Укажите ученых заложивших фундамент космологической модели расширяющейся вселенной изображение

Модель расширяющейся Вселенной

Вы будете перенаправлены на Автор24

Формирование новой модели Вселенной

Модель расширяющейся Вселенной является наиболее известной в современной космологической науке. Данная модель была построена на основе общей теории относительности А. Эйнштейна. Основой модели однородной изотропной нестационарной горячей расширяющейся Вселенной являются следующие два предположения:

• однородность и изотропность Вселенной. Согласно этому предположению, свойства Вселенной являются одинаковыми во всех точках и во всех направлениях. Данный космологический принцип был определен советским физиком М. Фридманом.
• кривизна пространства и связь кривизны с плотность массы(энергии). Это предположение следует из уравнений Эйнштейна, описывающих гравитационное поле.

Космология, основанная на этих предположениях, называется релятивистской.

Главным принципом модели расширяющейся Вселенной является ее нестационарность. Данный принцип определяется двумя постулатами теории относительности:

• Принципом относительности
• Постоянством скорости цвета, подтвержденным экспериментально.

Принцип относительности заключается в том, что независимо от того, с какими скоростями, равномерно и прямолинейно движутся эти системы друг относительно друга, во всех инерциональных системах все законы сохраняются.

Основываясь на космологический принцип, Фридман пришел к выводу, что уравнения Эйнштейна имеют и другие решения, нестационарные, и это означает, что Вселенная способна сжиматься либо расширяться. То есть, говорится о расширении всего пространства, об увеличении всех расстояний мира. согласно теории Фридмана, Вселенная схожа с мыльным шаром, у которого площадь и радиус постоянно увеличиваются.

Вывод, сделанный Фридманом, не был удостоен внимания и предложенная им модель расширяющейся Вселенной имела чисто теоретический характер ввиду отсутствия экспериментального подтверждения.

«Красное смещение»

Однако, несколько лет спустя, в 1929 году американский астроном выявил эффект «красного смещения». Это явление было объяснено как следствие эффекта Допплера.

Готовые работы на аналогичную тему

Эффект Допплера— изменение частоты колебаний или длины волн из-за движения источника волн и наблюдателя по отношению друг к другу.

Удаление галактик друг от друга происходит со скоростью, которая возрастает с расстоянием, этим объяснялось явление «красного смещения». Согласно последним измерениям увеличение скорости расширения составляет примерно 55 км/с на каждый миллион парсек.

Таким образом, красное смещение было зафиксировано для всех далеких источников света. Чем больше расстояние до источника света, тем больше красное смещение – выяснилось, что оно пропорционально расстоянию до источника. Все это означало, что гипотеза о расширении видимой части Вселенной справедлива.

Теоретическое предположение о нестационарности Вселенной, имеющей размеры около несколько миллиардов парсек в течение, как минимум, нескольких миллиардов лет, было подтверждено красным смещением.

Хаббл, подводя итоги своих исследований, обосновал вывод о том, что Вселенная является миром галактик, и что наша галактика – лишь одна из множества существующих галактик, которые разделены друг от друга большими расстояниями. Вместе с тем, такие расстояния, разделяющие галактики, не являются постоянными, а непрерывно увеличиваются. В результате таких исследований и предположений появилась новая концепция расширяющейся Вселенной.

Эволюция Вселенной прошла путь от сингулярного состояния до расширяющегося. Объясняя такой характер Вселенной, Фридман выделил два случая:

• радиус кривизны вселенной, начиная с нулевого состояния, с течением времени непрерывно увеличивается
• радиус кривизны меняется периодически, то есть Вселенная возвращается в сингулярное состояние, превращаясь в точку, потом из этого состояния увеличивает свой радиус, далее снова, обращается в точку, уменьшив радиус кривизны и так бесконечное количество раз.

Следствием расширения пространства Вселенной является разбегание галактик, наблюдаемое учеными. В результате такого расширения увеличиваются все расстояния во Вселенной.

Э. Хаббл доказал, что галактики разбегаются друг от друга со скоростью, которая постоянно увеличивается, что позволило прийти к выводу о расширении самой Вселенной. Следует иметь в виду, что расширяющаяся Вселенная является изменяющимся миром, которому характерно наличие своей истории, и который имеет начало и конец.

Оценить время, на протяжении которого осуществляется процесс расширения Вселенной, позволяет постоянная Хаббла. Согласно этому, это время составляет не менее 10 миллиардов лет, но не более 19 миллиардов лет, наиболее вероятным временем существования расширяющейся Вселенной считается приблизительно 15 миллиардов лет, то есть таким является примерный возраст нашей Вселенной.

Теория Фридмана является приближенной, имеет свои границы применимости – так же, как и любая другая научная концепция. Использование этой концепции в области очень малых пространственно-временных масштабов невозможно ввиду того, что ею не учитываются квантовые эффекты. В данном случае космологическая модель расширяющейся Вселенной дает парадоксальные результаты, к примеру, вывод, согласно которому Вселенная возникла из безразмерной точки, то есть из ничего.

