Стаціонарна модель Всесвіту

Міністерство Освіти Російської Федерации.

Російський державний університет інноваційних технологій і предпринимательства.

Північний филиал.

Доповідь по КСЕ на тему:

«Стаціонарна модель Вселенной».

Виконав студент грн. И-331.

Сушенцов Володимир Игоревич.

Проверил:

Ланцев Ігор Авенирович.

Великий Новгород.

2003 г.

У основу космології покладено такі основні засади, підтверджені наблюдаемыми характеристиками мікрохвильового фону основними класами позагалактичних об'єктів. Перший космологічний принцип стверджує, що Всесвіт просторово однорідна і изотропна. Другий космологічний принцип Джордано Бруно що характеризують Всесвіт константи не залежить від часу. Принцип актуализма Лайеля стверджує, що природи не змінюються з часом. У XX столітті конкурували дві космологічні теорії - теорія розширення Всесвіту (початкова стан, з яких виникла Всесвіт, була такою гарячим і щільним, що могли існувати елементарні частинки й випромінювання; потім всесвіт розширювалася і прохолоджувалася, створюючи зірки й галактики) і теорія стаціонарної Всесвіту (Всесвіт існувала завжди, бачимо розрядження речовини компенсується його безперервним витвором). Ейнштейн під час роботи над ОТО виходив ідеєю стаціонарної Всесвіту. Він довільно ввів «космічне відштовхування », що дуже мало, але утримувала Всесвіт від стягування в точку. Рівняння, отримані Ейнштейном, були детально досліджені де Ситтером і Фрідманом. Останній знайшов три сценарію розвитку Всесвіту, зумовлені середньої щільністю речовини у ній. Леметр пов’язав ці релятивістські моделі з цими астрономічних спостережень і отримав проблемі «початку «з точки. Гамов розробив модель гарячого Всесвіту, яку назвав «космологією Великого Вибуху ». Разом зі своїми учнями він зробив необхідні розрахунки розвитку подій щоб одержати потрібних співвідношень між хімічними елементами у Всесвіті нині з ядерних реакцій у ранній гарячого Всесвіту. Теорія підтвердження після відкриття фонового випромінювання, що залишилося від часу «Великого Вибуху «і це названо реліктовим. Перші ядерні реакції піддавалися дедалі більше детальної перевірці шляхом експериментів попри всі потужніших прискорювачах, і шляхом перевірки процесами, що відбуваються в зоряних надрах. Гут і Лінді розробили різноманітні варіанти перших часткою секунди після «початку », звані моделями інфляційної, чи раздувающейся, Всесвіту. Угорський математик Пал Эрдош так висловив незадоволеність деяких учених концепцією Великого Вибуху: «Бог зробив дві помилки. По-перше, він «створив «Всесвіт у великому Вибуху. По-друге, він був такий недбалий, що залишив «докази «- мікрохвильове фонове випромінювання ». Необхідно відшукати пояснення крупномасштабному скручування об'єктів. Ідеї безперервного твори матерії виникали неодноразово. Так було в 1948 р. у значної групи вчених Кембриджського університету (Р. Бонд, Т. голд і Ф. Хойл) народилася гіпотеза стаціонарної Всесвіту. Вони оцінили число породжених за 100 років із «нічого «атомів водню для поповнення убування матерії через розбігання — один атом в кубі з руба 100 метрів. За 5 млрд. земних років мало утворитися лише чотири кг атомів. Хоча відкриття реліктового випромінювання підтвердило модель Великого Вибуху, Ф. Хойл бачив можливості модернізувати свою модель пояснення цього випромінювання. Модель гарячої Всесвіту, чи Великого Вибуху, загалом пояснює багато фактів проте, деякі вчені піддають сумнівам її основні тези. Одні вважають, що електромагнітні сили, породжувані плазмою, грали більш істотну роль формуванні Всесвіту, ніж гравітація; інші інакше тлумачать наявність червоного усунення в спектрах. Прибічник першого думки шведський астрофізик, лауреат Нобелівської премії за 1970 р., Х. Альфен вважає, що міжзоряний простір заповнене довгими «нитками «та інші структурами, які з плазми. Сили, які спонукають плазму утворювати такі постаті, змушують її утворювати ще й галактики, зірки й зоряні системи. Він, що Всесвіт розширюється під впливом енергії, виділеної при анігіляції частинок і складу, але ці розширення відбувається кілька повільніша. Що стосується іншого тлумачення червоного усунення відома гіпотеза Дірака про старінні фотона (ще з 30-х рр.). Проти закону Хаббла виступає американський астроном Х. Арп. Він пише про співвідношення Хаббла «єдиним хитким припущенням, лежачим основу сучасної астрономії і космології «. Арп повідомляє, що спостерігав багато об'єктів, які йдуть закону Хаббла. Він, що квазари, які мають найбільшим червоним зміщенням, насправді перебувають не так на краю Всесвіту, як випливає з закону Хаббла, а чи не далі, чим це галактики, хоча раніше їх червоне усунення набагато меншою. Йому навіть здається, що квазари може бути «відгалуженнями «галактик. Член-кореспондент РАН У. З. Троїцький вважає неправильним пояснення червоного усунення в спектрах віддалених космічних об'єктів розширенням Всесвіту. Для обгрунтування цього твердження було проведено аналізу каталогів 7300 галактик і 3700 квазарів і їхня середня світність. Встановлено, що всупереч схемою стандартної космології, що більше світність галактик, тим їх розмір, але це отже, що ніякого розширення Всесвіту немає, бо й першого Великого Вибуху, т. е. Всесвіт стационарна. Інші слідства досліджень: 1) квазари