IPB

Привіт Гість ( Вхід | Реєстрація )

Грифіндор Рейвенклов Гафелпаф Слизерин
683 515 648 45
 
Тема закрытаНачать новую тему
> Лекція №4, 4 курс
Міна
повідомлення 25.12.2010, 10:36
Пост #1


Мертва Птаха
*****

Група: Hogwarts
Повідомлень: 5845
З нами з: 4.1.2007
З: Потойбіччя...
Користувач №: 682
Стать: Дівчинка





Лекція №4: Теорія гарячого всесвіту і форма всесвіту.

Теорія гарячого всесвіту


Теорія гарячого Всесвіту — теорія фізичних процесів у Всесвіті, що розширюється, за якою в минулому Всесвіт мав значно більшу ніж сьогодні густину матерії та дуже високу температуру. Першим цю теорію запропонував Джордж Гамов у 1948 для пояснення розповсюдженості хімічних елементів та їхніх ізотопів.
На початку розширення Всесвіту при великій температурі в умовах термодинамічної рівноваги з речовиною повинно було знаходитися електромагнітне випромінювання. В міру розширення речовина та випромінювання охолоджуються, і до сьогоднішнього часу у Всесвіті повинно існувати низькотемпературне випромінювання (його називають „мікрохвильовим фоновим випромінюванням” або реліктовим випромінюванням), для якого речовина сьогоднішнього Всесвіту практично прозора. Існування у Всесвіті такого випромінювання, яке має температуру всього декілька кельвінів, було передбачене Джорджем Гамовим.
В 1964 р. Дорошкевич А.Г. та Новиков І.Д. вперше розрахували широкий спектр густини електромагнітного випромінювання від всіх джерел у Всесвіті, що еволюціонує (включаючи радіогалактики та зорі) і показали, що в області сантиметрових та міліметрових хвиль інтенсивність реліктового випромінювання з температурою близько 1К та вище буде на багато порядків перевищувати випромінювання окремих джерел, і воно може бути експериментально виявлене. Реліктове випромінювання було експериментально відкрите Пензіасом А. та Вільсоном Р. В 1965 році на довжині хвилі 7,3 см. Експериментальне спостереження реліктового випромінювання стало вирішальним фактором , який підтвердив справедливість гіпотези про високу первинну температуру Всесвіту. Наступні дослідження показали, що реліктове випромінювання дійсно є рівноважним, як і передбачала теорія, і має температуру 2,7К. В далекому минулому густина випромінювання була більша за густину речовини. Дійсно, із розширенням Всесвіту енергія кожного кванта зменшується пропорційно його частоті через червоне зміщення, тобто пропорційно збільшенню просторових масштабів.
При дуже великих густинах та температурах всі процеси взаємодії часток протікають надзвичайно швидко, значно швидше зміни фізичних умов внаслідок розширення Всесвіту, і тому ми маємо термодинамічну рівновагу між усіма сортами частинок (та їх античасток), які можуть народжуватися при енергіях, відповідних до даної температури.
При досягненні температури 4000 К протікає рекомбінація протонів та електронів, після чого рівновага утвореної нейтральної речовини (водню та гелію) з випромінюванням порушилася – кванти випромінювання вже не мали необхідної для іонізації речовини енергії і проходили через нього, як через прозоре середовище. Температура уособленого випромінювання продовжувала знижуватися і до нашої епохи склала величину близько 3 К. Таким чином, це випромінювання збереглося до сьогоднішнього дня як релікт від епохи рекомбінації та утворення нейтральних атомів водню та гелію.
В рамках теорії про гарячий Всесвіт є один делікатний момент пов’язаний із адіабатичним характером розширення Всесвіту. Справа в тому, що для адіабатичного розширення за замовчанням необхідна „замкнута термодинамічна система”. Звичайно можливі адіабатичні процеси і для незамкнених систем, котрі протікають достатньо швидко (зменшення температури Всесвіту до 4000 К якраз і підходять до цього типу процесів). Проте подальший процес зменшення температури Всесвіту від 4000 К до сьогоднішнього значення 2,7 К протікав майже 15 млрд років, і тому за замовчанням вимагав замкненості Всесвіту, про що в сучасних теоріях навіть не згадується.
Другий неприємним момент пов’язаний з тим, що температура 2,7К пов’язана з т.з. „близьким горизонтом”, при чому густина реліктового випромінювання порядку 4·10-13 ерг/см3. Проте швидкість світла постійна, і тому електромагнітні хвилі з „дальнього горизонту” несуть нам інформацію про минуле. На краю Всесвіту з минулого, що відстоїть від сучасності майже на 15 млрд років. Тому природним чином виникає тривіальне запитання, чому і ці фотони реліктового випромінювання також мають температуру 2,7К, а не наприклад 4000К? Звичайно їх густина буде значно менша ніж для „близького горизонту”, але ж вони повинні бути. Невже і вони „старіють” синхронно із розширенням Всесвіту. Тоді виникає запитання чому це „старіння” чітко синхронізується із „старінням” фотонів „близького горизонту”?

Форма всесвіту


Форма Всесвіту — поняття фізичної космології, яке визначає можливу будову однорідного ізотропного всесвіту, спираючись на загальну теорію відносності. Параметром, який визначає форму Всесвіту є кривина.
Модель Всесвіту, яка зазвичай вивчається фізичною космологією, є ізотропною та однорідною, тобто робиться припущення, що матерія розподілена у Всесвіті з однаковою густиною і в ньому не існує виділених напрямків. У реальному Всесвіті матерія розподілена неоднорідно, зосереджуючись в основному в зорях. проте для космологічного розгляду така неоднорідність розподілу є несуттєвою дрібницею - масштаб розгляду перевищує розміри окремих зір чи галактик.
Однорідний ізотропний простір характеризується єдиним параметром - незалежною від точки простору кривиною. В залежності від знаку кривини розрізняють наступні можливі форми простору: плоский, в якому кривина дорівнює нулю, замкнений, в якому кривина додатня, та незамкнений, в якому кривина від'ємна. Кривина зв'язана з параметром густини простору.
Подальші космологічні дослідження вивчають еволюцію кожного із можливих типів простору з часом і намагаються зіставити їх із даними астрономічних спостережень.
Плоский Всесвіт є евклідовим і нескінченним. В ньому виконується теорема Піфагора.
Замкнений Всесвіт має додатну кривиину. Він безмежний, але має скінченний об'єм. Безмежність такого простору означає відсутність країв. Її слід розуміти за аналогією з поверхнею Землі. Вона ніде не кінчається, у неї немає країв, але її площа скінченна і може бути просто обрахована. Замкнений простір тривимірний, але, подібно поверхні Землі, є поверхнею в певному уявному чотиривимірному просторі, який не слід плутати з чотиривимірним простором-часом.
Незамкнений або відкритий Всесвіт має від'ємну кривину. Його топологія аналогічна сідловій точці. Він безмежний і не має скінченного об'єму.
За сучасними уявленнями наш Всесвіт є замкненим із параметром густини ледь-ледь більшим за одиницю. Кривина простору міняється з часом, тому Всесвіт розширюється.

Д/з:
Написати, що таке нуклеосентиз і яке він має відношення до Астрономії. (15 речень)


--------------------
I keep crying in my dreams,
Can you hear my endless screams?
When I fade away, I fade away...

This fluid on my cheek,
It drains me, I get weak
My heart is cold and bleak
Black blood, black tears.
Black tears, black tears.
Перейти в начало страницы
 
+Цитировать сообщение

Тема закрытаНачать новую тему
1 Користувачів переглядають дану тему (1 Гостей і 0 Прихованих Користувачів)
0 Користувачів:

 

RSS Lo-Fi Версія Поточний час: 25.5.2018, 11:12
 
   

Click to visit HPANA Top Sites <-- голосуйте за нас на міжнародному рейтингу сайтів Гаррі Поттера