Возникновение и эволюция Вселенной

Полушкина Анна

     1301 

     Возникновение и эволюция вселенной

     Свой  доклад о возникновении и эволюции вселенной мне хотелось бы начать с цитаты: «Есть пока что ничто и должно возникнуть нечто. Начало есть не чистое ничто, а такое ничто, из которого должно произойти нечто, бытие»  Гегель. Размышления о возникновении вселенной велись и до нашей эры, этим занимались величайшие умы нашей планеты - астрологи , философы и даже церковные служители. Из-за такого разнообразия ученых существует несколько теорий возникновения вселенной, в своем докладе я расскажу о самых известных. 

     СОТВОРЕНИЕ  И ПРОЦЕССЫ ВО ВСЕЛЕННОЙ (ПО КОРАНУ).

      
 
Коранический подход к сотворению вселенной представляется более  последовательным и реальным, нежели все другие научные гипотезы. Здесь  даётся понять, что всё сущее было создано Аллахом: «Аллах - тот, который  сотворил небеса и землю и то, что между ними в шесть дней, потом утвердился на Троне. Он распределяет Своё повеление с неба на землю, потом  оно восходит к Нему в некий  день, протяжение которого - тысяча лет  как вы считаете» (Коран 32:4,5).  
 
Книга Аллаха даёт нам знать, что версия «большого взрыва» верна. Материальная первооснова вселенной когда-то была едина, но потом по воле Творца произошло её разделение и образование многочисленных звёзд, галактик и планет.

     Из  Корана можно узнать об этапах формирования вселенной и земли: «Скажи: - Разве  вы не веруете в того, кто сотворил землю в два дня... И устроил Он на ней прочно стоящие горы сверху её и благословил её и распределил на ней её пропитание в четыре дня... Потом утвердился Он к небесам, а они были дымом - и сказал им и земле: «Приходите добровольно или невольно!» И сказали они: «Мы приходим добровольно».

      
            Таким образом, следует, что «формирование небесных тел и земли происходило в два периода. Рассмотрим Солнце и его продукт - Землю. Наука утверждает, что их формирование проходило через процесс «конденсации» первоначального вещества, а затем его разделения. Коран очень точно выражает процессы смещения и последующего разделения, начавшиеся в небесном «дыме». Следовательно существует точное соответствие между фактами науки и Кораном.  
 
           Существование на ранней стадии «дыма» упоминаемого в Коране, означает наличие газовой среды в материале, составляющем его, что ясно соответствует концепции о первоначальном веществе, выдвинутой современной наукой. Существование промежуточных творений между небесами и землей, описанное в Коране, сравнивается с исследованиями связей материи предоставляемых противоположными астрономическими системами.  
 
        Расширение вселенной есть наиболее важное открытие современной науки. Сегодня это твёрдо установлено, дебаты идут лишь о виде расширения. Следующий цитата из Корана может быть описанием этого: «И небо Мы воздвигли руками, и ведь Мы расширители».

     Теория  большого взрыва

     Согласно  этой теории, всё наблюдаемое пространство расширяется. Но что же было в самом  начале? Всё вещество в Космосе  в какой-то начальный момент было сдавлено буквально в ничто - спрессовано  в одну-единственную точку. Оно имело  фантастически огромную и столь  же невообразимо высокую температуру. Астрономы назвали такое состояние  сингулярностью. В течение первой миллионной доли секунды, когда температура значительно превышала 10¹²К, а плотность была немыслимо велика, должны были неимоверно быстро сменять друг друга экзотические взаимодействия, недоступные пониманию в рамках современной физики. Мы можем лишь размышлять над тем, каковы были те первые мгновения; например, возможно, что четыре фундаментальные силы природы были вначале слиты воедино. Однако есть основания полагать, что к концу первой миллионной доли секунды уже существовал первичный «бульон» частиц излучения (фотонов) и частиц вещества. Эта само взаимодействующая масса находилась в состоянии так называемого теплового равновесия. Любая материальная частица имеет некоторую массу, и поэтому для ее образования требуется наличие определенной «пороговой  энергии»; пока плотность энергии фотонов оставалась достаточно высокой, могли возникать любые частицы. Когда частицы рождаются из гамма-излучения, они рождаются парами, состоящими из частицы и античастицы. В условии сверхплотного состояния материи, характерного для раннего этапа жизни Вселенной, частицы и античастицы должны были тотчас же после своего рождения снова сталкиваться, превращаясь в гамма-излучение. Это взаимное превращение частиц в излучение и обратно продолжалось до тех пор, пока плотность энергии фотонов превышала значение пороговой энергии образования частиц. Когда возраст Вселенной достиг одной сотой доли секунды, ее температура упала примерно до 10¹¹К, став ниже порогового значения, при котором могут рождаться протоны и нейтроны.

     Примерно через 10с уровень плотности энергии излучения упал ниже и их порога, и огромное число электронов и позитронов превратилось в излучение, оставив после себя лишь незначительное количество электронов, достаточное, однако, для того, чтобы дать начало тому количеству вещества, которое мы наблюдаем сегодня во Вселенной. считают, что с самого начала возник небольшой, но заметный дисбаланс частиц и античастиц. В настоящее время разрабатывается ряд теорий, в которых такой дисбаланс находит вполне естественное объяснение, ведь в окружающей нас части Вселенной вещества несравнимо больше, чем антивещества.