мають невелику потужність випромінювання, а чи не перевищує кілька порядків потужність випромінювання цілих галактик, як прийнято рахувати, у сучасної космології; 2) в квазарах речовина розлітається з досветовыми швидкостями, а сверхсветовые значення виходять в результаті завищення розмірів Всесвіту. Причину старіння (почервоніння) квантів він бачить у гравітаційному зміщення частоти випромінювання, яке пропорційно не відстані до джерела світла, а квадрату відстані. І тут розмір видимої частини Всесвіту не 15 млрд. світлових років, а 5. З’являються спірними твердження про «остаточної доведеності «гарячого походження Світобудови і «швидкісній природи космологічного червоного усунення. Э. Хаббл, відкрив в 1929 р. закон космологічних червоних зсувів в 1936 р. опублікував перші спостережні докази помилковості поглядів на розбігання галактик. Зокрема встановлено, що емпіричні залежності, отримані з даним статистичної обробки близько сотні каталогів позагалактичних об'єктів, узгоджуються з вихідними теоретичними співвідношеннями, виведеними з урахуванням уявлень про стійкості Всесвіту роздивилися й «старінні «фотонів. У цілому нині вони у непримиренних протиріччях з космологическими моделями теорії Великого Вибуху за будь-яких комбінаціях параметрів цих моделей. » …Ретельне дослідження можливих джерел помилок показує, що спостереження, очевидно, узгоджуються з уявлення про нескоростной природі червоних зсувів. …Теоретично досі триває релятивістське розширення Всесвіту, хоча спостереження та неможливо встановити характер розширення. Отже, дослідження простору закінчено на ноті невизначеності, але так і бути. Ми, з визначення, у центрі що спостерігається області. Наших найближчих сусідів знаємо, мабуть, досить добре. По збільшення відстані наші знання зменшуються, причому зменшуються швидко. У кінцевому підсумку наші можливості обмежені межами наших телескопів. А далі ми бачимо тіні й боротися шукаємо серед помилок вимірів орієнтири, які чи є як реальними. Дослідження буде продовжено. Поки що вичерпано можливостей емпіричного підходу, годі було занурюватись у примарний світ умоглядних побудов. «(Хаббл «Світ туманностей », 1936 р.) Білі діри розглядаються як один з класів космологічних об'єктів, у якому може статися освіту речовини. Біла діра — взрывающийся об'єкт, що виникає з сингулярності простору-часу. У даному разі біла діра — це звернена й обернена у часу чорна діра. Остання, навпаки, виникає при колапс масивного об'єкта із заснуванням сингулярності. На відміну від чорної діри біла діра — яскравий об'єкт. Розглянемо докладніше типову замкнуту поверхню нульової маси (див. рис.). Нехай пучок світових ліній двічі перетинає цю поверхню: спочатку дільниці Р1, потім дільниці Р2. Як описується що ситуація в порівняно вужчих рамках ОТО? [pic] Пучок світових ліній, котрі перетинають замкнуту поверхню нульової маси, можна інтерпретувати як народження двох пар. Кожна пара складається з однієї чорної та однієї білої діри. Опис цього явища у межах загальної теорії відносності можна навести лише окремо кожному із дільниць I, II і III. На ділянці I утворюється чорна діра; дільниці II вибухає біла діра і далі речовина утворює чорну діру; дільниці III утворюється біла діра. (См. Дж.Нарликар «Шалена Всесвіт «М., Світ, 1985) Теоретично Ейнштейна області Р1 і Р2 інтерпретуються як сингулярності в просторі-часі. Рівняння цієї теорії «неможливо «перетинати сингулярність, т. е. не дозволяють єдиним чином розглядати фізичні процеси доі після сингулярності. Найбільше, які можна зробити на загальної теорії відносності, — це розглянути окремо процеси у трьох областях: I, II, III. У сфері I пучок частинок потрапляє до просторово-часової сингулярності. Це типовий випадок гравітаційного колапсу. Хоча сингулярність і досягається дільниці P1, вона прихована від віддаленого спостерігача Про (його світова лінія не перетинає поверхню нульової маси — див. рис.) обрієм чорної діри. У сфері II пучок частинок виходить із сингулярності дільниці Р1 і потрапляє до сингулярності дільниці Р2. У сфері III частки знову народжуються з сингулярності дільниці Р2. Таке поява частинок з сингулярності значною мірою аналогічно народженню усього Всесвіту у великому вибуху. Місцевий вибух у деякою області простору називається білої дірою. У цьому сенсі біла діра — це звернена й обернена у часі чорна діра. У ОТО білі діри були низведены до становища «бідних родичів «чорних дір. Спричинено це такі. Чорна діра утворюється під час гравітаційному колапс масивного об'єкта, й поява сингулярності завершує цей процес, тоді як біла діра починається з сингулярності, а закінчується на стадії звичайного стану речовини. Фізики ставляться упереджено до об'єктах, саме виникнення яких незрозуміло, хоча Великий вибух, наприклад, становить виключення з цього правила. За суттю, білі діри вперше запропоновані як приклади окремих малих вибухів у тих галузях простору, де первинний вибух чомусь «затримався ». Друга причина «непопулярності «білих дір у тому, що, відповідно до деяким розрахунках, вони нестабільні. Виявляється, що невдовзі після вибуху білої діри довкілля згладжує і уповільнює розтікання речовини — й у місці починає формуватися чорна діра. Цей процес відбувається відповідає тому, що в галузі II на рис.

