Реферати українською » Биология » Космологічні і космогонічні концепції природознавства


Реферат Космологічні і космогонічні концепції природознавства

Страница 1 из 4 | Следующая страница

>Реферат

«>Космологические і космогонічні концепції природознавства»


1.         Всесвіт як поняття і той пізнання

Хотів би колись звернутися до поняття «Всесвіт». Вже зазначалося, що те й «універсум», і важливе місце «вселення» людини. У англійській слово «Всесвіт» (>Universe) має таку ж етимологію, як і «єдність» (>unity) чи «одиниця» (>one). Буквально воно єдність, спільність всіх речей, аналізованих як єдине ціле. Цікаво, що слово «цілий» (>whole) має один корінь щодо слова «святої» (>holy), що проект відбиває, як у звідси одне із найбільш відомих сучаснихпопулязаторов науки англієць Поль Девіс, глибоко таємничі і метафізичні зв'язку, із якими має справу космологія. Аж по ХХ століття пізнання Всесвіту в цілому було прерогативою релігії.

Багато ранні традиції, релігії (іудейська, християнська і ісламська) вважали, що Всесвіт створилася досить недавно. Наприклад, в 1658 р. архієпископ ДжеймсУшер з Англіканській церкві обчислив, що 8 годині ранку 22 жовтня 4004 р. до зв. е. — точну дату створення Всесвіту. Він дійшов цьому році, складаючи вік покупців, безліч подій, згаданих у Старому Заповіті (часи правління царів, період від Виходу євреїв з Єгипту до посвяти храму Соломона, часи патріархів, народжених доі після Великого потопу). Батьки й теологи Грецької православній церкві відносять цій даті до 5508 р. до нашої ери. У разі два останніх дати біблійного створення Всесвіту негаразд далекі від дати кінця останньої льодовикової періоду, коли перший сучасна людина. Перші сумніви щодо цих датах були науково обгрунтовані в 1785 р. шотландським натуралістом Джеймсом Хаттоном у книзі «Теорія Землі» й у 30-х рр. в XIX ст. видатним англійським геологом ЧарльзомЛайелем (>почитавшимся самимЧарлзомДарвиним) в тритомному трактаті «Принципи геології» (відтоді, до речі, ведеться відлік існування самої геології).

З іншого боку, Геракліт, Аристотель, Декарт, Галілей, Ньютон не визнавали ідею про те, що Всесвіт мала початок. Вони відчували, що це могло бути і час, але вважали, що Всесвіт існувала і буде існувати завжди, т. е. вічно і. Інакше думав великий німецький філософ і космолог Іммануїл Кант (автор першою у історіїнебулярной, т. е. з туманності, гіпотези освіти Сонячної системи), говорячи, що є два однаково правильних аргументу, обидва прийнятих на віру: один, що Всесвіт мала початок, і той, що якого було. І докази ці грунтуються не так на спостереженнях Всесвіту, оскільки він, сутнісно, не змінюється у часі, навряд чи цікавить спостережень. Отже, перед вченими підводилася проблема вибору між вірою у і матеріальної вірою.

Ці та інші банальні розмірковування про Всесвіту відтіснили другого план, мабуть, самий сакраментальне запитання космології — чи є поняття Всесвіту взагалі сенс? Чи можна розглядати все суще як певна єдине ціле? Саме це глибокий філософський і натурфілософський питання може бути даний лише експериментальний відповідь, що було отримано під час спостереження падіння тіл з Пізанською вежі Р.Галилеем (то радше легенда, але вродлива легенда), у конкретних земних умовах, у дуже обмеженій області простору. Повторити досліди Галілея деінде у Всесвіті нам навряд чи (по крайнього заходу, у майбутньому). Звідси виникає дуже принципове питання: наскільки застосовні наукові висновки до Всесвіту як цілому?

