трусики женские украина

На головну

Сучасна наука про походження Всесвіту - Природознавство

Реферат з природознавства

Тема: Сучасна наука про походження Всесвіту.

Виконав студента

_________ Курсу

_______________________

Викладач:

_______________________

_______________________

1996

ПЛАН реферат:

Введення 3

Донаучное розгляд походження Всесвіту. 5

Теорії ХХ століття про походження Всесвіту. 8

Сучасна наука про походження Всесвіту. 12

Використана література: 18

Введення

На всьому протязі свого існування Людина вивчає навколишній світ. Будучи мислячою істотою, Людина як у віддаленому минулому, так і зараз, не міг і не може обмежуватися тим, що йому безпосередньо дано на рівні його повсякденної практичної діяльності, і завжди прагнув і прагнутиме вийти за її межі.

Характерно те, що пізнання навколишнього світу людиною почалося з космогонічних роздумів. Саме тоді на зорі розумової діяльності і виникла думка про "початок всіх початків". Історія не знає жодного народу, який рано чи пізно в тій чи іншій формі не задався цим питанням і не намагався б відповісти на нього. Відповіді, звичайно, були різними, залежно від рівня духовного розвитку даного народу. Розвиток людської думки, науково-технічний прогрес дозволили просунутися у вирішенні питання про виникнення Всесвіту від міфологічного мислення до побудови наукових теорій.

Проблема "початку світу" - одна з тих небагатьох світоглядних проблем, які проходять через всю інтелектуальну історію людства. З'явившись одного разу на білий світ, ідея "початку світу" з тих пір завжди займала думки вчених і час від часу в тому чи іншому образі знову і знову спливає на поверхню. Так, здавалося б, назавжди похована у часи середньовіччя, вона неждано-негадано з'явилася на горизонті наукової думки другої половини ХХ сторіччя і стала всерйоз обговорюватися на сторінках спеціальних журналів і на засіданнях проблемних симпозіумів.

За минуле століття наука про Всесвіт дісталася до самих верхніх поверхів структурної організації матерії - галактик, їх скупчень і сверхскоплений. Сучасна космологія активно взялася за проблему походження (формування) цих космічних утворень.

Як же уявляли собі утворення Всесвіту наші далекі предки? Як пояснює походження Всесвіту сучасна наука? Розгляду цих та інших пов'язаних з виникненням Всесвіту питань присвячується даний реферат.

Донаучное розгляд походження Всесвіту.

З чого все пішло? Як все космічне стало таким, яким воно постає перед людством? Якими були ті вихідні умови, які поклали початок спостережуваного Всесвіту?

Відповідь на ці питання змінювався з розвитком людської думки. У стародавніх народів походження Всесвіту наділялося міфологічної формою, сутність якої зводиться до одного - якесь божество створило весь навколишній Людини світ. Відповідно до древнеіранськой міфопоетичного космогонієй Всесвіт є результатом діяльності двох рівносильних і взаємозалежних творять почав - бога Добра - Ахурамазди і бога Зла - Ахрімана. Відповідно до одного з її текстів, прасуществом, поділ якого призвело до утворення частин видимої Всесвіту, був спочатку існуючий Космос. Міфологічна форма походження Всесвіту властива всім існуючим релігій.

Багато видатних мислителів далеких від нас історичних епох намагалися пояснити походження, будову і існування Всесвіту. Заслуговують особливої ??поваги їх спроби за відсутності сучасних технічних засобів за допомогою тільки свого розуму і найпростіших пристосувань осмислити сутність Всесвіту. Якщо зробити невеликий екскурс в минуле, то виявиться, що ідея еволюціонує Всесвіту, взятої на озброєння сучасної наукової думкою, вивігалась ще стародавнім мислителем Анаксагором (500-428 до н.е.). Заслуговує на увагу і космологія Аристотеля (384-332 до н.е.), і праці видатного мислителя Сходу Ібн Сини (Авіценна) (980-1037), який намагався логічно спростувати божественне творіння світу, і інших, дійшли до нашого часу імен.

