Модели будущего Вселенной

    Каково же будущее Вселенной? Многие выдающиеся ученые ХХ века неоднократно задавались этим вопросом.

    В 1917 г. А. Эйнштейн выступил с гипотезой о конечной, но безграничной Вселенной. Суть данной гипотезы была в следующем: предположим, что вещество, составляющее планеты, звез­ды и звездные системы, равномерно рассеяно по всему миро­вому пространству. Тем самым мы допускаем, что Вселенная всюду однородна и к тому же изотропна, то есть во всех на­правлениях имеет одинаковые свойства. Будем считать, что средняя плотность вещества во Вселенной выше так называе­мой критической плотности. Если все эти требования соблю­дены, мировое пространство, как это доказал Эйнштейн, замк­нуто и представляет собой четырехмерную сферу. Объем та­кой Вселенной может быть выражен, хотя и очень большим, но все же конечным числом кубометров. В принципе, возможно облететь всю замкнутую Вселенную, двигаясь все время в од­ном и том же направлении. Такое воображаемое путешествие подобно земным кругосветным путешествиям. Но конечная по объему Вселенная в то же время безгранична, как не имеет границ поверхность любой сферы. Вселенная по Эйнштейну, содержит хотя и большое, но все-таки конечное число звезд и звездных систем, а поэтому к ней фотометрический и гравита­ционный парадоксы просто неприменимы[23]. В то же время при­зрак тепловой смерти тяготеет и над Вселенной Эйнштейна - такая Вселенная, конечная в пространстве, неизбежно идет к своему концу во времени. Вечность ей не присуща.

    Пять лет спустя, в 1922 г., советский физик Александр Фридман на основании строгих расчетов показал, что Вселен­ная Эйнштейна никак не может быть стационарной, неизмен­ной, как это считал Эйнштейн. Вселенная непременно должна расширяться, причем речь идет о расширении самого про­странства, то есть об увеличении всех расстояний мира. Все­ленная Фридмана напоминала раздувающийся мыльный пу­зырь, у которого и радиус, и площадь поверхности непрерыв­но увеличиваются.

    Идея Фридмана поначалу показалась Эйнштейну слишком смелой и необоснованной. Он даже заподозрил ошибку в вы­числениях. Но, ознакомившись с ними, он публично признал, что мы живем в расширяющейся Вселенной.

    Из расчетов Фридмана вытекали три возможных следствия:

· Вселенная и ее пространство расширяются с течением времени;

· Вселенная сжимается;

· во Вселенной чередуются через большие промежутки времени циклы сжатия и расширения.

    Доказательства в пользу модели расширяющейся Вселен­ной были получены в 1926 г., когда американский астроном Э. Хаббл открыл при исследовании спектров далеких галактик (существование которых было доказано в 1923 г. тем же Хабблом) красное смещение спектральных линий (смещение линий к красному концу спектра), что было истолковано как следст­вие эффекта Доплера (изменение частоты колебаний или дли­ны волн из-за движения источника излучения и наблюдателя по отношению друг к другу) - удаление этих галактик друг от друга со скоростью, которая возрастает с расстоянием. По по­следним измерениям, это увеличение скорости расширения со­ставляет примерно 55 км/с на каждый миллион парсек. После этого открытия вывод Фридмана о нестационарности Вселен­ной получил подтверждение и в космологии утвердилась мо­дель расширяющейся Вселенной[24].

    Наблюдаемое нами разбегание галактик есть следствие расширения всего пространства замкнутой конечной Вселен­ной. При таком расширении пространства все расстояния во Вселенной увеличиваются подобно тому, как растут расстоя­ния между пылинками на поверхности раздувающего­ся мыльного пузыря. Каждую из таких пылинок, как и каж­дую из галактик, можно с полным правом считать центром расширения.

    Дальнейшее развитие модель расширяющейся Вселенной получила в послевоенные годы и особенно в последние десяти­летия благодаря исследованиям известных отечественных кос­мологов Зельдовича и Новикова. Уточнены величины, харак­теризующие скорость расширения Вселенной, рассмотрены различные варианты моделей Вселенной в зависимости от средней плотности вещества в мировом пространстве, доста­точно подробно намечен ход эволюции Вселенной от момента начала ее расширения[25].

    Какое же будущее ждет нашу Вселенную? Мы уже упоми­нали, что расчеты Фридмана допускали три варианта развития событий. По какому из них идет эволюция Вселенной, зависит от отношения гравитационной энергии к кинетической энер­гии разлетающегося вещества. Это отношение можно свести к отношению плотности вещества во Вселенной к критической плотности вещества, которую мы уже упоминали.

