Готовый реферат

Введение

Вопрос о возникновении и развитии Вселенной был предметом научного поиска для многих поколений ученых. В истории науки существовало множество гипотез, отвечающих на этот вопрос. Современное естествознание объясняет возникновение Вселенной с помощью концепции Большого взрыва, впервые предложенной известным физиком Г. Гамовым в 1948 г. Основные черты этой модели сохранились до сих пор, хотя и были позже дополнены теорией инфляции, или теорией раздувающейся Вселенной, разработанной американскими учеными А. Гутом и П, Стейнхардтом и дополненной советским физиком А.Д. Линде. Также нужно отметить, что для описания эволюции Вселенной были использованы метод глобального эволюционизма и концепция самоорганизации материи.

Исследуя проблему происхождения Вселенной, известный американский астроном Карл Саган построил образную модель ее эволюции; в которой космический год равен 15 млрд земных лет, а 1 секунда — 500 годам. В таком случае эволюция Вселенной будет выглядеть так:



Большой взрыв 1 января 0 ч 0 мин

Образование галактик 10 января

Образование Солнечной системы 9 сентября

Образование Земли 14 сентября

Возникновение жизни на Земле 25 сентября

Океанский планктон 18 декабря

Первые рыбы 19 декабря

Первые динозавры 24 декабря

Первые млекопитающие 26 декабря

Первые птицы 27 декабря

Первые приматы 29 декабря

Первые гоминиды 30 декабря

Первые люди 31 декабря в 22 часа 30 минут



Цель данного реферата – рассмотреть рождение и эволюцию Вселенной, для того, чтобы наиболее полно раскрыть эту тему, я отразила следующие вопросы: рождение Вселенной, ранний этап ее эволюции, структурная самоорганизация Вселенной и образование солнечной системы.











































1. Рождение Вселенной

1.1 Сингулярность – начало нашей Вселенной?

Примерно 15 млрд лет отделяет пашу эпоху начало нашей от начала процесса расширения Вселенной, когда вся наблюдаемая нами Вселенная была сжата в комочек, в миллиарды раз меньший булавочной головки. Если верить математическим расчетам, то в начале расширения радиус Вселенной был и вовсе равен нулю, а ее плотность равна бесконечности. Это начальное состояние называется сингулярностью (точечный объем с бесконечной плотностью). Известные законы физики в сингулярности не работают. Более того, нет уверенности, что наука когда - либо познает и объяснит такое состояние вещества. Так что если сингулярность и является начальным простейшим состоянием нашей расширяющейся Вселенной, то наука не располагает о нем информацией.

В состоянии сингулярности кривизна пространства и времени становится бесконечной, сами эти понятия теряют смысл. Идет не просто замыкание пространственно-временного континуума, как это следует из общей теории относительности, а его полное разрушение. Правда, понятия и выводы общей теории относительности применимы лишь до определенных пределов — масштаба порядка 10-33 см. Дальше идет область, в которой действуют совсем иные законы. Но если считать, что начальная стадия расширения Вселенной является областью, в которой господствуют квантовые процессы, то они должны подчиняться принципу неопределенности Гейзенберга, согласно которому вещество невозможно стянуть в одну точку. Тогда получается, что никакой сингулярности в прошлом не было и вещество в начальном состоянии имело определенную плотность и размеры. По некоторым подсчетам, если все вещество наблюдаемой Вселенной, которое оценивается примерно в 1061 г, сжать до плотности 1094 г/см3, оно заняло бы объем около 10-33 см3, что примерно в 1000 раз больше объема ядра атома урана. Его нельзя было бы разглядеть и в электронный микроскоп.

Причины возникновения такого начального состояния, или сингулярности, а также характер пребывания материи в этом состоянии считаются неясными и выходящими за рамки компетенции любой современной физической теории. Неизвестно также, что было до момента взрыва. Долгое время ничего нельзя было сказать и о причинах Большого взрыва и переходе к расширению Вселенной. Но сегодня появились некоторые гипотезы, пытающиеся объяснить эти процессы. Они лежат в основе инфляционной модели развития Вселенной .



1.2 Вакуум и его роль в эволюции Вселенной

Итак, очевидно, что исходное состояние перед «началом» не является точкой в математическом смысле. Оно обладает свойствами, выходящими за рамки научных представлений сегодняшнего дня. Не вызывает сомнения, что исходное состояние было неустойчивым, породившим взрыв — скачкообразный переход к расширяющейся Вселенной. Это, очевидно, было самое простое состояние из всех, реализовавшихся позднее. В нем было нарушено все, что нам привычно: формы материи, законы, управляющие их поведением, пространственно-временной континуум. Такое состояние можно назвать хаосом, из которого при последующем развитии системы шаг за шагом формировался порядок. Первоначальный хаос оказался неустойчивым, что и послужило исходным толчком для всего дальнейшего развития Вселенной.

