Санкт-Петербургский имени В. Б. Бобкова филиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российская таможенная академия» Кафедра: товароведения и таможенной экспертизы Презентация По дисциплине: Концепции современного естествознания На тему: Происхождение, строение и эволюция Вселенной. Выполнил: студент 1115 группы Бабкин Евгений Научный руководитель: Багрикова Светлана Васильевна СПб 2012

План презентации 1. Введение 2. Формирование основных положений космологии 3. Теории происхождения Вселенной 4. Теория Большого взрыва и эволюция Вселенной 5. Строение Вселенной и её модели 6. Заключение 7. Используемые источники

Введение Вселенная фундаментальное понятие астрономии, включает в себя весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития. На практике под Вселенной часто понимают часть материального мира, доступную изучению естественно- научными методами.

Формирование основных положений космологии. Основные положения современной космологии – науки о строении и эволюции Вселенной – начали формироваться после создания в 1917 году А. Эйнштейном первой релятивистской модели, основанной на теории гравитации и претендовавшей на описание всей Вселенной. Эта модель характеризовала стационарное состояние Вселенной и, как показали астрофизические наблюдения, оказалась неверной. Альберт Эйнштейн ( 1879 – 1955 )

Формирование основных положений космологии. В 1922 году профессор Петроградского университета А. А. Фридман. В результате решения космологических уравнений он пришел к выводу: Вселенная не может находиться в стационарном состоянии – она должна расширяться или сужаться. Александр Александрович Фридман ( 1888 – 1925 )

Формирование основных положений космологии. Следующий шаг был сделан в 1924 году, когда в обсерватории Маунт Вилсон в Калифорнии американский астроном Э. Хаббл (1889 – 1953) измерил расстояние до ближайших галактик (в то время называемых туманностями) и открыл тем самым мир галактик. В 1929 году в той же обсерватории Э. Хаббл по красному смещению линий в спектре излучения галактик экспериментально подтвердил теоретический вывод А.А. Фридмана о расширении Вселенной и установил эмпирический закон – закон Хаббла Эдвин Хаббл ( )

Теории возникновения Вселенной Теория Большого взрыва Теория бесконечно пульсирующей Вселенной Креационизм

Теория Большого взрыва В основе этой теории лежит предположение, что физическая Вселенная образовалась в результате гигантского взрыва примерно 15 –20 млн. лет назад, когда всё вещество и энергия современной Вселенной были сконцентрированы водном сгустке. Модель Большого Взрыва (БВ) была предложена в 1948 году Г.А. Гамовым. Модель Большого взрыва

Эволюция вселенной По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла 13,7 ± 0,13 млрд лет назад из некоторого начального «сингулярного» состояния и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. Согласно известным ограничениям по применимости современных физических теорий, наиболее ранним моментом, допускающим описание, считается момент Планковской эпохи с температурой примерно К (Планковская температура) и плотностью около г/см³ (Планковская плотность). Ранняя Вселенная представляла собой высокооднородную и изотропную среду с необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением. В результате расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам.

Приблизительно через секунд после наступления Планковской эпохи (Планковское время секунд после Большого взрыва, в это время гравитационное взаимодействие отделилось от остальных фундаментальных взаимодействий) фазовый переход вызвал экспоненциальное расширение Вселенной. Данный период получил название Космической инфляции. После окончания этого периода строительный материал Вселенной представлял собой кварк- глюонную плазму. По прошествии времени температура упала до значений, при которых стал возможен следующий фазовый переход, называемый бариогенезисом. На этом этапе кварки и глюоны объединились в барионы, такие как протоны и нейтроны. При этом одновременно происходило асимметричное образование как материи, которая превалировала, так и антиматерии, которые взаимно аннигилировали, превращаясь в излучение. Диаграмма Большого взрыва - сотворения мира с основными моментами и характеристиками расширяющейся Вселенной.

