Теория Большого Взрыва.

Проект по астрономии Теория большого взрыва 2017­2018 учебный год СодержаниеВведение 1. Как появилась наша Вселенная? 2. Теория Большого Взрыва 3. Зарождение Вселенной 4. Хронология событий в теории Большого Взрыва 3 3 3 4 4 5 6 7 5. Эпоха сингулярности 6. Эпоха инфляции 7. Эпоха охлаждения 8. Эпоха структуры 9. Судьба Вселенной 10. Эволюция Вселенной 11. Излучение Хокинга 12. Краткая история Вселенной Заключение Список использованных источников                8 8 13 9 10 11 12Введение  Как   появилась   наша   Вселенная?   Как   она   превратилась   в кажущееся на первый взгляд бесконечное пространство? И чем она станет спустя многие миллионы и миллиарды лет? Эти вопросы продолжают терзать умы философов и ученых, породив при этом множество интересных теорий. Сегодня большинство   астрономов   и   космологов   пришли   к   общему согласию   относительно   того,   что   Вселенная   появилась   в результате   гигантского   взрыва,   породившего   не   только основную   часть   материи,   но   и   явившегося   источником основных   физических   законов,   согласно   которым существует тот космос, который нас окружает. Как появилась наша Вселенная? Сегодня   большинство   астрономов   к   общему   согласию относительно   того,   что   Вселенная,   которую   мы   знаем, появилась в результате гигантского взрыва, породившего не только основную часть материи, но явившегося источником основных   физических   законов,   согласно   которым существует   тот   космос,   который   нас   окружает.   Все   это называется теорией Большого взрыва.  (прил.№1)  Теория Большого ВзрываТеория Большого Взрыва является  лишь одной  из многих предложенных гипотез возникновения Вселенной (например, есть   еще   теория   стационарной   Вселенной),   однако   она получила самое широкое признание и популярность. Она не только объясняет источник всей известной материи, законов физики   и   большую   структуру   Вселенной,   она   также описывает причины расширения Вселенной и многие другие аспекты и феномены.  (прил.№2) Зарождение Вселенной Вся существовавшая и существующая сейчас во Вселенной материя   появилась   в   одно   и   то   же   время   —   около   13,8 миллиарда   лет   назад.   В   тот   момент   времени   вся   материя существовала в виде очень компактного абстрактного шара (или точки) с бесконечной плотностью и температурой. Это состояние   носило   название   сингулярности.   Неожиданно сингулярность   начала   расширяться   и   породила   ту Вселенную, которую мы знаем.  (прил. №3) Хронология событий в теории Большого Взрыва (прил. №4) Ученые   считают,   что   самые   ранние   периоды   зарождения Вселенной — продлившиеся от 10­43  до 10­11  секунды послеБольшого   взрыва,   —   по   прежнему   являются   предметом споров и обсуждений. Если учесть, что те законы физики, которые нам сейчас известны, не могли существовать в это время,   то   очень   сложно   понять,   каким   же   образом регулировались процессы в этой ранней Вселенной.  (прил. №5) Эпоха сингулярности В это время вся материя содержалась в единственной точке бесконечной   плотности   и   температуры.   Во   время   этого периода,   как   считают   ученые,   квантовые   эффекты гравитационного   взаимодействия   доминировали   над физическим, и ни одна из физических сил не была равна по силе гравитации. Планковская   эра   предположительно   длилась   от   0   до   10­43 секунды . Ввиду экстремальных температур и бесконечной плотности материи состояние Вселенной в этот период времени было крайне нестабильным.  (прил. №6) Приблизительно   в   период   с   10­43  до   10­36  секунды   во Вселенной   происходил   процесс   столкновения   состояний переходных   температур.   Считается,   что   именно   в   этот момент   фундаментальные   силы,   которые   управляют нынешней   Вселенной,   начали   отделяться   друг   от   друга. Первым   шагом   этого   отделения   явилось   появлениегравитационных   сил, взаимодействий и электромагнетизма.    