Мегамир, либо Космос
Мегамир, либо Космос
Мегамир либо космос, современная наука рассматривает как взаимодействующую и развивающуюся систему всех небесных тел.
Все имеющиеся галактики входят в систему самого высочайшего порядка — Метагалактику. Размеры Метагалактики очень значительны: радиус космологического горизонта составляет 15— 20 миллиардов. световых лет.
Понятия «Вселенная» и «Метагалактика» — очень близкие понятия: они охарактеризовывают один и тот же объект, но в различных качествах. Понятие «Вселенная» обозначает весь имеющийся вещественный мир; понятие «Метагалактика» — тот же мир, но исходя из убеждений его структуры — как упорядоченную систему галактик.
Строение и эволюция Вселенной изучаются космологией. Космология как раздел естествознания, находится на типичном стыке науки, религии и философии. В базе космологических моделей Вселенной лежат определенные мировоззренческие предпосылки, а сами эти модели имеют огромное мировоззренческое значение.
В традиционной науке была так именуемая теория стационарного состояния Вселенной, согласно которой Вселенная всегда была практически таковой же, как на данный момент. Астрономия была статичной: изучались движения планет и комет, описывались звезды, создавались их систематизации, что было, естественно, очень принципиально. Но вопрос об эволюции Вселенной не ставился.
Современные космологические модели Вселенной основываются на общей теории относительности А. Эйнштейна, согласно которой метрика места и времени определяется рассредотачиванием гравитационных масс во Вселенной. Ее характеристики как целого обоснованы средней плотностью материи и другими конкретно-физическими факторами.
Уравнение тяготения Эйнштейна имеет не одно, а огромное количество решений, чем и обосновано наличие многих космологических моделей Вселенной. 1-ая модель была разработана самим А. Эйнштейном в 1917 г. Он откинул постулаты ньютоновской космологии об абсолютности и бесконечности места и времени. В согласовании с космологической моделью Вселенной А. Эйнштейна мировое место однородно и изотропно, материя в среднем распределена в ней умеренно, гравитационное притяжение масс компенсируется универсальным космологическим отталкиванием.
Время существования Вселенной нескончаемо, т. ё. не имеет ни начала, ни конца, а место беспредельно, но естественно.
Вселенная в космологической модели А. Эйнштейна стационарна, нескончаема во времени и беспредельна в пространстве.
В 1922г. российский математик и геофизик А. А Фридман откинул постулат традиционной космологии о стационарности Вселенной и получил решение уравнения Эйнштейна, описывающее Вселенную с «расширяющимся» местом.
Так как средняя плотность вещества во Вселенной неведома, то сейчас мы не знаем, в каком из этих пространств Вселенной мы живем.
В 1927 г. бельгийский аббат и ученый Ж. Леметр связал «расширение» места с данными астрономических наблюдений. Леметр ввел понятие начала Вселенной как сингулярности (т. е. сверхплотного состояния) и рождения Вселенной как Огромного взрыва.
В 1929 году южноамериканский астролог Э. П. Хаббл нашел существование необычной зависимости меж расстоянием и скоростью галактик: все галактики движутся от нас, при этом со скоростью, которая растет пропорционально расстоянию, — система галактик расширяется.
Расширение Вселенной считается научно установленным фактом. Согласно теоретическим расчетам Ж. Леметра, радиус Вселенной в начальном состоянии был 10-12 см, что близко по размерам к радиусу электрона, а ее плотность составляла 1096 г/см3. В сингулярном состоянии Вселенная представляла собой микрообъект ничтожно малых размеров. От начального сингулярного состояния Вселенная перебежала к расширению в итоге Огромного взрыва.
Ретроспективные расчеты определяют возраст Вселенной в 13-20 миллиардов. лет. Г. А. Гамов представил, что температура вещества была велика и падала с расширением Вселенной. Его расчеты проявили, что Вселенная в собственной эволюции проходит определенные этапы, в процессе которых происходит образование хим частей и структур. В современной космологии для наглядности исходную стадию эволюцию Вселенной делят на «эры»
Эпоха адронов. Томные частички, вступающие в сильные взаимодействия.