Дальнейшее падение температуры привело к следующему фазовому переходу образованию физических сил и элементарных частиц в их современной форме. После чего наступила эпоха нуклеосинтеза, при которой протоны, объединяясь с нейтронами, образовали ядра дейтерия, гелия-4 и ещё нескольких лёгких изотопов. После дальнейшего падения температуры и расширения Вселенной наступил следующий переходный момент, при котором гравитация стала доминирующей силой. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва температура снизилась настолько, что стало возможным существование атомов водорода (до этого процессы ионизации и рекомбинации протонов с электронами находились в равновесии). После эры рекомбинации материя стала прозрачной для излучения, которое, свободно распространяясь в пространстве, дошло до нас в виде реликтового излучения. Карта реликтового излучения, составленная зондом WMAP.

Теория Большого взрыва Согласно теории Большого взрыва, Вселенная в момент образования была в чрезвычайно плотном и горячем состоянии, называемом космологической сингулярностью

Теория бесконечно пульсирующей Вселенной Теория пульсирующей Вселенной - вариант теории Большого взрыва, по которому Вселенная проходит последовательные периоды расширения и сжатия. В конце стадии сжатия, когда Вселенная концентрируется в маленьком объеме большой плотности, вероятно, происходит «разлет» Вселенной, называемый взрывом. Таким образом, по этой теории Вселенная бесконечно пульсирует между Большим взрывом и «Большим сжатием». Однако, для того, чтобы так происходило, плотность Вселенной должна была бы быть выше определенного значения (критической плотности), но сжатие Вселенной до таких размеров еще не доказано.

Креационизм Креационизм (от лат. creare создавать, форма creatio – создаю) философско- теистическая концепция, зародившаяся среди христианских ученых, утверждающая происхождение вселенной, Земли, человека и всех форм жизни в результате творческого акта личного сверх природного Абсолюта, Творца всего сущего Бога.

Строение Вселенной В самом крупном масштабе строение Вселенной представляет собой расширяющееся пространство, заполненное губкообразной клочковатой структурой. Стенки этой губчатой структуры Вселенной представляют собой скопления миллиардов звёздных галактик. Расстояния между ближайшими друг к другу галактиками составляют обычно около миллиона световых лет. Каждая звёздная галактика составлена из сотен миллиардов звёзд, которые обращаются вокруг центрального ядра. Размеры галактик составляют до сотен тысяч световых лет. Звёзды состоят в основном из водорода, который является самым распространённым химическим элементом во Вселенной.

Вселенная состоит из множества сверхскоплений галактик, а те, в свою очередь, состоят из скоплений галактик. В одном из скоплений находится Млечный Путь, спиралевидная галактика из 200 млрд звезд, и одной из звезд является наше Солнце. Галактики это гигантские Галактики – это гигантские скопления звезд. Млечный Путь, галактика, к которой относится Солнце, представляет собой колоссальную спираль диаметром приблизительно световых лет, состоящую из звезд. Большинство галактик во Вселенной имеет эллиптическую (овальную) форму. Существуют и галактики неправильных форм.

Звезда небесное тело, в котором идут, шли или будут идти термоядерные реакции. Но чаще всего звездой называют небесное тело, в котором идут в данный момент термоядерные реакции. Солнце типичная звезда спектрального класса G. Звёзды представляют собой массивные светящиеся газовые(плазменные) шары. Образуются из газово-пылевой среды (главным образом из водорода и гелия) в результате гравитационного сжатия. Температура вещества в недрах звёзд измеряется миллионами кельвинов, а на их поверхности тысячами кельвинов. Энергия подавляющего большинства звёзд выделяется в результате термоядерных реакций превращения водорода в гелий, происходящих при высоких температурах во внутренних областях. Звёзды часто называют главными телами Вселенной, поскольку в них заключена основная масса светящегося вещества в природе. Примечательно и то, что звёзды имеют отрицательную теплоёмкость. Сириус, альфа Большого Пса – самая яркая звезда ночного неба.