З погляду ширшого підходу у межах масштабно-инвариантной теорії тяжіння те, що інтерпретується спостерігачем Про як чорна діра в області I, причинно пов’язані з білої дірою у сфері III. Саме оскільки у ОТО області I, II і III доводиться розглядати по окремішності, походження білої діри там пов’язують із сингулярностью так, що далі до минулого, за сингулярність, простежити її історію не можна. До того часу поки що не розглянута загалом вся картина, що складається з областей I + II + III, не можна як має бути поданий собі та своїм властивості білих дір. Через це потрібен ще раз провести всі розрахунки по нестабільності білих дір, але вже рамках широкого підходу, запропонованого масштабно-инвариантной теорією тяжіння. Якщо припустити, що є білі діри типу III, те в нашій розпорядженні виявляється своєрідний генератор заряджених частинок і квантів електромагнітного випромінювання дуже високих енергій. Річ у тім, що поверхню білої діри наближатиметься до віддаленому спостерігачеві Про з величезної швидкістю, і тому фотони, випущені з його поверхні, будуть дуже зміщено в синю бік з допомогою ефекту Доплера. Це синє усунення велика на ранніх стадіях вибуху, що його значно переважає над великим гравітаційним червоним зміщенням, пов’язаних із надщільного упаковкою речовини у білій дірку. Очевидно, зірки не «гинуть «внаслідок вибухів, а перетворюються на маломассивные, важкодоступні для спостережень об'єкти. Процес «народження «зірок у тому, що маломассивные об'єкти, потрапляючи в щільні хмари пилу й газу, збільшують свої є і світності. Механізм освіти речовини поблизу чорних дір пов’язані з ефектом Хокінга: [pic] У пласкому просторі-часі в вакуумі безупинно народжуються і анігілюють віртуальні пари частинок (а). Тяжіння чорної діри впливає цей процесс (б). (См. Дж.Нарликар «Шалена Всесвіт «М., Світ, 1985) Ефект Хокінга грунтується на взаємодії вакуумних флуктуацій з чорним дірою. Цей ефект ілюструє просторово-тимчасова діаграма, наведена на малюнку. Кордон чорної діри відзначено парою жирних суцільних ліній. Тяжіння чорної діри, воздействующей на віртуальні пари, може приводити до трьох якісно різним результатам, показаним малюнку. Перший (1) — обидві частки пари падають в чорну діру; другий (2) — пара аннигилирует як обычно, словно чорної діри немає; третій (3) — найменша частина пари падає в чорну діру, іншу немає. Останній випадок описує механізм народження частинок: віддалений спостерігач, зарегистрировавший частку, яка б падіння чорну діру, сприймає цей акт так, ніби цю частку (чи античастицу) породила чорна дыра.