Эпоха лептонов. Легкие частички, вступающие в электрическое взаимодействие.
Фотонная эпоха. Длительность 1 млн. лет. Основная толика массы — энергии Вселенной — приходится на фотоны.
Звездная эпоха. Наступает через 1 млн. лет после зарождения Вселенной. В звездную эру начинается процесс образования протозвезд и протогалактик.
Потом разворачивается превосходная картина образования структуры Метагалактики.
В современной космологии вместе с догадкой Огромного взрыва очень популярна инфляционная модель Вселенной, в какой рассматривается творение Вселенной. Мысль творения имеет очень сложное обоснование и связана с квантовой космологией. В этой модели описывается эволюция Вселенной начиная с момента 10-45 с после начала расширения.
Сторонники инфляционной модели лицезреют соответствие меж шагами галлактической эволюции и шагами творения мира, описанными в книжке Бытия в Библии .
В согласовании с инфляционной догадкой галлактическая эволюция в ранешней Вселенной проходит ряд шагов.
Начало Вселенной определяется физиками-теоретиками как состояние квантовой супергравитации с радиусом Вселенной в 10-50 см
Стадия инфляции. В итоге квантового скачка Вселенная перебежала в состояние возбужденного вакуума и в отсутствие в ней вещества и излучения активно расширялась по экспоненциальному закону. В этот период создавалось само место и время Вселенной. За период инфляционной стадии длительностью 10-34. Вселенная раздулась от немыслимо малых квантовых размеров 10-33 до немыслимо огромных 101000000см, что на много порядков превосходит размер наблюдаемой Вселенной — 1028 см. Весь этот начальный период во Вселенной не было ни вещества, ни излучения.
Переход от инфляционной стадии к фотонной. Состояние неверного вакуума распалось, высвободившаяся энергия пошла на рождение томных частиц и античастиц, которые, проаннигилировав, дали сильную вспышку излучения (света), осветившего космос.
Шаг отделения вещества от излучения: оставшееся после аннигиляции вещество стало прозрачным для излучения, контакт меж веществом и излучением пропал. Отделившееся от вещества излучение и составляет современный реликтовый фон, на теоретическом уровне предсказанный Г. А. Гамовым и экспериментально обнаруженный в 1965 г.
В предстоящем развитие Вселенной шло в направлении от очень обычного однородного состояния к созданию все более сложных структур — атомов (сначало атомов водорода), галактик, звезд, планет, синтезу томных частей в недрах звезд, в том числе и нужных для сотворения жизни, появлению жизни и как венца творения — человека.
Различие меж шагами эволюции Вселенной в инфляционной модели и модели Огромного взрыва касается только начального шага порядка 10-30 с, дальше меж этими моделями принципных расхождений в осознании шагов галлактической эволюции нет.
Пока же эти модели при помощи познаний и фантазии можно рассчитывать на компьютере, а вопрос остается открытым.
Наибольшая трудность для ученых появляется при разъяснении обстоятельств галлактической эволюции. Если откинуть частности, то можно выделить две главные концепции, объясняющие эволюцию Вселенной: концепцию самоорганизации и концепцию креационизма.
Для концепции самоорганизации вещественная Вселенная является единственной реальностью, и никакой другой действительности кроме нее не существует. Эволюция Вселенной описывается в определениях самоорганизации: идет самопроизвольное упорядочивание систем в направлении становления все более сложных структур. Оживленный хаос порождает порядок.
В рамках концепции креационизма, т. е. творения, эволюция Вселенной связывается с реализацией программки, определяемой реальностью более высочайшего порядка, чем вещественный мир. Сторонники креационизма обращают свое внимание на существование во Вселенной направленного номогенца — развития от обычных систем ко все более сложным и информационно вместительным, в процессе которого создавались условия для появления жизни и человека. В качестве дополнительного аргумента привлекается антропный принцип, сформулированный английскими астрофизиками Б. Карром и Риссом.