Насправді в космології вдаються до екстраполяції, т. е. перенесення законів, виведених з спостережень, експериментів і узагальнень над окремими частинами Всесвіту, межі цих частин, перенесенню їх до усього Всесвіту загалом. Чому переконані у правильності такий екстраполяції?

Універсальність фізичних систем викликає у нас цієї впевненості. Справді, ми переконуємося з спостережень, що зірки дуже схожі на нашу Сонце, інші галактики нагадують нам нашуГалактику (Чумацький Шлях) так, і структурою, хоча, звісно, в повному обсязі галактики виявляються спіральними, як наша Галактика.Удаленние ми космічні об'єкти складаються з тієї ж атомів, як і наша планета Земля і Сонячна система; цілком не відрізняються один від друга атоми у частині Всесвіту. Астрофізики вважають, що згадані процеси в віддалених областях космосу, і у своєму близькому космосі ідентичні, а що відбуваються взаємодії універсальні, що підтверджено експериментально, поспектрам, наприклад, електромагнітних хвиль в оптичному, рентгенівському,гамма-диапазоне і діапазоні радіохвиль.

Проникаючи до космосу віддаляються і далі (початку ХХІ сторіччя — до відстаней в 13,7 млрд. світлових років, майжеКосмологическогоГоризонта), бачимо практично один і той ж, з невеликими відхиленнями. Можна погодитися, що це дивно і ні вже ясно. Ще з античних часів люди вважали, що земля — центр світобудови (і всі релігії з цим охоче погоджувалися), унікальний за своємуместоположению і малої форми. Ці уявлення зруйнували поляк Микола Коперник і італієць Джордано Бруно: Земля — типова планета в типовою галактиці, розташована у типовою області Всесвіту, і, взагалі, Всесвіт складається з величезної кількості більш-менш типових областей чи структур космосу.

Найважливіший «космологічний принцип» у тому, що близьке космос — типовий зразок Всесвіту загалом, отже фундаментальної рисою Всесвіту є однаковість її і напрямів. Сучасна астрофізика і космологія дають нам картину однорідної, ізотропного, самоузгодженої і регулярної більше Всесвіту. Саме ці зазначені обставини, ці особливості й дозволяють розцінювати Всесвіт як єдине ціле.


2.         Планети, зірки, галактики та його структури у Всесвіті

 

Які ж виглядає Всесвіт зараз? Практично всі видиме речовина укладено в галактиках — гравітаційно пов'язаних зоряних системах розмірами кілька десятків і сотні тисяч світлових років (5-50кпк, декпк —килопарсек, парсек дорівнює близько 3,26 світлових роки або банку 1013 км), містять від 106 до 1013 зірок (у середньому близько 100 млрд. зірок), і навіть хмари газу та пилу. Сучасною астрономії доступно вивчення понад десять млрд. галактик. Галактики об'єднують у групи галактик (із кількістю менш 100 галактик), скупчення ісверхскопления. Зустрічаються також одиночні, подвійні і кратні галактики. Середні відстані між галактиками в групах (наприклад, наша Галактика перебуває у Місцевій групі галактик) й у скупчення становлять 100-500кпк, що у 10-20 разів більше розмірів найбільших галактик. Відстані між одиночними, кратними системами і групами галактик становлять 1-2Мпк (>Мпк —мегапарсек). Отже, галактики заповнюють всередині галактичне простір з більшою відносної щільністю, ніж зірки, оскільки відстані між зірками у середньому 20 мільйонів разів більше їх діаметрів.