    Если кинетическая энергия разлета вещества преобладает над гравитационной энергией, препятствующей разлету, то силы тяготения не остановят разбегания галактик и расшире­ние Вселенной носит необратимый характер. Этот вариант динамичной модели 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 исходное состояние сингулярности (точечный объем с бесконечно боль­шой плотностью), затем произойдет новый взрыв.

     Для наблюдателя сигналом перехода от расширения к сжатию станет смена красного смещения линий химических элементов в спектрах удаленных галактик на фио­летовое смещение. Такой вариант модели назван «закрытой Вселенной».

    В случае, когда силы гравитации точно равны ки­нетическим силам, то есть когда расширение не пре­кратится, но его скорость со временем будет стремиться к ну­лю. Через несколько десятков миллиардов лет после начала расширения Вселенной наступит состояние, которое можно назвать квазистационарным. Теоретически возможна и пуль­сация Вселенной.

    Возникает естественный вопрос: какой из трех вариантов реализуется в нашей Вселенной? Ответ на него остается за наблюдательной астрономией, которая должна оценить со­временную среднюю плотность вещества во Вселенной и уточнить значение постоянной Хаббла (скорость расширения галактик). Пока надежные оценки этих величин отсутствуют. На основании современных данных создается впечатление, что средняя плотность вещества во Вселенной близка к кри­тическому значению, она либо немного больше, либо немно­го меньше. Но от этого «немного» зависит будущее Вселен­ной, правда, весьма отдаленное. Постоянная Хаббла поз­воляет оценить время, в течение которого продолжается про­цесс расширения Вселенной. Получается, что оно не мень­ше 10 млрд. и не более 19 млрд. лет. Наиболее вероятным вре­менем существования расширяющейся Вселенной считают 15 млрд. лет[26].

Из всех вышеперечисленных и тех доказательств, которые не вошли в реферат из-за своей громоздкости и математическо-физической сложности можно с уверенностью сделать вывод: Вселенная эволюционирует, бурные процессы происходили в прошлом, происходят сейчас и будут происходить в будущем.

III. Заключение.

    Вселенная развивается и в наше время. В спиральных галактиках рождаются и умирают звезды. Вселенная продолжает расширяться…

    Мы знаем строение Вселенной в огромном объеме пространства, для пересечения которого свету требуются миллиарды лет. Но пытливая мысль человека стремится проникнуть дальше. Что лежит за границами наблюдаемой области мира? Бесконечна ли Вселенная по объему? И её расширение - почему оно началось и будет ли оно всегда продолжаться в будущем? А каково происхождение «скрытой» массы? И наконец, как зародилась разумная жизнь во Вселенной?

    Есть ли она ещё где-нибудь кроме нашей планеты? Окончательные и полные ответы на эти вопросы пока отсутствуют.

    Вселенная неисчерпаема. Неутомима и жажда знания, заставляющая людей задавать всё новые и новые вопросы о мире и настойчиво искать ответы на них.

    Наши дни с полным основанием называют золотым веком астрофизики - замечательные и чаще всего неожиданные открытия в мире звезд следуют сейчас одно за другим. Мы живем в эпоху поразительных научных открытий и великих свершений. Самые невероятные фантазии неожиданно быстро реализуются. С давних пор люди мечтали разгадать тайны Галактик, разбросанных в беспредельных просторах Вселенной. Приходится только поражаться, как быстро наука выдвигает различные гипотезы и тут же их опровергает. Однако астрономия не стоит на месте: появляются новые способы наблюдения, модернизируются старые. С изобретением радиотелескопов, например, астрономы могут «заглянуть» на расстояния, которые еще в 40-x. годах ХХ столетия казались недоступными. Однако надо себе ясно представить огромную величину этого пути и те колоссальные трудности, с которыми еще предстоит встретиться на пути к звездам.

    Изучение Вселенной, даже только известной нам её части является грандиозной задачей. Чтобы получить те сведения, которыми располагают современные ученые, понадобились труды множества поколений.

    Вселенная бесконечна во времени и пространстве. Каждая частичка Вселенной имеет свое начало и конец, как во времени, так и в пространстве, но вся Вселенная бесконечна и вечна так, как она является вечно самодвижущейся материей.

    Вселенная - это всё существующее. От мельчайших пылинок и атомов до огромных скоплений вещества звездных миров и звездных систем.

 

 

Список использованной литературы:

 

1. Губарев В.Г. Мечта о Вселенной: Судьба науки и ученых в России. Корпорация "Сомбра", 2002. - 608 с.         

2. Дорофеева В.А., Макалкин А.Б. Эволюция ранней Солнечной системы: Космохимические и физические аспекты. Едиториал УРСС,2004.-264 с.

