Курсовая Космологические модели Вселенной

Содержание
Введение. 3
Глава I. Космологические модели Вселенной. 5
Путь человека во Вселенную.. 9
Глава II. Модели эволюции Вселенной. 15
2.1. Эволюция Вселенной после Большого Взрыва. 15
2.1.1. Адронная эра. 15
2.1.2. Лептонная эра. 16
2.1.3. Фотонная эра или эра излучения. 17
2.1.4. Звездная эра. 18
2.2. Рождение сверхгалактик и скоплений галактик в результате Большого Взрыва 21
2.3. Открытие межзвездного вещества. 23
Заключение. 25
Список литературы.. 27


Под Вселенной мы понимаем материальный мир, рассматриваемый с астрономической точки зрения. Космология – это физическое учение о Вселенной как целом, включающее в себя теорию всего охваченного астрономическими наблюдениями мира как части Вселенной. Во Вселенной медленно происходят изменения, носящие необратимый характер, например ее расширение. Наблюдаемую часть Вселенной обычно называют Метагалактикой. Метагалактику составляют различные наблюдаемые структурные элементы: галактики, звезды, сверхновые, квазары и т.д. Размеры Метагалактики ограничены нашими возможностями наблюдений и в настоящее время приняты равными 1026 м. Ясно, что понятие размеров Вселенной весьма условно: реальная Вселенная безгранична и нигде не кончается. Изотропность Метагалактики доказывается наблюдениями реликтового излучения. Реликтовое излучение одинаково по всем направлениям.
На протяжении всей истории земной цивилизации люди всегда интересовались устройством Большого Мира. Свою земную жизнь они пытались налаживать по небесному образцу. Некоторые древние «небесные образцы» были намного живее и законченнее, чем нынешние общепризнанные модели Вселенной. Знания об истинах высшего порядка обычно хранились группой посвященных и никогда не предавались «широкой гласности» во всей полноте. Массового народного сознания эти знания достигали в «обработанном» специальным образом виде. Сказания и былины, притчи и сказки – образцы такой спецобработки. В таком виде эти знания прочно сохраняются и изустно передаются на протяжении тысячелетий. Память о «небесном происхождении» прообразов сказочных героев и персонажей иногда полностью стирается из дневного сознания.
Целью данной курсовой работы является анализ современной космологической модели, ее содержания, основных элементов, сравнительного анализа.
Новизна исследование: исследование производится при помощи современных литературных источников.
Практическая значимость основана на возможности использования материалов темы при чтении лекций по соответствующему курсу.
Задачи:
1. Провести отбор литературы по данной тематике.
2. Рассмотреть космологические модели Вселенной.
3. Проанализировать модели эволюции Вселенной.
Предмет исследования: анализ современной космологической модели, ее содержания, основных элементов, сравнительного анализа.
Объект исследования: особенности современной космологической модели, ее содержания, основных элементов, сравнительного анализа.


Современная космология рассматривает в качестве одного из наиболее вероятных сценариев эволюции Вселенной, в рамках которого удается решить большинство космологических проблем, сценарий, включающий инфляционную стадию. Основная идея инфляционной теории состоит в том, что расширение Вселенной и весь последующий ход ее эволюции рассматриваются из состояния, когда вся материя была представлена только физическим вакуумом. Вакуум нашей Вселенной обладает вполне конкретными свойствами, определившими характер взаимодействий, специфику явлений, протекающих в нашем мире, размерность пространства, в котором мы живем. Возможно, наша Вселенная - это лишь мини-Вселенная, обитаемый островок, на котором возникла жизнь нашего типа. Инфляция (от лат. inflatio) означает «вздутие». Инфляционная стадия предполагает процесс вздутия Вселенной. При этом вакуум той эпохи Вселенной - «ложный» вакуум. Он отличается от истинного вакуума (считается, что истинный вакуум - это состояние с наинизшей энергией) тем, что обладает огромной энергией. Квантовая природа наделяет «ложный» вакуум стремлением к гравитационному отталкиванию, обеспечивающему его раздувание. Этот «ложный» вакуум представляет собой симметричное, но энергетически невыгодное, нестабильное состояние, что на языке физики означает стремление его к распаду. Эволюция Вселенной предстает в контексте инфляционной теории как синергетический самоорганизующийся процесс. Если встать на точку зрения модели Вселенной как замкнутой системы, то процессы самоорганизации могут быть рассмотрены в ней как взаимодействие двух открытых подсистем - физического вакуума и всевозможных микрочастиц и квантов полей. Считается, что в процессе расширения из вакуумного суперсимметричного состояния Вселенная разогрелась до «большого взрыва». Дальнейший ход ее истории пролегал через критические точки - точки бифуркации, в которых происходили спонтанные нарушения симметрии исходного вакуума. В эти моменты энергия из вакуума перекачивалась в энергию тех частиц и полей, которые из вакуума же и рождались. Причем ход этой эволюции, выбор путей дальнейшего развития в моменты бифуркаций оказался именно таким, что