Людська думка не стоїть на місці. Разом зі зміною уявлення про будову Всесвіту, змінювалося і уявлення про її походження, хоча в умовах існуючої сильної ідеологічної влади релігії це було пов'язано з певною небезпекою. Може цим і пояснюється той факт, що природознавство новоєвропейського часу уникало обговорення питання про походження Всесвіту і зосередилася на вивченні пристрою Близького Космосу. Ця наукова традиція надовго визначила загальний напрямок і саму методику астрономічного, а потім і астрофізичного досліджень. В результаті основи наукової космогонії були закладені не природодослідниками, а філісоф.

Першим на цей шлях ступив Декарт, який спробував теоретично відтворити "походження світил, Землі і всього іншого видимого світу ніби з деяких насіння" і дати єдине механічне пояснення всієї сукупності відомих йому астрономічних, фізичних і біологічних явищ. Однак ідеї Декарта були далекі від сучасної йому науки.

Тому історію наукової космогонії справедливіше було б почати не з Декарта, а з Канта, яка намалювала картину "механічного походження всього світобудови". Саме Канту належить перша в науково-космогонічна гіпотеза про природне механізмі виникнення матеріального світу. У безмежному просторі Всесвіту, відтвореної творчою уявою Канта, існування незліченної кількості інших сонячних систем та інших молочних шляхів настільки ж природно, як і безперервне утворення нових світів і загибель старих. Саме з Канта починається свідоме і практичне з'єднання принципу загального зв'язку і єдності матеріального світу. Всесвіт перестала бути сукупністю божественних тіл, скоєних і вічних. Тепер перед здивованим людським розумом постала світова гармонія зовсім іншого роду - природна гармонія систем взаємодіючих і еволюціонують астрономічних тіл, пов'язаних між собою як ланки одного ланцюга природи. Однак необхідно відзначити дві характерні особливості подальшого розвитку наукової космогонії. Першою з них є те, що послекантовская космогонія обмежила себе межами Сонячної системи і аж до середини ХХ століття мова йшла тільки про походження планет, тоді як зірки та їх системи залишалися за обрієм теоретичного аналізу. Другою особливістю є те, що обмеженість спостережних даних, невизначеність доступною астрономічної інформації, неможливість досвідченого обгрунтування космогонічних гіпотез зрештою зумовили перетворення наукової космогонії в систему абстрактних ідей, відірваних не тільки від інших галузей природознавства, але і від родинних розділів астрономії.

Теорії ХХ століття про походження Всесвіту.

Наступний етап у розвитку космології належить до ХХ століття, коли радянський вчений А.А.Фрідман (1888-1925) математично довів ідею саморозвивається Всесвіту. Робота А.А.Фрідмана докорінно змінила основоположні колишнього наукового світогляду. За його твердженням космологічні початкові умови утворення Всесвіту були сингулярними. Роз'яснюючи характер еволюції Всесвіту, що розширюється починаючи з сингулярного стану, Фрідман особливо виділяв два випадки:

а) радіус кривизни Всесвіту з часом постійно зростає, починаючи з нульового значення;

б) радіус кривизни змінюється періодично: Всесвіт стискається в точку (в ніщо, сингулярне стан), потім знову з точки, доводить свій радіус до деякого значення, далі знову, зменшуючи радіус своєї кривизни, звертається в точку, і т.д.

У чисто математичному сенсі сингулярне стан постає як ніщо - геометрична сутність нульового розміру. У фізичному ж плані сингулярність постає як дуже своєрідне стан, в якому щільність речовини і кривизна простору-часу нескінченні. Вся надгаряча, сверхіскрівленная і надщільна космічна матерія буквально стягнута в точку і може, за образним висловом американського фізика Дж. Уилера, "протискуватися крізь вушко голки".