Посреди современных физиков – теоретиков имеются сторонники, как концепции самоорганизации, так и концепции креационизма. Последние признают, что развитие базовой теоретической физики делает насущной необходимостью разработку единой научно – технической картины мира, синтезирующей все заслуги в области познания и веры.
Вселенной на самых различных уровнях, от условно простых частиц и до циклопических сверхскоплений галактик, присуща структурность. Современная структура Вселенной является результатом галлактической эволюции, в процессе которой из протогалактик образовались галактики, из протозвезд – звезды, из протопланетного облака – планетки.
Метагалактика – представляет собой совокупа звездных систем – галактик, а ее структура определяется их рассредотачивание в пространстве, заполненном очень разреженным межгалактическим газом и пронизываемом межгалактическими лучами.
Согласно современным представлениям, для метагалактики типично ячеистая (сетчатая, пористая) структура. Есть большие объемы места (порядка миллиона кубических мегапарсек), в каких галактик пока не найдено.
Возраст Метагалактики близок к возрасту Вселенной, так как образование структуры приходиться на период, последующий за разъединением вещества и излучение. По современным данным, возраст Метагалактики оценивается в 15 миллиардов. лет.
Галактика – огромная система, состоящая из скоплений звезд и туманностей, образующих в пространстве довольно сложную конфигурацию.
По форме галактики условно распределяются на три типа: эллиптические, спиральные, некорректные.
Эллиптические галактики – владеют пространственной формой эллипсоида с разной степенью сжатия они являются более ординарными по структуре: рассредотачивание звезд умеренно убывает от центра.
Спиральные галактики – представлены в форме спирали, включая спиральные ветки. Это самый бессчетный вид галактик, к которому относится и наша Галактика – млечный путь.
Некорректные галактики – не владеют выраженной формой, в их отсутствует центральное ядро.
Некие галактики характеризуются только массивным радиоизлучением, превосходящим видимое излучение. Это радиогалактики.
В ядре галактики сосредоточенны самые старенькые звезды, возраст которых приближается к возрасту галактики. Звезды среднего и юного возраста размещены в диске галактики.
Звезды и туманности в границах галактики движутся достаточно сложным образом совместно с галактикой они учавствуют в расширении Вселенной, не считая того, они участвуют во вращении галактики вокруг оси.
Звезды. На современном шаге эволюции Вселенной вещество в ней находится в большей степени в звездном состоянии. 97 % вещества в нашей Галактике сосредоточено в звездах, представляющих из себя огромные плазменные образования различной величины, температуры, с разной чертой движения. У многих других галактик, если не практически у всех, «звездная субстанция» составляет более чем 99,9 % их массы.
Возраст звезд изменяется в довольно большенном спектре значений: от 15 миллиардов. лет, соответственных возрасту Вселенной, до сотен тыщ — самых юных. Есть звезды, которые образуются в текущее время и находятся в протозвездной стадии, т. е. они еще не стали реальными звездами.
Рождение звезд происходит в газово-пылевых туманностях под действием гравитационных, магнитных и других сил, благодаря которым идет формирование неуравновешенных однородностей и диффузная материя распадается на ряд сгущений. Если такие сгущения сохраняются довольно длительно, то со временем они преобразуются в звезды. Основная эволюция вещества во Вселенной происходила и происходит в недрах звезд. Конкретно там находится тот «плавильный тигель», который определил хим эволюцию вещества во Вселенной.
На оканчивающем шаге эволюции звезды преобразуются в инертные («мертвые») звезды.
Звезды не есть изолированно, а образуют системы. Простые звездные системы — так именуемые кратные системы состоят из 2-ух, 3-х, 4, 5 и больше звезд, обращающихся вокруг общего центра масс.
Звезды объединены также в еще огромные группы — звездные скопления, которые могут иметь «рассеянную» либо «шаровую» структуру. Рассеянные звездные скопления насчитывают несколько сотен отдельных звезд, шаровые скопления — многие сотки тыщ.
