Реликтовое излучение - Законы Вернадского о постоянстве биомассы на Земле 13 Информационное описание сложных систем...




reshenie-g-nizhnij-novgorod-23-05-2014-g-201.html
reshenie-g-nizhnij-novgorod-26-03-2010-g-93.html
Реликтовое излучение.
Согласно всем вариантам теории большого взрыва, в нашей вселенной количество фотонов должно быть значительно больше, чем количество частиц.

Nфот / Nбар = 109 / 1 (Барионы – тяжелые частицы)

К середине 20 века соотношение Nфот / Nбар было значительно меньше. Однако открытие реликтового излучения, то есть излучения, оставшегося после большого взрыва, позволило обнаружить огромное число фотонов в микроволновом диапазоне равномерно-изотропно заполняющих всю вселенную, и учет числа этих фотонов дал соотношение 109 / 1.

Реликтовое излучение было открыто случайно двумя американскими радиоастрономами – Уоррен и Пензлас. Они начали работу на только что построенном радиотелескопе.

Если фон излучения существует, то при любой реализации антенны сигнал один и тот же. Из-за потери энергии фотонами, возникшими в момент большого взрыва, их волны должны увеличиваться, также они должны увеличиваться из-за расширения пространства.

Расчеты показали, что длина волны реликтового излучения к настоящему моменту времени должна соответствовать температуре 2,7К.

h*v = k*T

Именно такова и была длина волны излучения, обнаруженного Уорреном и Пензласом. Современные данные говорят, что температура реликтового излучения соответствует 2К.

Обнаруженное реликтовое излучение – самый главный факт, подтверждающий теорию большого взрыва.

Что ждет вселенную в будущем.

В настоящее время галактики разлетаются. Будет ли их разлет продолжаться вечно или взаимное притяжение будет замедлять скорость разлета галактик, затем остановит их, и потом они соберутся назад в одну точку, то есть произойдет коллапс («всхлопывание»). Ответ на этот вопрос, как ни странно, заключается в микромире. Если масса нашей вселенной меньше некоторого критического значения, то тогда взаимное притяжение не сможет остановить разлет галактик. Если же суммарная масса вселенной больше критической массы, то тогда произойдет коллапс, назад в симбулярность.

Два варианта модели большого взрыва:


  1. открытая модель

  2. закрытая модель.

Суммарная масса вселенной зависит от того, является ли протон взаимной частицей.

Оказалось, что развитие вселенной в будущем зависит от свойств микромира. Современные данные однозначно говорят, что видимая масса Вселенной меньше критического значения. В этом случае наша вселенная будет бесконечно расширяться.

Но последние данные о свойствах элементарных частиц говорят, что элементарная частица нейтрино, до того считавшаяся безмассовой, может быть отлична от 0. Прикидки говорят, что масса нейтрино в 10-5 отлична от массы электрона.

Т.к. количество нейтрино в нашей вселенной соизмеримо с количеством фотонов, то тогда суммарная масса нейтрино в несколько раз больше всей видимой массы вселенной. В этом случае масса вселенной будет больше критического значения и будет справедлива закрытая теория БЗ. Это означает, что через 10-15 млрд. лет гравитационное взаимодействие остановит расширение вселенной и произойдет ее схлопывание назад в симбулярность. Помешать этому может нестабильность протона. Сейчас протон считается самой стабильной элементар. частицей со временем жизни 1032 лет, однако если протон все-таки распадается, а некоторые варианты теории это предсказывают, то тогда масса вселенной будет уменьшаться, а возникающие при распаде протона фотоны будут дальше ее расталкивать.

Кроме того, в 20х годах 20 века Эйнштейн создал модель стационарной вселенной. Для обеспечения стационарной вселенной Эйнштейн ввел в употребление так называемую космологическую постоянную. Наличие этой постоянной означало, что гравитац. взаимодействие со временем будет становиться слабее.

Впоследствии Александр Фридман показал, что уравнения Эйнштейна неверны, и создал свою модель пульсирующей вселенной.

Но в современных теориях возможны варианты с наличием космологической постоянной, а это означает, что наша Вселенная будет продолжать расширяться. Совсем последние астро-физические данные начала 21 века говорят о том, что во Вселенной кроме видимой материи существует также темное вещество и темная энергия. Данные НАСА:


Один из вариантов ТБЗ предложил в 80х гг А.Д.Сахаров: этот вариант позволяет исключить несимметричность нашей Вселенной по веществу нашей Вселенной. Согласно его теории, Вселенная постоянно пульсирует => следующий этап за БВ будет большой коллапс.


Некоторые варианты теорий предполагают существование многомерной теории Вселенной. Так называемые теории «супер струн». Эти теории очень хорошо описывают свойства

фундаментального взаимодействия, предсказывают существование новых элементарных частиц, которые открывают в экспериментах. Наиболее развитая модель ТСС описывает нашу Вселенную как 11-ти мерную Вселенную, причем 3 пространственных координаты и время открыты, а 7 координат находятся в свернутом состоянии.

Из этой теории следует, что кол-во 4х мерных Вселенных не ограничивается одной нашей Вселенной => у Вселенных уже совсем другой смысл. В классическом понимании Вселенная – все существующее. А в новой – одна из множества. Существует гипотеза. Что черные дыры – это переход в другие Вселенные.




Теория сложных систем.

Под сложными системами здесь понимаются системы, состоящие из большого числа элементов. Элементами сложных систем могут быть элементарные частицы, атомы, молекулы, клетки живых существ, особи, планеты и т.д. Оказалось, что вне зависимости от природы элементов, сложные системы описываются одними и теми же законами. Раздел физики, описывающий поведение сложных систем – термодинамика. Существуют и другие названия для этого раздела: нелинейная термодинамика (неравномерная термодинамика открытых систем).

Две теории, описывающие сложные системы дают противоположные результаты.

1) Теория эволюции Дарвина

2) Классическая термодинамика

Теория эволюции Дарвина показала, что все живые системы со временем эволюционируют, т.е. становятся более сложными. Эволюция – усложнение.

Классическая термодинамика показала, что сложные системы со временем приходят в состояние термодинамического равновесия. Это означает их упрощение и равенство времени вовсех частях системы. Если в начале системы были какие-то упорядоченные структуры, то с течением времени они разрушаются и система становится однородной, изотропной и неупорядоченной.

Обе теории доказаны большим числом экспериментов. Сначала считалось, что усложнение биологической материи является особенностью живой материи. Однако во 2й половине ХХ века была создана теория – неравновесная термодинамика, которая открыла закономерности существования сложных систем. Оказалось, что усложняться могут и простые системы. Определяющим обстоятельством является открытость системы. Классическая термодинамика исследовала только замкнутые системы.

Система, на которую не действуют внешние тела и которая сама на них не действует - закрытая система. Открытая система может обмениваться энергией и веществом с окружающей средой. Вся биосфера, части которой исследовал Дарвин, явл. открытой системой.

Энергия, поступает от солнца, и биосфера может выбрасывать вещество и энергию в окружающее космическое пространство.

После создания неравновесной термодинамики, удалось объяснить явления, протекающие в простых физических системах, которые раньше не поддавались интерпретации (например, ячейки Бенара).

Оказалось, что определяющим параметром который заведует течением процессов в любой (открытой или закрытой) системе, является энтропия.



1 2 3 4 5 6 7 8 9

mpedagog.ru