Переходячи до оцінки сучасного погляду на сингулярне початок Всесвіту, необхідно звернути увагу на наступні важливі особливості розглянутої проблеми в цілому.

По-перше, поняття початковій сингулярності має достатньо конкретна фізична зміст, який у міру розвитку науки все більш деталізується і уточнюється. В цьому відношенні його слід розглядати не як понятійну фіксацію абсолютного початку "всіх речей і подій", а як початок еволюції того фрагмента космічної матерії, який на сучасному рівні розвитку природознавства став об'єктом наукового пізнання.

По-друге, якщо, за сучасними космологічним даними, еволюція Всесвіту почалася 15-20 мільярдів років тому, то це зовсім не означає, що до того Всесвіт ще не існувала або ж плекала стані вічного застою.

Досягнення науки розширювали можливості в пізнанні навколишнього Людини світу. Робилися нові спроби пояснити з чого ж усе почалося. Жорж Леметр був першим, хто поставив питання про походження спостережуваної великомасштабної структури Всесвіту. Їм була висунута концепція "Великого Вибуху" так званого "первісного атома" і наступного перетворення його осколків в зірки і галактики. Звичайно, з висоти сучасного астрофізичного знання дана концепція представляє лише історичний інтерес, але сама ідея первісного вибухонебезпечного руху космічної матерії та її подальшого еволюційного розвитку невід'ємною частиною увійшла в сучасну наукову картину світу.

Принципово новий етап у розвитку сучасної еволюційної космології пов'язаний з ім'ям американського фізика Г.А.Гамова (1904-1968), завдяки якому в науку ввійшло поняття гарячого Всесвіту. Згідно із запропонованою ним моделі "початку" еволюціонує Всесвіту "первоатом" Леметра складався з сильно стиснутих нейтронів, щільність яких досягала жахливої ??величини - один кубічний сантиметр первинної речовини важив мільярд тонн. В результаті вибуху цього "первоатома" на думку Г.А.Гамова утворився всоеобразний космологічний котел з температурою порядку трей мільярдів градусів, де і стався природний синтез хімічних елементів. Осколки первинного яйця - окремі нейтрони потім розпалися на електрони і протони, які, в свою чергу, з'єднавшись з нераспавшимися нейтронами, утворили ядра майбутніх атомів. Все це відбулося в перші 30 хвилин після "Великого Вибуху".

Гаряча модель являла собою конкретну астрофізичну гіпотезу, вказує шляхи дослідної перевірки своїх наслідків. Гамов передбачив існування в даний час залишків теплового випромінювання первинної гарячої плазми, а його співробітники Альфер і Герман ще в 1948 р досить точно розрахували величину температури цього залишкового випромінювання вже сучасної Всесвіту. Однак Гамову і його співробітникам не вдалося дати задовільне пояснення природному утворенню і распостранение важких хімічних елементів у Всесвіті, що стало причиною скептичного ставлення до його теорії з боку фахівців. Як виявилося, запропонований механізм ядерного синтезу не міг забезпечити виникнення спостережуваного нині кількості цих елементів.

Вчені стали шукати інші фізичні моделі "початку". У 1961 році академік Я.Б.Зельдович висунув альтернативну холодну модель, згідно з якою первісна плазма складалася із суміші холодних (з температурою нижче абсолютного нуля) вироджених частинок - протонів, електронів і нейтрино. Три роки по тому астрофізики І.Д.Новіков і А.Г.Дорошкевіч справили порівняльний аналіз двох протилежних моделей космологічних початкових умов - гарячої та холодної - і вказали шлях дослідної перевірки та вибір однієї з них. Було запропоновано за допомогою вивчення спектра випромінювань зірок і космічних радіоджерел спробувати виявити залишки первинного випромінювання. Відкриття залишків первинного випромінювання підтверджувало б правильність гарячої моделі, а якщо такі не існують, то це буде свідчити на користь холодної моделі.