>Сверхскопления чисуперкомплекси галактик — найбільші неоднорідності у Всесвіті, розташовані зазвичай, у вузлах їїячеистой великомасштабної структури, у яких сходяться за кількома ланцюжківсверхскоплений галактик. Їх величина може становити порядкудесятковсотни мільйонів світлових років (15-80Мпк). У масштабах багатьох мільйонів і мільярдів світлових років Всесвітячеисто-однородна. Середні відстані міжсверхскоплениями становлять сотнімегапарсек; нині відомі близько 50сверхскоплений. Місцевесверхскопление, до якого входить і наш Галактика, має розмір близько 60Мпк і має майже двадцять тисяч галактик (виключаючи карликові). Наступний структурний елемент галактик — скупчення галактик, щільнісупергалактические освіти, у яких виділяють, крім власне галактик, щедиффузную компоненту — гарячий іонізований на газ і невидиме речовина, чи пізно це звану приховану масу. Розміри скупчень галактик — від 1,5 до 3Мпк — відповідають розмірам первиннихнеоднородностей, здатних еволюціонувати в космічні об'єкти відповідно до існуючих теоріям.Скопления галактик містять від сотень до десятків тисяч галактик. Відстані між скупченнями — десяткимегапарсек. Крім галактик, у Всесвіті присутній рівномірнозаполняющее її реліктове електромагнітне випромінювання, небагато дуже розрідженогомежгалактического звичайного речовини і невідоме кількість доки піддається спостереженню, але яка проявляє себе у деяких гравітаційних ефекти субстанції, званої прихованої масою прихованим енергією. Їх частка у космосі зараз становить 95-97%.

Основний елемент Всесвіту — галактика. Основний елемент галактики — зірка — масивний щільний газовий (точніше, плазмовий) дуже гарячий кулю (з температурами всередині до мільярдів градусів), випромінюючий в навколишнє простір величезної енергії переважно у вигляді електромагнітного випромінювання. В усіх життєвих галактиках більшість речовини криється у зірках — в найбільших, про еліптичних, галактиках на зірки припадає понад 95 відсотків маси. У спіральних галактиках, як-от наша (точніше, Чумацький Шлях є типовим представником спіральних галактик з перемичкою, чи які перетнув галактик — класSB), частка газу та пилу значно більше 5%, проте набагато менше, ніж частка зірок.


3.         Початок космології,фридмановские космологічні моделі, розбігання галактик і розширення Всесвіту

Вивчення складу близьких до нас галактик показало, що вони, як і наш Галактика, складаються таких самих об'єктів — зірок, зоряних скупчень, туманностей. Це підтверджує висновок, що у «малих» масштабах фізичні закони, управляючі розвитком зірок і зоряних систем, в що спостерігається частини Всесвіту однакові. До того ж, кожному етапі свого розвитку, наука не може уникнути певних «робочих» моделей (що завжди підлягають уточненню і замінам), незалежно від цього, йде чи промову про Всесвіту,квазарах чи звичайних зірках.

Загальні закономірності розвитку та структури Всесвіту вивчаються через побудову космологічних моделей. Це потрібно виходячи з загальної теорії відносності, створеної Ейнштейном в 1915 р., основні засади (постулати) й положення. Втім, пізніше було встановлено, основні характеристики космологічних моделей можна було одержати, зньютонових класичних уявлень (це у час показали космологи Еге. Мілн і У.Маккри).

Побудувати або створити космологічну модель Всесвіту, вважаючи, що це геометричне розмірне простір, — отже отримати залежність для з так званого масштабного чинника від часу, т. е. з'ясувати, як залежить від часу відстань (масштаб) між двома його точками (наприклад, між галактиками). При постановці це завдання зазвичай походять від припущення, що властивості Всесвіту кожному за заданого моменту часу однакові у всіх її точках (властивість однорідності простору) і всіх напрямах (властивістьизотропии простору). Цей космологічний принцип однорідності іизотропии Всесвіту підтверджується спостереженнями: в надвеликих масштабах у розподілісверхскоплений галактик у самому справі нема відхилень від однорідності іизотропии.