3. Дубкова С.И. Волшебный мир звезд: Энциклопедия тайн и загадок Вселенной. Белый Город, 2008. - 224 с.         

4. Зигуненко С.Н. 1000 загадок Вселенной: Ответы на все вопросы о Вселенной. М: АСТ/Астрель, 2001. - 304 с.

5. Иванов Б.П. Физическая модель Вселенной. М.: Политехника, 2000.-312 с.         

6. Космохимические и физические аспекты. Едиториал УРСС, 2004. - 264 с.         

7. Палумбо А. Молчание Бога в языке Вселенной (пер. с итал. Миронова В.). М.: АСТ Астрель, 2004. - 192 с.         

8. Поляков В.А. История Вечности: Эволюция планеты и человечества: Универсалии бытия. Изд. 2-е, перераб., Амрита-Русь, 2005. - 272 с.         

9. Саган К. Космос: Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации (пер. с англ.

Сергеева А.Г.) М.: Новая эврика, 2006. - 525 с.          

10. Спенс П. Вселенная: Галактики, звезды, планеты и их спутники, астероиды, метеориты и кометы; Наши представления о начале Вселенной и о том, как она устроена и др. Мини-энциклопедия. М: Астрель, 2005. - 192 с.     11. Успенский П.Д. Новая модель Вселенной. М.: АСТ Астрель, 2007. - 560 с.         

12. Хофельманн К. 1000 катастроф Вселенной (пер. с нем. Шестакова Ю.). М.: Олимп, АСТ, 2001. - 208 с.         

 

[1] Определение А.Л. Зельманова (1913-1987).

[2] Здесь: совокупность накопленных теорретических положений о строении вещества и структуре Вселенной.

[3] Саган К. Космос: Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации (пер. с англ. Сергеева А.Г.). М.: Новая эврика, 2006. - с. 132.

[4] Там же, с. 187.

[5] Там же, с. 191.

[6] Успенский П.Д. Новая модель Вселенной. М.: АСТ Астрель, 2007. - с.260

[7] Там же, с. 385.

[8] Там же, с. 397.

[9] Поляков В.А. История Вечности: Эволюция планеты и человечества: Универсалии бытия. Изд. 2-е, перераб.,  Амрита-Русь, 2005. - с. 172

 

[10] Саган К. Космос: Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации (пер. с англ. Сергеева А.Г.)

М.: Новая эврика, 2006. - с. 415

[11] Губарев В.Г.Мечта о Вселенной: Судьба науки и ученых в России. Корпорация "Сомбра", 2002. -с. 213

[12] Там же, с. 297.

[13] Хофельманн К. 1000 катастроф Вселенной (пер. с нем. Шестакова Ю.). М.: Олимп, АСТ, 2001. - с. 87

 

[14] Дорофеева В.А.,Макалкин А.Б. Эволюция ранней Солнечной системы: Космохимические и физические аспекты. Едиториал УРСС, 2004. - с. 134

[15] Палумбо А. Молчание Бога в языке Вселенной (пер. с итал. Миронова В.).  М.: АСТ Астрель, 2004. - с. 62

 

[16] Спенс П. Вселенная: Галактики, звезды, планеты и их спутники, астероиды, метеориты и кометы; Наши представления о начале Вселенной и о том, как она устроена и др. Мини-энциклопедия. М: Астрель, 2005. - с. 92

[17] Дорофеева В.А.,Макалкин А.Б. Эволюция ранней Солнечной системы: Космохимические и физические аспекты. Едиториал УРСС, 2004. - с. 212

 

[18] Дорофеева В.А.,Макалкин А.Б. Эволюция ранней Солнечной системы: Космохимические и физические аспекты. Едиториал УРСС, 2004. - с. 108

[19] Там же, с. 117.

[20] Спенс П. Вселенная: Галактики, звезды, планеты и их спутники, астероиды, метеориты и кометы; Наши представления о начале Вселенной и о том, как она устроена и др. Мини-энциклопедия. М: Астрель, 2005. - с. 112

[21] Там же, с. 205.

[22] Зигуненко С.Н. 1000 загадок Вселенной: Ответы на все вопросы о Вселенной. М: АСТ/Астрель, 2001. - с. 224

 

[23] Саган К. Космос: Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации (пер. с англ. Сергеева А.Г.)

М.: Новая эврика, 2006. - с. 485

[24] Губарев В.Г.Мечта о Вселенной: Судьба науки и ученых в России. Корпорация "Сомбра", 2002. -с. 243

[25] Там же, с. 251.

[26] Иванов Б.П. Физическая модель Вселенной.  М.: Политехника, 2000. - с 299.