Майже в той же час група американських дослідників на чолі з фізиком Робертом Дікке, не знаючи про опублікованих результатах роботи Гамова, Альфера і Германа, відродила виходячи з інших теоретичних міркувань гарячу модель Всесвіту. За допомогою астрофізичних вимірів Р.Дікке і його співробітники знайшли підтвердження існування космічного теплового випромінювання. Це епохальне відкриття дозволило отримати важливу, раніше недоступну інформацію про початкових порах еволюції астрономічної Всесвіту. Зареєстроване реліктове випромінювання є не що інше, як прямий радіорепортаж про унікальні общевселенской події, що мали місце невдовзі після "Великого Вибуху" - самого грандіозного за своїми масштабами і наслідками катастрофічного процесу в осяжній історії Всесвіту.

Таким чином, в результаті астрономічних спостережень останнього часу вдалося однозначно вирішити принципове питання про характер фізичних умов, що панували на ранніх стадіях космічної еволюції: найбільш адекватною виявилася гаряча модель "початку". Сказане, однак, не означає, що підтвердилися всі теоретичні твердження і висновки космологічної концепції Гамова. З двох вихідних гіпотез теорії - про нейтронном складі "космічного яйця" і гарячому стані молодий Всесвіту - перевірку часом витримала лише остання, яка вказує на кількісне переважання випромінювання над речовиною біля витоків нині спостережуваного космологічного розширення.

Сучасна наука про походження Всесвіту.

На нинішній стадії розвитку фізичної космології на передній план вийшла завдання створення теплової історії Всесвіту, особливо сценарію освіти великомасштабної структури Всесвіту.

Останні теоретичні дослідження фізиків велися в напрямку наступної фундаментальної ідеї: в основі всіх відомих типів фізичних взаємодій лежить одне універсальне взаємодія; електро-магнітне, слабке, сильне і гравітаційне взаємодії є різними гранями єдиного взаємодії, що розщеплюється в міру зниження рівня енергії відповідних фізичних процесів. Інакше кажучи, при дуже високих температурах (перевищують певні критичні значення) різні типи фізичних взаємодій починають об'єднуватися, а на межі всі чотири типи взаємодії зводяться до обному єдиному протовзаімодействію, званому "Великим синтезом".

Згідно квантової теорії те, що залишається після видалення частинок матерії (наприклад, з якогось закритого судини за допомогою вакуумного насоса), зовсім не є порожнім в буквальному сенсі слова, як це вважала класична фізіка.Хотя вакуум не містить звичайних частинок, він насичений "напівживими", так званими віртуальними тільцями. Щоб їх перетворити на справжні частки матерії, досить порушити вакуум, наприклад, впливати на нього електромагнітним полем, створюваним внесеними до нього зарядженими частинками.

Але що ж все таки стало причиною "Великого Вибуху"? Судячи з даних астрономії фізична величина космологічної постійної, яка фігурує в енштейновской рівняннях тяжіння, дуже мала, можливо близька до нуля. Але навіть будучи настільки незначною, вона може викликати дуже великі космологічні наслідки. Розвиток квантової теорії теорії поля привело до ще більш цікавих висновків. Виявилося, що космологічна стала є функцією від енергії, зокрема залежить від температури. При надвисоких температурах, що панували на самих ранніх фазах розвитку космічної матерії, космологічна стала могла бути дуже великою, а головне, позитивної по знаку. Кажучи іншими словами, в далекому минулому вакуум міг перебувати в надзвичайно незвичайному фізичному стані, яке характеризується наявністю потужних сил відштовхування. Саме ці сили і послужили фізичної причиною "Великого Вибуху" і наступного швидкого розширення Всесвіту.

