Тема 9. Современные модели строения и эволюции Вселенной и антропный принцип

 

Небулярная гипотеза Канта-Лапласа (от лат. nebula – туманность).

       Эта гипотеза впервые попыталась объяснить происхождение солнечной системы: солнце, планеты и их спутники возникли из некоторой первоначальной, бесформенной туманной массы, некогда равномерно заполнявшей мировое пространство. Под влиянием притяжения частиц образовывались отдельные скопления, сгущения, становившиеся центрами притяжения. Из одного такого центра притяжения образовалось солнце, вокруг которого частицы туманности начали двигаться по кругу. В круговых туманностях образовались зародыши планет, которые также начали вращаться вокруг своей оси. Т.о. впервые была создана развивающаяся картина мира.

 

       Солнечная система.

       В состав Солнечной системы входят: Солнце, большие планеты, их спутники, малые планеты (астероиды), кометы, метеорные потоки, отдельные метеорные тела и межпланетный газ.

       Известно, что в состав Солнечной системы входят девять больших планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Первые четыре образуют Земную группу планет: они имеют твердые поверхности и сравнительно медленно вращаются вокруг своей оси. Следующие четыре планеты принадлежат к группе планет-гигантов, названные так потому, что их диаметры в несколько раз превышают диаметр Земли. Планеты-гиганты не имеют твердой поверхности, т.к. состоят в основном из газов, больная часть их составов приходится на водород и гелий. Каждая из планет-гигантов имеет кольца, которые состоят из пыли, камней и льда. Астрономы считают, что подобные кольца – это части необразовавшихся спутников. Последняя планета – Плутон по своим физическим характеристикам относится скорее к планетам Земной группы.

       Большинство планет, кроме Меркурия и Венеры имеют спутники. Всего в настоящее время насчитывается свыше 60 спутников планет.

 

Звезды, их эволюция.

       1. Гравитационное сжатие: звезды образуются из газопылевой межзвездной среды. Под действием сил гравитации «протозвезда» сжимается и разогревается. Когда температура достигнет приблизительно 10 млн. К, внутри звезды начинается термоядерная реакция превращения водорода в гелий, и для звезды начинается новая стадия.

       2. Стационарное состояния: силы гравитации уравновешиваются давлением внутри звезды, возникшим вследствие протекания термоядерной реакции. В этом состоянии звезда может существовать долгое время. Когда водород, необходимый для термоядерной реакции, будет израсходован, наступает новый этап эволюции звезды.

       3. Красный гигант: ядро, состоящее из гелия (продукт термоядерной реакции) начинает сжиматься и, как следствие, разогреваться. Термоядерная реакция будет продолжаться на периферии, где еще сохранился водород. Размер звезды и ее светимость будут увеличиваться, звезда превращается в красный гигант. В гелиевом ядре начинается новая термоядерная реакция превращения гелия в углерод.

       Дальнейшая эволюция звезды зависит от ее массы.

       Если масса звезды небольшая, то звезда постепенно остывая, превращается в черный карлик. Это мертвые, холодные звезды очень большой плотности. Их размеры меньше размеров Земли, а масса сравнима с солнечной.

       Иначе свой путь заканчивают более массивные звезды. Гравитационные силы приводят к гравитационному коллапсу – катастрофически быстрому сжатию, в результате которого образуется нейтронная звезда. Плотность вещества в ядре становится столь высокой, что протоны и электроны сливаются друг с другом, превращаются в нейтроны. Внешние газовые слои, падающие на ядро, ударяются о него и отскакивают с большой скоростью, стремительно разлетаясь в околозвездном пространстве. Этот явление называется вспышкой сверхновой звезды.

       Самые массивные звезды не могут обрести устойчивость на стадии образования нейтронного ядра. Если центральная область звезды будет сжата до величины гравитационного радиуса (для Солнца, например, эта величина равна 3 км.), то образуется черная дыра – сфера, в которой поле тяготения столь велико, что никакое излучение или частицы не могут выйти их этой сферы.

 

Эволюция Вселенной.

       В основе современных представлений об эволюции Вселенной лежит теория “Большого взрыва”, основы которой были заложены в трудах Д. Гамова. Эта теория предполагает, что Вселенная спонтанно возникла в результате взрыва из состояния с бесконечно большой плотностью и бесконечно большой внутренней энергией (состояние сингулярности). По мере расширения Вселенной температура падала – сначала быстро, а затем все медленнее до довольно низкой величины, при которой возникла условия, благоприятные для образования звезд и галактик.

Эта теория получила экспериментальное подтверждение после открытия в 1965 году “реликтового излучения” – микроволнового фонового излучения и расширения Вселенной

 

Антропный принцип – (греч. anthropos – человек) – один из принципов современной космологии, пытающийся объяснить, почему, в случае, если бы фундаментальные физические параметры вселенной отличались бы от своих наблюдаемых значений лишь на небольшую величину, разумная жизнь не могла бы образоваться.

Выделяют сильный и слабый антропные принципы. Слабый утверждает, что значения мировых констант, резко отличные от наших, не наблюдаются, потому что там, где они есть, нет нас. Сильный предполагает, что во вселенной естественным образом возникли условия, при которых человек мог появиться.

Антропный принцип допускает как религиозную, так и научную интерпретацию. Согласно первой, антропные характеристики Вселенной выглядят как подтверждение веры в Творца, гармонично спроектировавшего мир. Научная теория основана на тезисе о принципиальной возможности существования множества миров, в которых воплощаются самые различные комбинации физических параметров и законов.