в результате появилась жизнь нашего типа.
Противопоставление между двумя видами материи, изучаемых физикой, между веществом и полем, выливается в противопоставление между бозе-частицами и ферми-частицами. Предполагается в рамках моделей Суперобъединения, что это различие проявилось во вполне определенный момент в процессе эволюции Вселенной через 10-43 секунд с момента взрыва, когда температура упала ниже критического значения Т1 =1019ГэВ. То есть при температуре ниже Т1 проявляется различие видов материи по спинам; при температурах выше Т это различие должно сниматься. При температурах, больших Т1, предполагается такое состояние материи, которое совпадало бы с понятием единого суперполя, рассматриваемого как целое, в котором моменты его дальнейшего развития еще не вычленены, вследствие чего все возможные в будущем взаимодействия представляют собой одно. По достижении Т1 и ниже, можно констатировать разделение согласно классической терминологии, материи на вещество и поле соответственно по спинам. Иными словами, происходит саморасчленение единой субстанции на две противоположности - вещество и поле, а также расчленение единого суперполя единого взаимодействия на два - гравитационное и единое взаимодействие Великого объединения.
Следующий этап в эволюции Вселенной - это симметрия Великого объединения, симметрия между различными частицами с полуцелыми спинами. Речь здесь идет о тождестве между кварками и лептонами. При температурах, больших второго критического значения температуры (следующей точки бифуркации в эволюции) Т2 за счет существования квантов поля Великого объединения Х-бозонов, способных превращать кварки в пептоны, и наоборот, различие между цветными кварками и бесцветными лептонами нивелируется.
Однако при достижении Т2 = 1015ГэВ примерно через 10-35 секунд с момента взрыва происходит спонтанное нарушение симметрии вакуума, вследствие чего Х-бозоны приобретают массу, и симметрия Великого объединения нарушается до симметрии SU(3), отвечающей сильным взаимодействиям, и симметрии SU(2) - U(1), отвечающей электрослабым взаимодействиям. Это момент самодвижения Вселенной, в которой проявляется такая качественная определенность у кварков, как цветовой заряд, что приводит к различному поведению кварков и лептонов в последующие эпохи. Вселенная представляет собой в период после второй критической точки кварк-тлюонный мешок; другим аспектом этого момента является симметрия между электромагнитным и слабым взаимодействиями. Именно на этом витке в истории Вселенной происходят несимметричные распады массивных Х-бозонов, при этом частиц вещества рождается немного больше, чем частиц антивещества. Впоследствии вещество аннигилирует с антивеществом, превращаясь в Y-кванты. Избыток вещества и составит в последующем строительный материал, из которого рождаются звезды, звездные скопления и галактики. Так что наша Вселенная оказывается построенной из вещества. Но при этом она заполнена реликтовым излучением, возникшим вследствие аннигиляции вещества и антивещества. Существование реликтового излучения было предсказано еще в 1948 году Г. Гамовым, Р. Алъфером и Р. Херманом на основании фридмановской модели эволюции Вселенной. В 1964 году американскими радиоастрономами А. Пензиасом и Р. Вилсоном был зарегистрирован радиошум, который оказался шумом, соответствующим реликтовому излучению. Излучение это должно было выжить в процессе расширения Вселенной, вследствие которого температура его должна была постепенно понижаться и на сегодняшний день составлять примерно 3 градуса Кельвина.


Целью данной курсовой работы выступал анализ современной космологической модели, ее содержания, основных элементов, сравнительного анализа.
Были реализованы следующее задачи:
1. Провести отбор литературы по данной тематике.
2. Рассмотреть космологические модели Вселенной.
3. Проанализировать модели эволюции Вселенной.
И в заключение необходимо отметить, что в 1929 г. Хаббл открыл замечательную закономерность которая была названная «законом Хаббла» или «закон красного смещения»: линии галактик смещенных к красному концу, причем смещение тем больше, чем дальше находится галактика.
Объяснив красные смещения эффектом Доплера. Ученые пришли к выводу о том, что расстояние между нашей и другими галактиками непрерывно увеличивается. Хотя безусловно галактики не разлетаются во все стороны от нашей галактики, которая не занимает никакого особого положения в метагалактике, а происходит взаимное удаление всех галактик. Следовательно, Метагалактика не стационарна.
Открытие расширения метагалактики свидетельствует о том, что в прошлом метагалактика была не такой как сейчас и иной станет в будущем, т.е. метагалактика эволюционирует.
Мы живем в расширяющейся Метагалактики; расширение метагалактики проявляется только на уровне скоплений и сверхскоплений галактик. Метагалактика имеет одну особенность: не существует центра, от которого разбегаются галактики. Удалось вычислить промежуток времени с начала расширения метагалактики.
Промежуток расширения равен 20-13 млрд. лет. Расширение метагалактики является самым грандиозным из известных в настоящие время явлений природы.


1. Вернадский В.И. Размышления натуралистам, 1977 г., стр. 313
2. Гельмгольц Г. О сохранении сил. М., 1992. С. 15.
3. Горелов А.А. Концепции современного естествознания М., 1997 г., стр. 208
4. Демин В.Н., Селезнев В.П. К звездам быстрее света. Русский космизм вчера, сегодня, завтра М., 1996 г., стр. 217 /
5. Дубнищева Т.И. Концепции современного естествознания Новосибирск, 1997 г., стр. 832
6. Звезды извездныесистемы // Под ред. Д.Я. Мартынова М., 1981 г.
7. Ландау ЛД Статистическая физика. М., 1994. С. 46.
8. Левитт И. За пределами известного мира: от белых карликовдо квазаров, 1978 г.
9. Майер Р. Закон сохранения и превращения энергии. Четыре исследования 1841-1851 гг. М.-Л., 1993. С. 93-94.
10. Пригожий И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. – М., 1999. С. 308.
11. Фен. Дж. Машины. Энергия. Энтропия. М.,1996. С. 104.
12. Философия русского космизма М., 1996 г., стр. 458
13. Эйнштейн А., Инфельд Л. Эволюция физики. М., 1995. С. 39.