Ассоциации, либо скопления звезд, также не являются постоянными и вечно существующими. Через определенное количество времени, исчисляемое миллионами лет, они рассеиваются силами галактического вращения.
Галлактика представляет собой группу небесных тел, очень разных по размерам и физическому строению. В эту группу входят: Солнце, девять огромных планет, 10-ки спутников планет, тыщи малых планет (астероидов), сотки комет и бессчетное огромное количество метеоритных тел, передвигающихся как роями, так и в виде отдельных частиц. К 1979 г. было понятно 34 спутника и 2000 астероидов. Все эти тела объединены в одну систему благодаря силе притяжения центрального тела — Солнца. Галлактика является упорядоченной системой, имеющей свои закономерности строения. Единый нрав Галлактики проявляется в том, что все планетки крутятся вокруг Солнца в одном и том же направлении и практически в одной и той же плоскости. Большая часть спутников планет (их лун) крутится в том же направлении и почти всегда в экваториальной плоскости собственной планетки. Солнце, планетки, спутники планет крутятся вокруг собственных осей в том же направлении, в каком они совершают движение по своим траекториям. Закономерно и строение Галлактики: любая последующая планетка удалена от Солнца приблизительно вдвое далее, чем предшествующая.
Галлактика образовалась приблизительно 5 миллиардов. годов назад, при этом Солнце — звезда второго (либо еще больше позднего) поколения. Таким макаром, Галлактика появилась на продуктах жизнедеятельности звезд прошлых поколений, скапливавшихся в газово-пылевых облаках. Это событие дает основание именовать Галлактику малой частью звездной пыли. О происхождении Галлактики и ее исторической эволюции наука знает меньше, чем нужно для построения теории планетообразования.
1-ые теории происхождения Галлактики были выдвинуты германским философом И. Кантом и французским математиком П. С. Лапласом. Согласно этой догадке система планет вокруг Солнца образовалась в итоге деяния сил притяжения и отталкивания меж частичками рассеянной материи (туманности), находящейся во вращательном движении вокруг Солнца.
Началом последующего шага в развитии взглядов на образование Галлактики послужила догадка британского физика и астрофизика Дж. X. Джинса. Он представил, что когда-то Солнце столкнулось с другой звездой, в итоге чего из него была вырвана струя газа, которая, сгущаясь, преобразовалась в планетки.
Современные концепции происхождения планет Галлактики основываются на том, что необходимо учесть не только лишь механические силы, да и другие, а именно электрические. Эта мысль была выдвинута шведским физиком и астрофизиком X. Альфвеном и английским астрофизиком Ф. Хойлом. В согласовании с современными представлениями, первоначальное газовое скопление, из которого образовались и Солнце и планетки, состояло из ионизированного газа, подверженного воздействию электрических сил. После того как из большого газового облака средством концентрации образовалось Солнце, на очень большенном расстоянии от него остались маленькие части этого облака. Гравитационная сила стала притягивать остатки газа к образовавшейся звезде — Солнцу, но его магнитное поле приостановило падающий газ на разных расстояниях — как раз там, где находятся планетки. Гравитационная и магнитные силы воздействовали на концентрацию и сгущение падающего газа, и в итоге образовались планетки. Когда появились самые большие планетки, тот же процесс повторился в наименьших масштабах, создав, таким макаром, системы спутников.
Теории происхождения Галлактики носят гипотетичный нрав, и совершенно точно решить вопрос об их достоверности на современном шаге развития науки нереально. Во всех имеющихся теориях имеются противоречия и неясные места.
В текущее время в области базовой теоретической физики разрабатываются концепции, согласно которым беспристрастно имеющийся мир не исчерпывается вещественным миром, воспринимаемым нашими органами эмоций либо физическими устройствами. Создатели данных концепций пришли к последующему выводу: вместе с вещественным миром существует действительность высшего порядка, владеющая принципно другой природой по сопоставлению с реальностью вещественного мира.