Существует представление о произошедшем примерно 12-18 миллиардов лет назад Большом взрыве. Это представление является составной частью модели расширяющейся Вселенной. Концепцию Большого взрыва из некого «первобытного атома» впервые предложил Дж. Лемер. Данная концепция не представляет научного интереса, являясь лишь неотъемлемой частью истории развития представления о происхождении Вселенной. Однако, в современную картину мира вошла идея о первоначальном взрывном движении материи и ее последующем эволюционном развитии.

Источник

Укажите ученых заложивших фундамент космологической модели расширяющейся вселенной изображение

Модель Вселенной Эйнштейна стала первой космологической моделью, базирующейся на выводах общей теории относительно сти. Это связано с тем, что именно тяготение определяет взаимо действие масс на больших расстояниях. Поэтому теоретическим ядром современной космологии выступает теория тяготения — общая теория относительности. Эйнштейн допускал в своей космоло гической модели наличие некой гипотетической отталкивающей силы, которая должна была обеспечить стационарность, неизмен ность Вселенной. Однако последующее развитие естествознания внесло существенные коррективы в это представление.

Пять лет спустя, в 1922 г., советский физик и математик А. Фридман на основе строгих расчетов показал, что Вселенная Эйнштейна не может быть стационарной, неизменной. При этом Фридман опирался на сформулированный им космологический принцип, который строится на двух предположениях: об изотропности и однородности Вселенной. Изотропность Вселенной пони мается как отсутствие выделенных направлений, одинаковость Все ленной по всем направлениям. Однородность Вселенной понимает ся как одинаковость всех точек Вселенной: мы можем проводить наблюдения в любой из них и везде увидим изотропную Вселенную.

Фридман на основе космологического принципа доказал, что уравнения Эйнштейна имеют и другие, нестационарные решения, согласно которым Вселенная может либо расширяться, либо сжи маться. При этом речь шла о расширении самого пространства, т.е. об увеличении всех расстояний мира. Вселенная Фридмана напоминала раздувающийся мыльный пузырь, у которого и радиус, и площадь поверхности непрерывно увеличиваются.

Первоначально модель расширяющейся Вселенной носила гипотетический характер и не имела эмпирического подтверждения. Однако в 1929 г. американский астроном Э. Хаббл обнаружил эф фект «красного смещения» спектральных линий (смещение линий к красному концу спектра). Это было истолковано как следствие эффекта Допплера — изменение частоты колебаний или длины волн из-за движения источника волн и наблюдателя по отношению друг к другу. «Красное смещение» было объяснено как следствие удале ния галактик друг от друга со скоростью, возрастающей с расстоянием. Согласно последним измерениям увеличение скорости расшире ния составляет примерно 55 км/с на каждый миллион парсек.

В результате своих наблюдений Хаббл обосновал представление, что Вселенная — это мир галактик, что наша Галактика — не един ственная в ней, что существует множество галактик, разделенных между собой огромными расстояниями. Вместе с тем Хаббл пришел к выводу, что межгалактические расстояния не остаются постоянными, а увеличиваются. Таким образом, в естествознании появи лась концепция расширяющейся Вселенной.

Какое же будущее ждет нашу Вселенную? Фридман предложил три модели развития Вселенной.

В первой модели Вселенная расширяется медленно для того, что бы в силу гравитационного притяжения между различными галактиками расширение Вселенной замедлялось и в конце концов пре кращалось. После этого Вселенная начинала сжиматься. В этой мо дели пространство искривляется, замыкаясь на себя, образуя сферу.

Во второй модели Вселенная расширялась бесконечно, а про странство искривлено как поверхность седла и при этом бесконечно.

В третьей модели Фридмана пространство плоское и тоже бес конечное.

По какому из этих трех вариантов идет эволюция Вселенной, зависит от отношения гравитационной энергии к кинетической энергии разлетающегося вещества.

Если кинетическая энергия разлета вещества преобладает над гравитационной энергией, препятствующей разлету, то силы тяго тения не остановят разбегания галактик, и расширение Вселенной будет носить необратимый характер. Этот вариант динамичной мо дели Вселенной называют открытой Вселенной.

Если же преобладает гравитационное взаимодействие, то темп расширения со временем замедлится до полной остановки, после чего начнется сжатие вещества вплоть до возврата Вселенной в ис ходное состояние сингулярности (точечный объем с бесконечно большой плотностью). Такой вариант модели назван осциллирую щей, или закрытой, Вселенной.

В граничном случае, когда силы гравитации точно равны энер гии разлета вещества, расширение не прекратится, но его скорость со временем будет стремиться к нулю. Через несколько десятков миллиардов лет после начала расширения Вселенной наступит со стояние, которое можно назвать квазистационарным. Теоретически возможна и пульсация Вселенной.