Розгляд причин та наслідків космологічного "Великого Вибуху" було би повним без ще одного фізичного поняття. Мова йде про так званий фазовий перехід (перетворенні), тобто якісному перетворенні речовини, що супроводжується різкою зміною одного його стану іншим. Радянські вчені-фізики Д.А.Кіржніц і А.Д.Лінде першими звернули увагу на те, що в початковій фазі становлення Всесвіту, коли космічна матерія знаходилася в сверхгорячей, але вже захололому стані, могли відбуватися аналогічні фізичні процеси (фазові переходи).

Подальше вивчення космологічних наслідків фазових переходів з порушеною симетрією призвело до нових теоретичним відкриттям і узагальнень. Серед них - виявлення раніше невідомої епохи в саморозвитку Всесвіту. Виявилося, що в ході космологічного фазового переходу вона могла досягти стану надзвичайно швидкого розширення, при якому її розміри збільшилися в багато разів, а щільність речовини залишалася практично незмінною. Вихідним же станом, яка дала початок роздувається Всесвіту, вважається гравітаційний вакуум. Різкі зміни, супутні процесу космологічного розширення простору характеризуються фантастичними цифрами. Так передбачається, що весь Всесвіт виникла з єдиного вакуумного міхура розміром менше 10 в мінус 33 ступені см! Вакуумний міхур, з якого утворилася наш Всесвіт, мав масою, рівною всього-на-всього однієї стотисячної частці грама.

В даний час ще немає всебічно перевіреної і визнаною всіма теорії походження великомасштабної структури Всесвіту, хоча вчені значно просунулися в розумінні природних шляхів її формування та еволюції. З 1981 року почалася розробка фізичної теорії роздувається (інфляційної) Всесвіту. До теперішнього часу фізиками запропоновано кілька варіантів даної теорії. Передбачається, що еволюція Всесвіту, що почалася з грандіозного загальнокосмічної катаклізму, іменованого "Великим Вибухом", в подальшому супроводжувалася неодноразовою зміною режиму розширення.

Згідно припущеннями вчених, через 10 в мінус сорок третього ступеня секунд після "Великого Вибуху" щільність сверхгорячей космічної матерії була дуже висока (10 в 94 ступені грам / см кубічний). Висока була і щільність вакууму, хоча по порядку величини вона була набагато менше щільності звичайної матерії, а тому гравітаційний ефект первісної фізичної "порожнечі" був непомітний. Проте в ході розширення Всесвіту щільність і температура речовини падали, тоді як щільність вакууму залишалася незмінною. Ця обставина привела до різкої зміни фізичної ситуації вже через 10 в мінус 35 ступені секунди після "Великого Вибуху". Щільність вакууму спочатку порівнюється, а потім, через кілька сверхмгновеній космічного часу, стає більше її. Тоді й дає про себе знати гравітаційний ефект вакууму - його сили відштовхування знову беруть гору над силами тяжіння звичайної матерії, після чого Всесвіт починає розширюватися в надзвичайно швидкому темпі (роздувається) і за нескінченно малу частку секунди досягає величезних розмірів. Однак цей процес обмежений у часі і просторі. Всесвіт, подібно будь-якому расширяющемуся газу, спочатку швидко остигає і вже в районі 10 в мінус 33 ступені секунди після "Великого Вибуху" сильно переохолоджується. В результаті цього общевселенческого "похолодання" Всесвіт від однієї фаза переходить в іншу. Мова йде про фазовий перехід першого роду - стрибкоподібному зміні внутрішньої структури космічної матерії і всіх пов'язаних з нею фізичних властивостей і характеристик. На завершальній стадії цього космічного фазового переходу весь енергетичний запас вакууму перетворюється на теплову енергію звичайної матерії, а в підсумку вселенческая плазма знову підігрівається до первісної температури, і відповідно відбувається зміна режиму її розширення.

Не менш цікавий, а в глобальній перспективі більш важливий інший результат новітніх теоретичних досліджень - принципова можливість уникнення початковій сингулярності в її фізичному сенсі. Мова йде про абсолютно новий фізичному погляді на проблему походження Всесвіту.