     Через 3 мин после Большого взрыва температура  Вселенной понизилась до 10⁹К и возникли подходящие условия для образования атомов гелия: на это были затрачены практически все имевшиеся в наличии нейтроны. Спустя примерно еще минуту почти все вещество Вселенной состояло из ядер водорода и гелия, находившихся примерно в той же количественной пропорции, какую мы наблюдаем сегодня. Начиная с этого момента, расширение первичного огненного шара происходило без существенных изменений до тех пор, пока через 700000 лет электроны и протоны не соединились в нейтральные атомы водорода, тогда Вселенная стала прозрачной для электромагнитного излучения.

     После того как вещество стало прозрачным для электромагнитного излучения, в действие вступило тяготение: оно начало преобладать над всеми другими взаимодействиями между массами практически нейтрального вещества, составлявшего основную часть материи Вселенной. Тяготение создало галактики, скопления, звезды и планеты – все эти объекты образовались из первичного вещества, которое, выделилось из быстро остывавшего и терявшего плотность первичного огненного шара.

     Основная  идея концепции Большого взрыва состоит  в том, что Вселенная на ранних стадиях возникновения имела  неустойчивое вакуумоподобное состояние  с большой плотностью энергии, возникшей  из квантового излучения. В вакууме  отсутствуют фиксируемые частицы, поля и волны, но пока вакуум находится  в равновесном состоянии, в нем  существуют виртуальные частицы, которые  берут у вакуума энергию на короткий промежуток времени, чтобы  родиться, быстро вернуть занятую  энергию и исчезнуть. Когда же вакуум по какой-то причине в некоторой  исходной точке вышел из состояния  равновесия, то виртуальные частицы  стали схватывать энергию без  отдачи и превращаться в реальные. Поэтому в определенной точке  пространства образовалось огромное количество последних. Когда же возбужденный вакуум разрушился, высвободилась гигантская энергия излучения, а суперсила  сжала частицы в сверхплотную материю. Начинается стремительное  расширение Вселенной, возникают время  и пространство.

     Когда большинство людей верило в статическую  и неизменную Вселенную, вопрос о  том, имела она начало или нет, относился, в сущности, к области  метафизики и теологии. Все наблюдаемые  явления можно было объяснить  как с помощью теории, в которой  Вселенная существует вечно, так  и с помощью теории, согласно которой  Вселенную сотворили в какой-то определенный момент времени таким образом, чтобы все выглядело, как если бы она существовала вечно. Но в 1929 г. Эдвин Хаббл сделал эпохальное открытие: оказалось, что в какой бы части неба ни вести наблюдения, все далекие галактики быстро удаляются от нас. Иными словами, Вселенная расширяется. Это означает, что в более ранние времена все объекты были ближе друг к другу, чем сейчас. Значит, было, по-видимому, время, около десяти или двадцати тысяч миллионов лет назад, когда они все находились в одном месте, так что плотность Вселенной была бесконечно большой. Сделанное Хабблом открытие перевело вопрос о том, как возникла Вселенная, в область компетенции науки

     Многие  ранние традиции, Еврейская, Христианская и Исламская религии, считали  что вселенная создалась довольно недавно. Например, Епископ Ушер вычислил дату в четыре тысячи четыреста лет, для создания вселенной, прибавляя  возраст людей в Ветхом Завете.  
С другой стороны, некоторые люди, как например, Греческий философ Аристотель, Декарт, Ньютон , Галилей не признавали идею о том, что вселенная имела начало. Они предпочли верить в то, что вселенная, существовала, и должна была существовать всегда то есть вечно и бесконечно.

     Ранний  этап эволюции Вселенной

       Эволюция Вселенной происходило поэтапно, и сопровождалась, с одной стороны, дифференциацией, а с другой – усложнением ее структур. Этапы различаются характеристиками взаимодействия элементарных частиц и называются эрами.  
           Адронная эра продолжалась с. На этом этапе температура понизилась до К, появились все четыре фундаментальных взаимодействия, прекратилось свободное существование кварков. (гравитационное, слабое, электромагнитное и сильное взаимодействия) 
         Лептонная эра, продолжалась 1 с. Температура Вселенной понизилась до К. Главными ее элементами были лептоны. В конце этой эры вещество стало прозрачным для нейтрино.  
         Эра излучения продолжалась 1 млн лет. За это время температура Вселенной снизилась с 10 млрд К до 3000 К. На протяжении данного этапа происходило соединение протонов и нейтронов. К концу этого этапа Вселенная стала прозрачной для фотонов, так как излучение отделилось от вещества и образовало реликтовое излучение.  
Затем почти 500 тыс. лет не происходило никаких качественных изменений – шло медленное остывание и расширение Вселенной. Когда она остыла до 3000 к, образовалась однородная Вселенная.  
После Большого взрыва образовавшееся вещество и электромагнитное поле были рассеяны и представляли собой газовопылевое облако и электромагнитный фон. Спустя 1 млрд лет после образования Вселенной из случайных уплотнений вещества стали появляться галактики и звезды.  
           Галактики существуют в виде групп ,скоплений и облаков скоплений .Одиночные галактики во Вселенной встречаются очень редко. Средние расстояние между галактиками в группах и скоплениях в 10-20 раз больше, чем размеры самых крупных галактик. Гигантские галактики имеют размеры до 18 млн световых лет. Пространство между галактиками заполнено газом, пылью и разного рода излучениями.  
Звезды рождаются из космического вещества в результате его конденсации под действием гравитационных, магнитных и других сил.  
           Рождение звезд в галактике происходит непрерывно. Этот процесс компенсирует также непрерывно происходящую смерть звезд. Источник собственного свечения звезд – термоядерная реакция, превращающая водород в гелий.  
            С момента начала этой реакции звезда переходит на главную последовательность, в соответствии с которой будут изменяться с течением времени ее характеристики: светимость, температура, радиус, химический состав и масса.