сильных   и   слабых   ядерных (прил. №7) В период примерно с 10­36 до 10­32 секунды после Большого взрыва   температура   Вселенной   стала   достаточно   низкой (1028 К), что привело к разделению электромагнитных сил (сильное   взаимодействие)   и   слабого   ядерного взаимодействия (слабого взаимодействия).  (прил. №8) Эпоха инфляции С появлением первых фундаментальных сил во Вселенной началась   эпоха   инфляции,   которая   продлилась   с   10­32 секунды по планковскому времени до неизвестной точки во времени.   Большинство   космологических   моделей предполагают,   что   Вселенная   в   этот   период   была равномерно   заполнена   энергией   высокой   плотности,   а невероятно высокие температура и давление привели к ее быстрому расширению и охлаждению.  (прил. №9) Это   началось   на   10­37  секунде,   когда   за   фазой   перехода, вызвавшей   отделение   сил,   последовало   расширение Вселенной в геометрической прогрессии. В этот же период времени Вселенная находилась в состоянии бариогенезиса,   что когда   температура   была   настолько   высокой,беспорядочное   движение   частиц   в   пространстве происходило с околосветовой скоростью.  В это время образуются и сразу же сталкиваясь разрушаются пары из частиц — античастиц, что, как считается, привело к доминированию   материи   над   антиматерией   в   современной Вселенной.  (прил. №10) Эпоха охлаждения Со снижением плотности и температуры внутри Вселенной начало происходить и снижение энергии в каждой частице. Это   переходное   состояние   длилось   до   тех   пор,   пока фундаментальные силы и элементарные частицы не пришли к   своей   нынешней   форме.   Так   как   энергия   частиц опустилась до значений, которые можно сегодня достичь в рамках экспериментов, действительное возможное наличие этого временного периода вызывает у ученых куда меньше споров.  (прил. №11) В   течение   первых   минут   расширения   Вселенной   начался период   нуклеосинтеза   (синтез   химических   элементов). Благодаря падению температуры до 1 миллиарда кельвинов и   снижения   плотности   энергии   примерно   до   значений, эквивалентных   плотности   воздуха,   нейтроны   и   протоны начали   смешиваться   и   образовывать   первый   стабильный изотоп водорода (дейтерий), а также атомы гелия. Тем неменее   большинство   протонов   во   Вселенной   остались   в качестве несвязных ядер атомов водорода.  (прил. №12)Спустя около 379 000 лет электроны объединились с этими ядрами   водорода   и   образовали   атомы   (опять   же преимущественно   водорода),   в   то   время   как   радиация отделилась   от   материи   и   продолжила   практически беспрепятственно   расширяться   через   пространство.   Эту радиацию принято называть реликтовым излучением, и она является   самым   древнейшим   источником   света   во Вселенной.  (прил. №13) Эпоха структуры В  последующие  несколько   миллиардов  лет  более  плотные регионы   почти   равномерно   распределенной   во   Вселенной материи начали притягиваться друг к другу. В результате этого они стали еще плотнее, начали образовывать облака газа,   звезды,   галактики   и   другие   астрономические структуры, за которыми мы можем наблюдать в настоящее время.  (прил. №14) Судьба Вселенной Существуют   различные   теоретические   модели   дальнейшей судьбы Вселенной: ­ Теория большого сжатия ­  Теория большого разрыва­ ­  Теория большого замерзания  Теория тепловой смерти Вселенной  (прил. №15) Эволюция Вселенной Согласно   первому   сценарию,   получившему   название «большое   сжатие»,   Вселенная   достигнет   своего максимального размера и начнет разрушаться. Такой вариант развития событий будет возможен,  если только плотность массы   Вселенной   станет   больше,   чем   сама   критическая плотность.   Другими   словами,   если   плотность   материи достигнет   определенного   значения   или   станет   выше   этого значения   (1­3×10­26  кг   материи   на   м³),   Вселенная   начнет сжиматься.  (прил. №16)  Согласно гипотезе, получившей название «тепловая смерть Вселенной»,   расширение   продолжится   до   тех   пор,   пока звездообразования   не   перестанут   потреблять   межзвездный газ   внутри   каждой   из   окружающих   галактик.   Все существующие звезды в этом случае выгорят и превратятся в белых карликов, нейтронные звезды и черные дыры.  Постепенно черные дыры будут сталкиваться, что привет к образованию   все   более   и   более   крупных.   Средняя температура Вселенной приблизится к абсолютному нулю. В конце   концов   термодинамическая   энтропия   во   Вселеннойстанет   максимальной. (прил. №17)    Наступит   тепловая   смерть.Излучение Хокинга Когда огромная звезда сжимается, ее гравитация становится настолько сильной, что даже свет не может больше покидать ее пределы. Область, из которой ничто не может выйти, и называется «черная дыра». Хокинг   начал   изучать   поведение   элементарных   частиц вблизи черной дыры с точки зрения квантовой механики. Он выяснил, что частицы могут выходить за ее пределы и что черная   дыра   не   может   быть   абсолютно   черной,   то   есть   ­ существует остаточная радиация.  (прил. №18)   "разлучаются", С точки зрения квантовой механики пространство наполнено виртуальными частицами. Они постоянно материализуются парами,   снова   "встречаются"   и аннигилируют.   Вблизи   черной   дыры   одна   из   пары   частиц может упасть в нее, и тогда у второй не останется пары для аннигиляции.   Такие   "брошенные"   частицы   и   образуют радиацию, которую излучает черная дыра. Из этого Хокинг делает вывод, что черные дыры существуют не вечно: они излучают   все   более   сильный   ветер   и,   в   конце   концов, исчезают в результате гигантского взрыва.  (прил. №19) Есть и другие гипотезы относительно распределения темной энергии,   а   точнее,   ее   возможных   видов   (например фантомной энергии). Согласно им галактические скопления, звезды, планеты, атомы, ядра атомов и материя сама по себебудут   разорваны   на   части   в   результате   ее   бесконечного расширения.   Такой   сценарий   эволюции   носит   название «большого разрыва». Причиной гибели Вселенной согласно этому сценарию является само расширение.  (прил. №20) Краткая история Вселенной 10­45 ­ 10­37 сек ­ инфляционное расширение  10­6 сек ­ возникновение кварков и электронов  10­5 сек ­ образование протонов и нейтронов  10­4 сек ­ 3 мин ­ возникновение ядер дейтерия, гелия и  лития  400 тыс. лет ­ образование атомов  15 млн. лет ­ продолжение расширения газового облака  1 млрд. лет ­ зарождение первых звезд и галактик  10 ­ 15 млрд. лет ­ появление планет и разумной жизни  1014 млрд. лет ­ прекращение процесса рождения звезд  1037 млрд. лет ­ истощение энергии всех звезд  1040 млрд. лет ­ испарение черных дыр и рождение  элементарных частиц  10100 млрд. лет ­ завершение испарения всех черных дырЗаключение значительно   изменила Теория   Большого   взрыва   представления   человека   о   космосе.   Сегодня   космологи могут с довольно высокой точностью проводить измерения различных   параметров   и   характеристик   модели   теории Большого   взрыва,   не   говоря   уже   о   более   точных вычислениях возраста окружающего нас космоса. Если бы мы смогли на самом деле понять, как произошел Большой   взрыв,   то   ответили   бы   на   тысячу   нерешенных вопросов о рождении Вселенной и ее строении. Но ответов на   эти   вопросы   пока   нет,   несмотря   на   имеющиеся   в распоряжении   астрономов   самые   современные   приборы. Главный   и   наиболее   сложный   вопрос   —   как   и   почему произошел Большой взрыв.Список использованных источников 1 https://hi­news.ru/space/teoriya­bolshogo­vzryva­istoriya­ evolyucii­nashej­vselennoj.html 2 https://it­lenta.ru/teoriya­bolshogo­vzryva­prostymi­slovami/ 3 http://www.poznavayka.org/nauka­i­mir/bolshoy­vzryiv­i­ rozhdenie­vselennoy/ 4 http://mir­znaniy.com/bolshoy­vzryiv­proishozhdenie­ vselennoy/