Когда Э. Хаббл показал, что далекие галактики разбегаются друг от друга со все возрастающей скоростью, был сделан однозначный вывод о том, что наша Вселенная расширяется. Но расширяющаяся Вселенная — это изменяющаяся Все ленная, мир со всей своей историей, имеющий начало и конец. Постоянная Хаббла позволяет оценить время, в течение которого продолжается процесс расширения Вселенной. Получается, что оно не менее 10 млрд. и не более 19 млрд. лет. Наиболее вероятным вре менем существования расширяющейся Вселенной считают 15 млрд. лет. Таков приблизительный возраст нашей Вселенной.

Источник

Тест. Строение и эволюция Вселенной

Список вопросов теста

Вопрос 1

Раздел астрономии, изучающий свойства, строение и эволюцию Вселенной в целом.

Вопрос 2

Варианты ответов

• совокупность наблюдаемых галактик всех типов.
• совокупность наблюдаемых скоплений галактик всех типов.
• межгалактическая среда.
• совокупность наблюдаемых галактик всех типов и их скоплений, а также межгалактической среды.

Вопрос 3

Первая научно обоснованная космологическая модель Вселенной.

Варианты ответов

• Геоцентрическая система мира Аристотеля — Птолемея.
• Геоцентрическая система мира Коперника.
• Космологическая модель древних индийцев, в которой земля покоится на трёх слонах, которые стоят на спине черепахи, плывущей в безграничном космосе.
• Модель горячей Вселенной.
• ΛCDM модель.

Вопрос 4

О чём свидетельствует красное смещение в спектрах галактик?

Варианты ответов

• Вселенная расширяется
• Вселенная стационарна
• Вселенная нестационарна
• Вселенная сжимается
• Вселенная расширяется с ускорением

Вопрос 5

Укажите учёных, заложивших фундамент космологической модели расширяющейся Вселенной.

Варианты ответов

• А. Эйнштейн
• А. Фридман
• Г. Гамов
• Ж. Леметр
• Э. Хаббл

Вопрос 6

Сравнение смещений спектральных линий в различных частях одной и той же галактики показывает, что эти смещения неодинаковы по величине. Что из этого следует?

Варианты ответов

• Различные части галактики имеют разные скорости.
• Галактика вращается.
• Галактика удаляется от нас с некоторым постоянным ускорением.
• Распределение вещества в галактике является неоднородным.

Вопрос 7

Состояние Вселенной в определённый момент времени в прошлом, продолжавшееся от 0 до 10 -43 секунд.

Вопрос 8

Современная космологическая модель строения Вселенной предполагает, что она на 68,3 % состоит из . на 26,8 % из . оставшиеся 4,9 % занимает . Вставьте пропущенные слова, указав их правильный порядок.

Варианты ответов

• тёмная энергия
• тёмная материя
• барионная материя

Вопрос 9

Как в астрономии называются объекты, светимость которых заранее известна.

Источник

Тест. Основы современной космологии

Список вопросов теста

Вопрос 1

Раздел астрономии, изучающий свойства, строение и эволюцию Вселенной в целом.

Вопрос 2

Варианты ответов

• совокупность наблюдаемых галактик всех типов.
• совокупность наблюдаемых скоплений галактик всех типов.
• межгалактическая среда.
• совокупность наблюдаемых галактик всех типов и их скоплений, а также межгалактической среды.

Вопрос 3

Первая научно обоснованная космологическая модель Вселенной.

Варианты ответов

• Геоцентрическая система мира Аристотеля — Птолемея.
• Геоцентрическая система мира Коперника.
• Космологическая модель древних индийцев, в которой земля покоится на трёх слонах, которые стоят на спине черепахи, плывущей в безграничном космосе.
• Модель горячей Вселенной.
• ΛCDM модель.

Вопрос 4

О чём свидетельствует красное смещение в спектрах галактик?

Варианты ответов

• Вселенная расширяется
• Вселенная стационарна
• Вселенная нестационарна
• Вселенная сжимается
• Вселенная расширяется с ускорением

Вопрос 5

Укажите учёных, заложивших фундамент космологической модели расширяющейся Вселенной.

Варианты ответов

• А. Эйнштей
• А. Фридман
• Г. Гамов
• Ж. Леметр
• Э. Хаббл

Вопрос 6

Сравнение смещений спектральных линий в различных частях одной и той же галактики показывает, что эти смещения неодинаковы по величине. Что из этого следует?

Варианты ответов

• Различные части галактики имеют разные скорости.
• Галактика вращается.
• Галактика удаляется от нас с некоторым постоянным ускорением.
• распределение вещества в галактике является неоднородным.

Вопрос 7

Состояние Вселенной в определённый момент времени в прошлом, продолжавшееся от 0 до 10-43 секунд.

Вопрос 8

Современная космологическая модель строения Вселенной предполагает, что она на 68,3 % состоит из . на 26,8 % из . оставшиеся 4,9 % занимает . Вставьте пропущенные слова

Варианты ответов

• тёмная энергия
• тёмная материя
• барионная материя
• газа и пыли
• межзвёздного вещества

Вопрос 9

Как в астрономии называются объекты, светимость которых заранее известна.

Источник