Modern kozmológiai modellek a világegyetem - studopediya
A klasszikus elmélet a tudomány volt egy egyensúlyi állapot univerzum, amely szerint az univerzum mindig is körülbelül ugyanaz, mint most. Csillagászat statikus: tanulmányozzák a mozgás a bolygók és üstökösök, le a csillagok, létrehozta az osztályozás. A kérdés, hogy az evolúció a világegyetem nem kerül veszélybe.
Klasszikus newtoni kozmológia alapját a következő elvek alapján:
- térben és időben a világegyetem abszolút, nem függ az anyagi tárgyak folyamatot;
- térben és időben végtelen metrikailag;
- térben és időben homogén és izotróp;
- Az univerzum helyhez kötött, nem szenved evolúció.
Módosíthatja adott térben rendszer, de nem a világ egészére.
Modern kozmológiai modell a világegyetem alapuló általános relativitáselmélet A. Einstein, amely szerint a tér és idő tulajdonságai határozzák meg a gravitációs tömegeloszlás az univerzumban.
Modern kozmológia modelleket épít az univerzum alapján alapegyenletének gravitáció kivont Einstein az általános relativitáselmélet. Az egyenlet Einstein gravitáció nem egy, hanem sok megoldás, és ez annak köszönhető, hogy a jelenléte sok kozmológiai modellek az univerzumban.
Az első modell által kifejlesztett Einstein 1917 E modell szerint, az univerzum külső tér homogén és izotróp szilárd anyag, átlagosan egyenletesen oszlik el, akkor a gravitációs vonzása a tömegek ellensúlyozta egy univerzális kozmológiai taszítás. Einstein modell stacionárius jellegű, a tulajdonságok, amelyek a tér tekinteni függetlenül az idő. Fennállása alatt a világegyetem végtelen, azaz azt sem kezdete, sem vége, és a tér határtalan, de természetesen.
Az univerzum Einstein modell stacionárius, végtelen idő és végtelen térben, hanem egy véges méretű. Ez a modell, miközben összhangban van az összes ismert tényeket. Az univerzum Einstein tér véges: van egy véges méretű, de ez nincsenek határai. Ebben a modellben a térbeli térfogat a világegyetem véges, de nincsenek határai. A tér az univerzum nem végtelenül meghosszabbítható minden irányban, és zárva is. Csakúgy, mint a gömb felülete lehetővé tenni, hogy „kerek a világ” utazás: küldő bármely irányba jel, egy idő után, akkor előfordulhat, hogy vissza az ellenkező oldalon.
A kombináció a végtelenben, és ugyanabban az időben természetesen lehet példája mutatja a labdát. A kétdimenziós lény, amely valószínűleg mozogni csak a gömb felülete, akkor nincsenek határai, ugyanakkor a méret a labda felszínének véges. A méretei a labdát nőhet, csökkenhet, pulzus, míg a másik vége.
Ez most úgy egy megbízható megfigyelési tény izotróp és homogén univerzumban. Így elvonni egy kisméretű (szemben az összes megfigyelhető univerzum) heterogenitás, amely abban nyilvánul meg létezését galaxisok és klaszterek. Homogén és izotróp univerzumban kell értelmezni, amely nagyobb léptékben. Hubble felfedezte, hogy a galaxisok száma arányos a távolság nekik, hogy van, annak ellenére, hogy a helyi inhomogenitásokhoz a galaxisban, intergalaktikus térben minden csillaghalmazok és galaxisok közel egységes állam szerkezete az univerzumban.
Mindkét irányban érzékeli nyilvánvaló eltérések egységes nagyszabású. Ez nagy egységesség nem zárja ki strukturált formában galaxisok. Más szavakkal, az Univerzum homogén nagy mennyiségben és kis heterogén. A döntő érv az homogén, izotróp univerzum izotrópiájára a mikrohullámú háttérsugárzás a forró univerzum megfigyelt a Földön ebben az időben. sugárzás izotropiája jelzi azonos feltételek különböző irányokban tőlünk.
1917-ben a holland csillagász de Sitter javasolt egy másik modell yavlyayushuyusya döntést az egyenletek a gravitáció. A döntést már nem rögzített, volt egyfajta kozmológiai közötti taszítás tömegek, kérve, hogy távolítsa el őket egymástól, és feloldja az egész rendszert. A tendencia az expanziós észrevehetővé válik csak nagy távolságok.
Modern kozmológia egy hatalmas, gyorsan fejlődő tudományterület. Ennek elméleti alapja annak kozmológiai modellek szovjet matematikus A.Fridmana és megfigyeléses alapon
- a nyitás az amerikai csillagász Hubble vörös eltolódás a spektrumok galaxisok.
1922-ben, matematikus és geofizikus Friedmann elutasította a posztulátum álló világegyetem és adott elfogadta jelenleg megoldás a kozmológiai probléma. Friedman bebizonyította, hogy a világegyetem tele van gravitáló anyagot nem lehet rögzíteni, és meg kell időszakonként megnyújtható és összehúzható.