Ближайшей к Солнцу звездой является Проксима Центавра. Она расположена в 4,2 светового года от центра Солнечной системы (4,2 св. лет = 39 Пм = 39 триллионов км = 3,9·10 13 км).. Невооружённым взглядом (при хорошей остроте зрения) на небе видно около 6000 звёзд, по 3000 в каждом полушарии. Все видимые с Земли звёзды (включая видимые в самые мощные телескопы) находятся в местной группе галактик.

Классификация звёзд Белые карлики и красные гиганты Нейтронные звёзды Сверхновые Пульсары Протозвёзды Двойные звёзды Физические переменные звёзды и цефериды Квазары

Модель горячей Вселенной Модель горячей Вселенной космологическая модель, в которой эволюция Вселенной начинается с состояния плотной горячей плазмы, состоящей из элементарных частиц, и протекает при дальнейшем адиабатическом космологическом расширении. Впервые модель горячей вселенной рассматривалась в 1947 году Г. А. Гамовым. Наиболее существенное наблюдательное предсказание, вытекающее из модели горячей Вселенной наличие реликтового излучения со спектром, очень близким к спектру абсолютно чёрного тела, возникшего в момент рекомбинации ионов (в основном, протонов) и электронов в нейтральные атомы.

Модель горячей Вселенной

Вселенная Фридмана Вселенная Фридмана (метрика Фридмана Леметра Робертсона Уокера) одна из космологических моделей, удовлетворяющих полевым уравнениям общей теории относительности, первая из нестационарных моделей Вселенной. Получена Александром Фридманом в Модель Фридмана описывает однородную изотропную нестационарную Вселенную с веществом, обладающую положительной, нулевой или отрицательной постоянной кривизной. Эта работа учёного стала основным теоретическим развитием ОТО после работ Эйнштейна гг.

Модель Лямбда-CDM ΛCDM (читается «Лямбда-Си ДиЭм») сокращение от Lambda- Cold Dark Matter, современная стандартная космологическая модель, в которой пространственно-плоская Вселенная заполнена, помимо обычной барионной материи, тёмной энергией (описываемой космологической постоянной Λ в уравнениях Эйнштейна) и холодной тёмной материей (англ. Cold Dark Matter). Согласно этой модели возраст Вселенной равен миллиардов 13,75 ± 0,11 млрд лет.

Инфляционная модель Вселенной Инфляционная модель Вселенной гипотеза о физическом состоянии и законе расширения Вселенной на ранней стадии Большого взрыва (при температуре выше 1028 K), предполагающая период ускоренного по сравнению со стандартной моделью горячей Вселенной расширения. Первый вариант теории был предложен в 1981 году Аланом Гутом, но он встретился с серьёзными трудностями, которые были преодолены различными видоизменениями сценария, начиная с предложенной Андреем Линде в 1982 модели хаотической инфляции.

Модель раздувающейся Вселенной

Заключение Не может быть заключения в рассказе о предмете, о котором велась речь. Рассказ о вечно эволюционирующей, вечно молодой Вселенной не терпит итогов. Но что все же хочется специально подчеркнуть, так это особенно бурное развитие науки о Вселенной космологии, приносящей новые удивительные открытия и новые фундаментальные знания. В эту науку сейчас приходит новое молодое поколение ученых, берущихся за решение еще недавно неразрешимых проблем. Хочется, чтобы они были вооружены не только знанием, но и вдохновением, настоящей влюбленностью в свое дело.

Используемые источники 1)М. В. Сажин. Современная космология в популярном изложении. М., )Астрономия XXI век / Под ред. В.Г. Сурдина. М., )Рубин С. Мир, рождённый из ничего. Вокруг света. Молодая гвардия, Февраль )Койре А. От замкнутого мира к бесконечной вселенной. М., Логос, )Чернин А. Д. Космология: Большой взрыв. Век 2, 2006.