Еще Демокрит утверждал, что мир состоит из атомов и пустоты — абсолютно однородного пространства, разделяющего атомыи тела, в которые те соединяются. Современная наука на новом уровне интерпретирует идеи Демокрита. Его представление об атомах трансформировалось в физику микромира, но демокритовское представление о пустоте как о среде, разделяющей частицы, изменилось кардинально. Эта среда не является абсолютной пустотой, она вполне материальна и обладает, весьма своеобразными свойствами, пока еще малоизученными. По традиции эта среда, неотделимая от вещества, продолжает называться пустотой, вакуумом.

Вакуум — это пространство, в котором отсутствуют реальные частицы и выполняется условие минимума плотности энергии в данном объеме.

Казалось бы, раз нет реальных частиц, то пространство пусто, в нем не может содержаться энергия, даже минимальная. Но это представление пришло из классической физики. Квантовая же теория, опираясь на принцип неопределенности Гейзенберга, опровергает его. Мы помним, что принцип неопределённости утверждает невозможность точного одновременного определения напряженности поля и числа частиц. Раз число частиц равно нулю, то напряженность ноля равняться нулю не может, иначе оба параметра будут известны и принцип неопределенности будет нарушен. Поэтому напряженность поля в вакууме представляет собой флуктуационные колебания около нулевого значения. Соответствующая этим колебаниям энергия будет минимально возможной.

В соответствии со свойством корпускулярно-волнового дуализма колебания полей обязаны порождать частицы. И здесь мы сталкиваемся еще с одним парадоксом микромира. Квантовые эффекты могут на очень короткое время приостанавливать действие закона сохранения энергии. В течение этого промежутка времени, энергия может быть взята «взаймы» на различные цели, в том числе на рождение частиц. Разумеется, все возникающие при ЭТОМ частицы будут короткоживущими, так как израсходованная на них энергия должна быть возвращена спустя ничтожную долю секунды. Тем не менее, частицы могут фактически возникнуть из ничего, обретая мимолетное бытие, прежде чем снова исчезнуть, и эту скоротечную деятельность невозможно предотвратить. Эти частицы-призраки нельзя наблюдать, хотя они могут оставить следы своего кратковременного существования. Они представляют собой разновидность виртуальных частиц, аналогичных переносчикам взаимодействий, но не предназначенных для получения иди передачи сигналов.

Таким образом, «пустой» вакуум оказывается заполненным Виртуальными частицами. Он не безжизнен и безлик, а полон энергии. А то, что мы называем частицами, — всего лишь редкие возмущения, подобные «пузырькам» на поверхности целого моря активности.

Современные теории предполагают, что энергия вакуума проявляется отнюдь не однозначно. Вакуум может быть возбужденным и может находиться в одном из многих состояний с сильно различающимися энергиями. При этом разным энергетическим уровням вакуума соответствуют разности отрицательных давлений, так как для квантового вакуума характерно наличие сил отталкивания .

Введение 1

1. Рождение Вселенной 3

1.1 Сингулярность – начало нашей Вселенной? 3

1.2 Вакуум и его роль в эволюции Вселенной 5

1.3 Инфляционная стадия эволюции Вселенной 7

2. Ранний этап эволюции Вселенной 10

2.1 Эра Великого объединения 10

2.2 Адронная эра 10

2.3 Лептонная эра 11

2.4 Фотонная эра 12

3. Структурная самоорганизация Вселенной 14

3.1 Рождение и эволюция галактик 14

3.2 Рождение и эволюция звезд 17

3.3 Дальнейшее усложнение вещества во Вселенной 22

4. Образование солнечной системы 24

Заключение 28

Список использованной литературы 30

Список использованной литературы



1. Грушевицкая Т.Г., Садохина А.П. КСЕ: Учеб. Пособие для вузов. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. – 670 с.



2. Канке В.А. Концепции современного естествознания Учебник для вузов. Изд. 2-е, испр. – М.: Логос, 2003. – 368 с. ил.



3. Карпенков С.Х. КСЕ : Учебник для вузов. – М.: академический проект, 2004. – 8-е изд., испр. И доп. – 640 с.



4. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2005. – 622 с. (в пер)



5. Скопин А.Ю. КСЕ: Учебник. – М.: ТК Велби Издательство Проспект, 2003. – 392 с.