Отже, на початку уже минулого століття, коли Ейнштейн створив теорію тяжіння, народилася сучасна космологія, першим автором якої беззастережно визнається наше велике співвітчизник Олександр Олександрович ще Фрідман (1888-1925), а дата відраховується від часу публікації першої статті Фрідмана «Про кривизні простору» в 1922 року. У статтях (1922-1924) рр. Фрідманом була показано, що що спостерігається Всесвіт у принципі може бути стаціонарної — складова її матерія при нескінченному часу існування мала або розлетітися, або зібратися щодо одного місці. Такий висновок він у науці так пізно тільки з глибокої підсвідомої переконаності всіх дослідників в «незмінності» існуючого світу (як зазначалось, всі великі вчені минулого — Аристотель, Ньютон, навіть Ейнштейн, який спершу не визнав роботу Фрідмана, вірив устационарность світу). У цьому вся були впевнені і матеріалісти, які заперечували акт твори, і віруючі, які вважали, що був створений Богом, але таке переконання був грунтується на фактах.

Темп видалення галактик друг від одну немов показує рішення Фрідмана, не може змінюватися з часом (щоправда, помітити це наших «земних» проміжках часу практично неможливо, помітну зміну швидкості розбігання галактик відбувається поза мільярди). Можливі кілька варіантів моделей розширення Всесвіту, але ще уявімо три найхарактерніших варіанта розширення Всесвіту.

Перші дві моделі описують необмежене у часі розширення Всесвіту, різниця між ними назві кривих, якими описуються закони цих розширень: перша — гіпербола, друга — парабола. Третя модель розширення відповідає циклоїді. Ці варіанти еволюції Всесвіту обумовлені співвідношенням між середньої щільністю Всесвіту 'р і відзначався певною критичної щільністю р яка уперше було визначено Фрідманом. Якщо р < р>кр , то розширення йде з закону, описуваному гіперболою, якщо р = р>кр, одержимо параболу, і якщор>р>кр, то процесу розширення колись (після двох — тридцять мільярдів років) зміниться стисканням, це описуєтьсяциклоидой. Як помічаємо, фундаментальне значення мають дві величини — середня щільність Всесвіту р певна критична щільність р>кр . Як засвідчили численні виміру всередині- імежгалактической щільності, середня щільність р = 10-30 >г/см3. Що ж до критичної щільності р>кр, ми до неї повернемося після висвітлення історії експериментального відкриття розширення Всесвіту в 1929 року ЕдвіномХабблом. Найповніше характерні космологічні моделі, які у часи пропонувалися до пояснень властивостей нашого Всесвіту, представлені нижче:

>   >Пульсирующая модель. У цьому моделі у певний «нульової» момент космологічного часу масштабний чинник нульовий, тобто Всесвіт є деяку сингулярну точку. З нульового моменту він починає зростати, сягає максимального значення й знову зменшується нанівець. Також змінюється і відстань між галактиками у Всесвіті, відповідної цієї моделі.

>   Закрита модель: масштабний чинник зростає зі нуля до певного максимального значення, що досягається в нескінченно такого далекого майбутньому.

>   МодельЛеметра: масштабний чинник зростає зі нуля необмежено, проте, попри протязі довгого часу він є майже постійним.

>   Модель Ейнштейна — деСиттера: яке започаткували якось розширення триває необмежено (це розширення приміром із уповільненням).

>   Замкнена Всесвіт, у якій можливі решта 2 інших варіанта еволюції Всесвіту: а) «стаціонарний світ» Ейнштейна і б) модель Еддінгтона -Леметра, масштабний чинник якої дорівнює певному кінцевому значенням в нескінченно такого далекого минуле і необмежено зростає у майбутньому.

> І, нарешті, відзначимо ще звану модель деСиттера: у разі масштабний чинник є експоненційною функцією часу. Ця модель «стаціонарної Всесвіту», у якій, попри розширення, щільність підтримується постійної з допомогою безперервного «твори» речовини з особливого «енергетичного поля». Ця модель багато років значиться розвивалася англійським астрофізиком ФредомХойлом.

Теоретично, виходячи з рівнянь теорії Ейнштейна, можна побудувати близько двох десятків моделей Всесвіту, але яка ж насправді з моделей реалізується, астрофізикам поки що не

Страница 1 из 4 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація