. 160 000 fényévnyire található, területe pedig 20 000 fényév. Látható része a Tejútrendszer tizede
Homokóra-köd
- egy fiatal bolygóköd, amely körülbelül 8000 fényévnyire található tőlünk. A kép három különböző hullámhosszon készült, hogy tükrözze a köd gázösszetételét. A nitrogén pirossal, a hidrogén zölddel, a kétszeresen ionizált oxigén kékkel látható. A pontos képződés folyamata még nem tisztázott
Rák-köd
az egyik legérdekesebb objektum az égbolton. Ezek egy hatalmas csillagrobbanás maradványai. A rádiótól a gamma-sugárzásig minden hullámhosszon leképezték. A központi csillag egy pulzár - egy gyorsan forgó neutroncsillag. Olyan gyorsan forog, hogy 0,033 másodpercenként megjelenik egy impulzus. Optikai hullámhosszon ez a központi csillag 16 magnitúdójú, és a legerősebb teleszkópok kivételével az összes hatótávolságon kívül esik.
Tejút
- ez a saját galaxisunk, belülről látható. A galaxis egy körülbelül 200 milliárd csillagból álló óriási csillagrendszer. A Tejútrendszer átmérője körülbelül 100 000 fényév, és több mint 100 milliárd csillagot tartalmaz. A galaxis lencse alakú, átmérője 80 ezer fényév, vastagsága ~ 30 ezer fényév
Ezen a képen egy spirálgalaxis látható
Az elliptikus galaxisok a spirálgalaxisok ütközésének eredményeként jönnek létre.
Galaxisunk ütközése
Körülbelül hárommilliárd év múlva Galaxisunk összeütközik az Andromédával, mivel a csillagászok csaknem egy évszázada tudják, hogy mindkét galaxis nagy sebességgel közeledik egymáshoz.
500 000 kilométer per óra.
Ezen elmélet szerint minden megfigyelhető tér tágul. De mi történt a legelején? A Kozmoszban minden anyag egy kezdeti pillanatban szó szerint a semmivé volt összenyomva – egyetlen pontba tömörült. Fantasztikusan óriási sűrűsége volt - szinte elképzelhetetlen, olyan számban fejezik ki, amelyben egy után 96 nulla van - és ugyanilyen elképzelhetetlenül magas hőmérséklete. A csillagászok ezt az állapotot szingularitásnak nevezték.
Valamilyen oknál fogva ezt a csodálatos egyensúlyt a gravitációs erők hirtelen megsemmisítették - még csak elképzelni is nehéz, milyennek kellett volna lenniük az „ősanyag” végtelenül hatalmas sűrűsége mellett!
Mi történt az ősrobbanás előtt?
Az ősrobbanás elmélet rejtélyei
1.Az ősrobbanás elmélete szerint az Univerzum nulla térfogatú, végtelenül nagy sűrűségű és hőmérsékletű pontból keletkezett. Ezt a szingularitásnak nevezett állapotot matematikailag nem lehet leírni.
2. Az ősrobbanás elmélete nem tudja megmagyarázni a galaxisok létezését. A kozmológiai elméletek modern változatai csak egy homogén gázfelhő megjelenését jósolják.
3. A „hiányzó tömeg” problémája. A Tejútrendszer által kibocsátott fényenergia mérésével nagyjából meg tudjuk határozni galaxisunk tömegét. Ez megegyezik százmilliárd Nap tömegével. Azonban az ugyanazon Tejútrendszer és a közeli Androméda galaxis közötti kölcsönhatási minták tanulmányozásával azt találjuk, hogy galaxisunk úgy vonzódik hozzá, mintha tízszer nagyobb súlyú lenne.
Az Univerzum Az Univerzum minden
létező
anyagi világ,
határtalan időben és
tér és végtelen
változatos alakú,
amit elfogad
anyag annak folyamatában
fejlesztés.
Az Univerzum csillagászati megfigyelésekkel lefedett része
Metagalaxisnak vagy Univerzumunknak nevezik. Méretek
a metagalaxisok nagyon nagyok: a kozmológiai horizont sugara
15-20 milliárd fényév.
Előadás a "The Big Bang Theory" csillagászatról powerpoint formátumban. Ez az iskolásoknak szóló előadás elmagyarázza, miről szól az Ősrobbanás-elmélet és annak rejtelmei.
Körülbelül hárommilliárd év múlva Galaxisunk összeütközik az Andromédával, hiszen a csillagászok csaknem egy évszázada tudják, hogy mindkét galaxis 500 000 kilométeres óránkénti sebességgel közeledik egymáshoz.