Számos megoldás Einstein egyenletek a gravitáció, amelyek jellemzik az evolúció a világegyetem. Közös jellemzője, ezek a megoldások az ötlet az izotróp és homogén világegyetem idővel. Ez a megállapítás az úgynevezett kozmológiai posztulátum.
Megoldás A.Fridmana egyenletek lehetővé teszi a három lehetőség. Ha az átlagos anyagsűrűség és a sugárzás a világegyetemben egyenlő egy kritikus értéket (10 -29 g / cm 3), a globális tér euklideszi univerzumban és ebben az esetben a végtelenségig kitágul egy kezdeti állapotban pontot. (Euklideszi -... A geometria görbületi a síkban a tér ott nulla szögek összege egy háromszög egyenlő 180 fokkal később fér csak egy párhuzamos egyenes ennek egyenes vonal). Egy ilyen modell a világegyetem úgynevezett Einstein modell - de Sitter. Az univerzum e modell nyitott és végtelen.
Ha a sűrűség kevésbé kritikus, a tér egy hiperbolikus geometria és a világegyetem is kiterjed a végtelenségig. (Lobachevskian geometria -... A pszeudo görbülete geometria a tér ott negatív szögeinek összege a háromszög kisebb, mint 180 fok később fér végtelen számú párhuzamos vonalakat a megadott). Ez a modell is nevezik, mint egy modell a világegyetem Friedman - Lemetera. Az univerzum e modell nyitott és végtelen.
Ha a sűrűség meghaladja a kritikus értéket, akkor a térnek Riemann geometria. (Riemann geometria -. Ez a geometria a pályán görbület a tér ez pozitív összege háromszög szögei nem lehet nagyobb, mint 180 fok ponton keresztül minden párhuzamos vonal ezt ..). Az univerzum ebben a modellben volt egyszer egy szuper sűrű, és elfoglalja, kis mennyiségben. Aztán elkezdett nőni, bővülő bizonyos ponton helyébe tömörítés, amely továbbra is egészen addig a pontig a kezdeti állapot. Ez az univerzum az úgynevezett pulzáló, hatálya korlátozott. Az univerzum ebben a modellben a zárt és véges.
Lemeterom megoldást javasolt, amelyben a térben egy Riemann geometria. Az univerzum ebben a modellben kitágul örökre, de van egy kvázi-statikus fázis. Universe Lemetera modell véges és zárt.
Így attól függően, a görbület a terek különböztetünk meg:
- nyitott modell az univerzum, amelyben a tér görbületét negatív vagy nulla;
- zárt modell pozitív görbület.
Mostanáig azt hitték, hogy az átlagos sűrűsége anyag a világegyetemben kevésbé kritikus, hogy több valószínű Friedman modell - Lemetera Lobachevskian geometria, azaz térben végtelen táguló univerzum negatív görbületet. A közelmúltban kapott adatok, amelyek térben van egy euklideszi geometria. De ebben az esetben a modell az univerzum fordul nyitott, akkor kitágul a világegyetem örökre.
Az univerzum tágulását tekinthető tudományosan bizonyított tény. A tanulmány a távoli galaxisok találtuk vöröseltolódás spektrális vonalak, amelyek következtében a Doppler-effektus által okozott az a tény, hogy a galaxisok távolodnak tőlünk. 1929-ben. Amerikai csillagász E.Habbl találtuk, hogy minden galaxis eltávolítjuk el sebességgel arányos a távolság nekik: U = Hr, ahol N = 17 4x10 -1 - Hubble állandó, R - távolság a Galaxy.
Így, a jelen időben van az univerzum tágulását. További fejlődése a világegyetem függ átlagos sűrűsége anyag a világegyetemben. Ha az átlagos sűrűsége nagyobb, mint a kritikus értéket, miután 30 milliárd. Years, a bővítés az univerzum megszűnik, és helyébe összehúzódás. Az általános relativitáselmélet, a kritikus sűrűség határozza meg a nagysága 10 -29 g / cm 3 és az átlagos sűrűsége a anyag a világegyetemben a modern fogalmak becsült 3x10 -31 g / cm 3, azaz Több mint 30-szer kevesebb. Ez a következtetés ellentétes a megállapított tény az euklideszi geometria az univerzum. De a meghatározása a sűrűség az anyag az Univerzumban még megbízhatatlan. A világegyetemben jelen lehet még fel nem fedezett anyagfajtái (sötét anyag, sötét energia).
A tudósok szerint a megfigyelések rendelkezésre álló mindössze 7% -a rendelkezésre álló anyag a világegyetemben. Mintegy 16% -át az anyag - egy faj számít, amelynek a létezését hitelesen bizonyított, de még nem vizsgálták. Lehet, hogy ez a tömeg a neutrínó vagy ismeretlen a tudomány részecskék vagy galaxisok. A többi - a „sötét” anyag és a „sötét” az energia, még ismeretlen a tudomány számára. Bizonyos adatok szerint a „sötét” energia lehet akár 70% -a számít.
Density geometriai szerkezetét és a jövőbeni univerzum kapcsolódnak. Ezért ahhoz, hogy következtetéseket vonjunk le a határok, végtelen az univerzum korai.