Виявилося, що всупереч деяким недавнім теоретичним прогнозам (про те, що початкову сингулярність не вдасться уникнути і при квантовому узагальненні загальної теорії відносності) існують певні мікрофізичних фактори, які можуть перешкоджати безмежному стиску речовини під дією сил тяжіння.

Ще наприкінці тридцятих років було теоретично виявлено, що зірки з масою, що перевищує масу Сонця більш ніж у три рази, на останньому етапі своєї еволюції нестримно стискаються до сінгуляторного стану. Останнє на відміну від сингулярності космологічного типу, що іменується фрідмановской, називається шварцшільдовскім (по імені німецького астронома, що вперше розглянув астрофізичні слідства енштейновской теорії тяжіння). Але з чисто фізичної точки зору обидва типи сингулярності ідентичні. Формально вони відрізняються тим, що перша сингулярність є початковим станом еволюції речовини, тоді як друга - кінцевим.

Згідно з недавніми теоретичним уявленням гравітаційний колапс повинен завершитися стисненням речовини буквально "в точку" - до стану нескінченної щільності. За новітніми же фізичним уявленням колапс можна зупинити десь в районі планковской величини щільності, тобто на рубежі 10 в 94 ступені грам / см. кубічний. Це означає, що Всесвіт відновлює своє розширення не з нуля, а маючи геометрично певний (мінімальний) обсяг і фізично прийнятне, регулярне стан.

Академік М.А.Марков висунув цікавий варіант пульсуючого Всесвіту. У логічній рамці цієї космологічної моделі старі теоретичні труднощі, якщо не вирішуються остаточно, то, принаймні, висвітлюються під новим перспективним кутом зору. Модель заснована на гіпотезі згідно з якою при різкому зменшенні відстані константи всіх фізичних взаємодій прагнуть до нуля. Дане припущення - наслідок іншого допущення, згідно з яким константа гравітаційної взаємодії залежить від ступеня щільності речовини.

Відповідно до теорії Маркова, щоразу, коли Всесвіт з фрідмановской стадії (кінцеве стиснення) переходить у стадію десіттеровскую (початкове розширення), її фізико-геометричні характеристики виявляються одними і тими ж. Марков вважає, що цього умови цілком достатньо для подолання класичного труднощі на шляху фізичної реалізації вічно осциллирующей Всесвіту.

Використана література:

1) У колі вічного повернення? Три гіпотези .-- М.: Знание, 1989.- 48с .-- (Нове у житті, науці, техніке.Сер. "Знак питання"; №4).

2) Як влаштована машина часу? - М.: Знание, 1991. - 48с. - (Передплатна науково-популярна серія "Знак питання"; №5).

3) Короткий Філософський Словарь.Под ред. М.Розенталя і П.Юдіна. Вид. 4, дод. і испр. . М .-- держ. вид. політ. лит. , 1954.

4) Хто, коли, чому? --гос. вид. дет. лит. , Міністерство Освіти РРФСР, М .-- 1961.

5) Походження сонячної системи. Під ред. Г.Рівса. Пров. з англ. і франц. під ред. Г.А.Лейкіна і В.С.Сафронова. М, "МИР", 1976.

6) Український Радянський Енциклопедичний Словарь.В 3-х томах / Редкол .: відповідь. ред. А.В.Кудріцкій - К .: Голов. ред. УРЕ, - 1988.

7) Людина і світобудову: Погляд науки і релігії .-- М .: Сов. Россія1986.

8) Що шукають "археологи космосу"? - М.: Знание, 1989. - 48 с., З іл .-- (Нове у житті, науці, техніці. Сер. "Знак питання"; №12)

9) Що таке? Хто такий? : У 3 т. Т. 1. - 3-е изд., Перераб. Ч 80 і доп .-- М.: "Педагогіка-прес", 1992. --384 с. : Ил.

10) Бесіди про Всесвіт .-- М.: Политиздат, 1984 .-- 111с .-- (Бесіди про світ і людину).

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка