XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Исследованием Вселенной занимался ещё самый древний человек. Небо было доступно для его обозрения – вызывало у него интерес. Недаром астрономия – самая древняя из наук о природе – и, почти самая древняя наука вообще.

Не потерял интереса к изучению проблем космоса и современный человек. Но он смотрит глубже: ему интересно, что есть Вселенная, он хочет знаний о том:

• что было, когда Вселенная рождалась?

• рождалась ли она вообще или она глобально стационарна?

• как давно это было и как происходило?

Для поиска ответа на все эти непростые вопросы была отведена специальная ниша в астрономии – космология.

Космология – это учение о Вселенной. В рамках космологии была создана теория Большого Взрыва, а также теории, описывающие появление и структуру Вселенной.

Космология, как и любая другая наука бурно развивается, принося всё новые фундаментальные знания об окружающем нас мире. Хотя и не так стремительно, как например, компьютерные технологии, и в большей мере за счёт альтернативных теорий.

Данная работа посвящена эволюции Вселенной: в ней рассматриваются первые мгновения жизни Вселенной, её дальнейшая эволюция и модели будущего Вселенной.

Процесс эволюции Вселенной происходит медленно. Вселенная во много раз старше астрономии и вообще человеческой культуры. Зарождение и эволюция жизни на земле является лишь ничтожным звеном в эволюции Вселенной. И всё же проведенные исследования приоткрыли занавес, закрывающий от нас далекое прошлое.

Современные астрономические наблюдения свидетельствуют о том, что началом Вселенной, приблизительно десять миллиардов лет назад, был гигантский огненный шар, раскаленный и плотный. Его состав весьма прост. Этот огненный шар был настолько раскален, что состоял лишь из свободных элементарных частиц, которые стремительно двигались, сталкиваясь друг с другом.

На протяжении десяти миллиардов лет после Большого взрыва простейшее бесформенное вещество постепенно превращалось в атомы, молекулы, кристаллы, породы, планеты. Рождались звезды, системы, состоящие из огромного количества элементарных частиц с весьма простой организацией. На некоторых планетах могли возникнуть формы жизни.

Существует несколько теорий эволюции. Теория пульсирующей Вселенной утверждает, что наш мир произошел в результате гигантского взрыва. Но расширение Вселенной не будет продолжаться вечно, т.к. его остановит гравитация.

По этой теории наша Вселенная расширяется на протяжении 18 млрд. лет со времени Большого взрыва. В будущем расширение полностью замедлится, и произойдет остановка. А затем Вселенная начнёт сжиматься до тех пор, пока вещество опять не сожмется и произойдет новый взрыв.

Теория стационарного взрыва: Вселенная не имеет ни начала, ни конца. Она все время пребывает в одном и том же состоянии. Постоянно идет образование нового водоворота, чтобы возместить вещество удаляющимися галактиками. Вот по этой причине Вселенная всегда одинакова, но если Вселенная, начало которой положил взрыв, будет расширяться до бесконечности, то она постепенно охладится и, возможно, совсем угаснет.

Рассмотрим краткую историю вопроса. Древнегреческий философ Анаксимандр (VI в. до н.э.) ввёл представление о некой единой беспредельности, не обладавшей ни какими привычными наблюдениями, качествами, первооснове всего – апейроне.

Стихии мыслились сначала как полуматериальные, полубожественные, одухотворенные субстанции. Представление о чисто материальной основе всего сущего в древнегреческой основе достигли своей вершины в учении атомистов Левкиппа и Демокрита (V–IV в. до н.э.) о Вселенной, состоящей из бескачественных атомов и пустоты. Древнегреческим философам принадлежит ряд гениальных догадок об устройстве Вселенной. Анаксиандр высказал идею изолированности Земли, в пространстве. Эйлалай первым описал пифагорейскую систему мира, где Земля, как и Солнце, обращались вокруг некоего «гигантского огня». Шарообразность Земли утверждал другой пифагорец Парменид (VI–V в. до н.э.). Гераклид Понтийский (V–IV в. до н.э.) утверждал так же её вращение вокруг своей оси и донес до греков еще более древнюю идею египтян о том, что само солнце может служить центром вращение некоторых планет (Венера, Меркурий).

Французский философ и учёный, физик, математик, физиолог Рене Декарт (1596–1650) создал теорию об эволюционной вихревой модели Вселенной на основе гелиоцентризма. В своей модели он рассматривал небесные тела и их системы в их развитии. Для XVII в. его идея была необыкновенно смелой. По Декарту все небесные тела образовывались в результате вихревых движений, происходивших в однородной в начале, мировой материи. Совершенно одинаковые материальные частицы, находясь в непрерывном движении и взаимодействии, меняли свою форму и размеры, что привело к наблюдаемому нами богатому разнообразию природы.

Великий немецкий ученый, философ Иммануил Кант (1724–1804) создал первую универсальную концепцию эволюционирующей Вселенной, обогатив картину ее ровной структуры, и представлял Вселенную бесконечной в особом смысле. Он обосновал возможности и значительную вероятность возникновение такой Вселенной исключительно под действием механических сил притяжения и отталкивания и попытался выяснить дальнейшую судьбу этой Вселенной на всех ее масштабных уровнях – начиная с планетной системных и кончая миром туманности.

А. Эйнштейн совершил радикальную научную революцию, введя свою теорию относительности. Специальная или частная теория относительности А. Эйнштейна явилась результатом обобщения механики Галилея и электродинамики Максвелла-Лоренца. Она описывает законы всех физических процессов при скоростях движения близких к скорости света.

Впервые принципиально новые космологические следствия общей теории относительности раскрыл выдающийся советский математик и физик – теоретик Александр Фридман (1888–1925 г.). Выступив в 1922–1924 г. он раскритиковал выводы Эйнштейна о том, что Вселенная конечна и имеет форму четырёхмерного цилиндра. А. Эйнштейн сделал свой вывод исходя из предположения о стационарности Вселенной, но А. Фридман показал необоснованность его исходного постулата.

Модель А. Фридмана о расширяющейся Вселенной точно подтвердилась в непосредственных наблюдениях движений далёких галактик в эффекте «красного смещения» в их спектрах. В 1929 г. Э. Хаббл открыл замечательную закономерность, которая была названа «законом Хаббла» или «законом красного смещения»: линии галактик, смещенных к красному концу, причем смещение тем больше, чем дальше находится галактика. Этот опытный факт подтвердил выводы А. Фридмана. Современные астрономические наблюдения свидетельствуют о том, что началом Вселенной, приблизительно десять миллиардов лет назад, был гигантский огненный шар, раскаленный и плотный. Его состав прост. Этот огненный шар был настолько раскален, что состоял лишь из свободных элементарных частиц, которые стремительно двигались, сталкиваясь друг с другом. Момент, с которого Вселенная начала расширятся, принято считать её началом. Тогда началась первая и полная драматизма эра в истории вселенной, её называют Большим взрывом – английский термин Big Bang.

Под расширением Вселенной подразумевается такой процесс, когда тоже самое количество элементарных частиц и фотонов занимают постоянно возрастающий объём. Средняя плотность Вселенной в результате расширения постепенно понижается. Из этого следует, что в прошлом плотность Вселенной была больше, чем в настоящее время. На самом раннем этапе, в первые мгновения Большого взрыва вся материя была сильно раскаленной и густой смесью частиц, античастиц и высокоэнергичных гамма-фотонов.

Частицы при столкновении с соответствующими античастицами аннигилировали, но возникающие гамма-фотоны моментально материализовались в частицы и античастицы. Так, согласно современным космологическим представлениям, появился материальный мир.

Список литературных и информационных источников

1 Горбачев, В.В. Концепции современного естествознания / В.В. Горбачев. – М.: Оникс 21 век Мир и образование, 2016. – 704 с.

2 Данилова В.С., Кожевников Н.Н. Основные концепции современного естествознания. – М.: Аспект Пресс, 2000.

3 Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для студентов вузов. – 11-е изд., перераб. и доп.– М.: КНОРУС, 2012. – 670 с.

4 Френкель, Е.Н. Концепции современного естествознания: Учебное по-собие / Е.Н. Френкель. – Ростов н/Д: Феникс, 2014. – 246 с.

5 Сидорова Е. О Боге, Вселенной и времени: Какие тайны разгадал Стивен Хокинг [Электронный ресурс] https://ru.ihodl.com/lifestyle/2018-11-19/o-boge-vselennoj-i-vremeni-kakie-tajny-razgadal-stiven-hoking/.

Код для цитирования: Скопировать