Происхождение Вселенной. Концепции большого взрыва

Реферат по естествознанию
11 стр.
Оригинальность по Антиплагиат.ру 31% ...

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………….…..3
1. Начальное состояние Вселенной ……………………………………..4
2. Истоки возникновения Вселенной ……………………………………5
3. Этапы эволюции Вселенной …………………………………………..7
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………….10
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ …………………..11

Проблемы возникновения и существования Вселенной занимали человека с самых древних времен. Небо, которое он мог видеть каждый день, было для него очень интересным. Не случайно астрономия является одной из самых древних наук о природе. Не потерял интереса к исследованию проблем космоса и нынешний человек, но он смотрит намного глубже, его уже интересует не просто вопрос, что представляет собой Вселенная, а каким образом она возникла.
Вселенной является весь окружающий нас материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно многообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития. И, разумеется, всегда было очень интересно узнать, с чего же все это началось? Поиск ответа на данный вопрос остается актуальным до сих пор, а проблема эволюции Вселенной зани мает главное место в естествознании. В результате было сформулировано большое число различных концепций, которые пытаются объяснить данное явление.
Гипотез образования всего окружающего нас, от мельчайшего атома, до огромнейших галактик довольно много, но среди них можно выделить одну, являющуюся, наверное, самой основной. Правда она порождает больше вопросов, чем обоснованных ответов. Это теория Большого взрыва, речь о которой пойдет в данном реферате

Ни в один электронный микроскоп разглядеть ее было бы невозможно. Длительное время ничего нельзя было сказать о причинах Большого взрыва и переходе Вселенной к расширению. Но в настоящем времени появились некоторые гипотезы, которые пытаются объяснить эти процессы. Они составляют основу инфляционной модели развития Вселенной.2. Истоки возникновения ВселеннойОсновная идея концепции Большого взрыва заключается в том, что Вселенная на ранних стадиях своего возникновения имела неустойчивое вакуумоподобное состояние с высокой плотностью энергии. Эта энергия возникла из квантового излучения, т.е. из ничего. Дело в том, что в физическом вакууме нет фиксируемых частиц, полей и волн, но это не является безжизненной пустотой. В вакууме есть виртуальные частицы, которые появляются, существуют короткий отрезок времени и тут же исчезают. Поэтому вакуум насыщен виртуальными частицами и сложными взаимодействиями между ними. Причем, энергия, которая заключена в вакууме, располагается на разных его уровнях, т.е. имеет место феномен разностей энергетических уровней вакуума.До тех пор, пока вакуум находится в равновесном состоянии, в нем существуют только виртуальные (призрачные) частицы, которые «берут» у вакуума энергию на короткий промежуток времени, чтобы появиться, и быстро отдают позаимствованную энергию, чтобы исчезнуть. Когда же вакуум по какой-то причине в некоторой исходной точке (сингулярности) возбудился и вышел из равновесного состояния, то виртуальные частицы начинают захватывать энергию без отдачи и превращаются в реальные частицы. В результате в определенной точке пространства образуется большое число реальных частиц вместе со связанной с ними энергией. Когда же возбужденный вакуум разрушается, то освобождается огромная энергия излучения, а суперсила сжимает частицы в сверхплотную материю. Экстремальные условия «начала», когда даже пространство-время было деформировано, предполагают, что и вакуум находился в особом состоянии, которое называют «ложным» вакуумом. Для него характерна энергия предельно высокой плотности, которой соответствует предельно высокая плотность вещества. В данном состоянии вещества в нем могут возникать сильнейшие напряжения, отрицательные давления, равносильные гравитационному отталкиванию такой величины, что оно породило безудержное и стремительное расширение Вселенной — Большой взрыв. Это и было первотолчком, «началом» нашего мира.С этого мгновения начинается стремительное расширение Вселенной, возникают время и пространство. В это время идет безудержное раздувание «пузырей пространства», зародышей одной или нескольких вселенных, которые могут отличаться друг от друга своими фундаментальными константами и законами. Один из них стал зародышем нашей Метагалактики.По разным оценкам, период «раздувания», идущий по экспоненте, занимает невероятно малый временной интервал— до 10-33 с. после «начала». Он называется инфляционным периодом. За это время размеры Вселенной увеличились в 1050 раз, от миллиардной доли размера протона до размеров спичечного коробка.В завершении фазы инфляции Вселенная была пустой и холодной, но когда инфляция иссякла, Вселенная вдруг стала чрезвычайно «горячей». Этот всплеск тепла, который осветил космос, определен огромными запасами энергии, заключенными в «ложном» вакууме. Такое состояние вакуума очень непостоянно и стремится к распаду. Когда распад оканчивается, отталкивание исчезает, заканчивается и инфляция. А энергия, связанная в виде множества реальных частиц, освободилась в виде излучения, мгновенно нагревшего Вселенную до 1027 К. С этого момента Вселенная развивалась согласно стандартной теории «горячего» Большого взрыва. [2, С. 135-137]3. Этапы эволюции ВселеннойСразу после Большого взрыва Вселенная представляла собой плазму из элементарных частиц всех видов и их античастиц в состоянии термодинамического равновесия при температуре 1027 К, которые легко превращались друг в друга. В этом сгустке имелись только гравитационное и большое (Великое) взаимодействия. Потом Вселенная стала расширяться, в то же время ее плотность и температура понижались. Дальнейшая эволюция Вселенной происходила поэтапно и сопровождалась, с одной стороны, дифференциацией, а с другой — усложнением ее структур. Этапы эволюции Вселенной различаются характеристиками взаимодействия элементарных частиц и называются эрами. Самые важные изменения заняли менее трех минут.Адронная эра продолжалась 10-7 с. На этом этапе температура понижается до 1013 К. При этом возникают все четыре фундаментальных взаимодействия, прерывается свободное существование кварков, они объединяются в адроны, основными среди которых являются протоны и нейтроны. Наиболее важным событием стало глобальное нарушение симметрии, которое случилось в первые мгновения существования нашей Вселенной. Количество частиц оказалось чуть больше, чем число античастиц. Причины такой асимметрии доподлинно неизвестны до сих пор. В общем плазмоподобном сгустке на каждый миллиард пар частиц и античастиц на одну частицу попадало больше, ей не хватало пары для аннигиляции. Это и обусловило дальнейшее возникновение вещественной Вселенной с галактиками, звездами, планетами и разумными существами на некоторых из них.Лептонная эра продолжалась до 1 с.