Вселенная и образование изотопов химических элементов

Рисунок 1.1.2 Шумы фона в радиодиапазоне. По горизонтальной оси отложена частота электромагнитных волн (нижняя шкала) или длина волны (верхняя шкала); по вертикальной оси – шумовая температура фона в Кельвинах, характеризующая интенсивность шума. Основные составляющие: галактический радиошум, излучение земной атмосферы и реликтовый фон. В коротковолновой области начинают сказываться шумы, связанные с квантовыми флуктуациями. Отмечена линия водорода Η и линия позитрония в области около 1,5 мм (рисунок 7.2.1. из книги Гиндилис, Л.М., 2004) Что же касается космического излучения, то у нас его называют реликтовым (по предложению Шкловского, И.С.), а на Западе – микроволновым. Оно стало сейчас, в начале 21-го века, предметом самого пристального изучения с помощью наземных радиотелескопов и аппаратуры, выносимой в космос. Реликтовое излучение – это удивительное и вместе с тем совершенно естественное космическое явление – несет в себе сведения о физическом состоянии Вселенной в далеком прошлом, миллиарды и миллиарды лет назад. Его температура измерена сейчас с фантастической для космологии точностью – 2,732 Кельвинов. Для изучения его пространственной (угловой) структуры (установившейся после полумиллиона лет от начала космологического расширения) используются сейчас приборы, которые имеют точность в десятитысячные доли процента (http://www.erudition.ru/referat/printref/id.24148_1.html). Большой взрыв продолжался сравнительно недолго, всего лишь одну тридцатитысячную нынешнего возраста Вселенной. Несмотря на краткость срока, это, все же была самая славная эра Вселенной. Никогда после этого эволюция Вселенной не была столь стремительна, как в самом ее начале, во время Большого взрыва. Все события во Вселенной в тот период касались свободных элементарных частиц, их превращений, рождения, распада, аннигиляции. Не следует забывать, что в столь короткое время (всего лишь несколько секунд) из богатого разнообразия видов элементарных частиц исчезли почти все: одни путем аннигиляции (превращение в γ-кванты), иные путем распада на самые легкие барионы (протоны) и на самые легкие заряженные лептоны (электроны). После Большого взрыва наступила продолжительная эра вещества, эпоха преобладания частиц. Ее называют звездной эрой. Она продолжается со времени завершения Большого взрыва (приблизительно 300000 лет) до наших дней. По сравнению с периодом Большого взрыва ее развитие представляется как будто слишком медленным. Это происходит по причине низкой плотности и температуры. Таким образом, эволюцию Вселенной можно сравнить с фейерверком, который окончился. Остались горящие искры, пепел и дым. С атомов водорода начинается звездная эра – эра частиц, точнее, эра протонов и электронов. Вселенная вступает в звездную эру в форме водородного газа с огромным количеством световых и ультрафиолетовых фотонов. Водородный газ расширялся в различных частях Вселенной с разной скоростью. Неодинаковой была также и его плотность. Он образовывал огромные сгустки, во много миллионов световых лет. Масса таких космических водородных сгустков была в сотни тысяч, а то и в миллионы раз больше, чем масса нашей Галактики. Расширение газа внутри сгустков шло медленнее, чем расширение разреженного водорода между самими сгущениями. Позднее из отдельных участков с помощью собственного притяжения образовались сверхгалактики и скопления галактик. Итак, крупнейшие структурные единицы Вселенной – сверхгалактики – являются результатом неравномерного распределения водорода, которое происходило на ранних этапах истории Вселенной. В космологии к более или менее проверенным фактам можно, вероятно, отнести знаменитое красное смещение в спектрах далеких галактик, звезд, зависимость между скоростью движения галактик и ее расстоянием от наблюдателя – постоянная (закон, параметр) Эдвина Хаббла (1929), (скорость разлета галактик равна ~ 50 км/с); изотропность распределения галактик; однородность распределения ближайших галактик; распределение далеких галактик и источников радиоизлучения; фоновое микроволновое излучение; фоновое рентгеновское излучение и т.д. «Наблюдения распределения галактик, источников радиоизлучения, рентгеновского и микроволнового фоновых излучений показывают, что Вселенная в значительной степени однородна. Красное смещение в спектрах далеких галактик говорит о том, что Вселенная расширяется. Было предложено и исследовано несколько простых моделей Вселенной. Если подтвердятся три решающих наблюдательных факта, то теория Горячей Вселенной будет, по-видимому, хорошим первым приближением к описанию Вселенной. Это следующие факты: а) источники радиоизлучения в прошлом либо были расположены теснее, либо излучали больше, чем теперь; б) Вселенная заполнена изотропным микроволновым радиоизлучением, которое можно считать излучением абсолютно черного тела с температурой 3 К; в) все объекты Вселенной содержат 25 % или больше гелия по массе. Сейчас ни один из этих фактов нельзя считать твердо установленным». … «Различные наблюдения и теоретические исследования, касающиеся образования галактик, свидетельствуют о том, что во Вселенной всегда могли быть существенные неоднородности. Это привело к разработке космологических теорий неоднородного большого взрыва» … «нерегулярного образования вещества»… (Тейлер, Р.Дж., 1975, с. 152-153). В настоящее время измерена анизотропия реликтового излучения с точностью единиц – десятков микрокельвинов. 14 мая 2009 года произведен запуск спутников Европейского космического агентства (ESA) «Гершель» и «Планк», предназначенных для изучения Вселенной в инфракрасном диапазоне волн и реликтового космического излучения. Обсерватория «Планк» – уже третья космическая миссия по изучению микроволнового фона (предыдущие миссии – COBE и WMAP). Она будет измерять крошечные колебания в реликтовом излучении с беспрецедентной точностью, создавая, таким образом, самую точную картину молодой Вселенной в возрасте 380000 лет. Точность измерений температуры WMAP составляет нескольких микрокельвинов. Обсерватория «Планк» будет проводить измерения с существенно большей точностью, до 5-миллионной доли градуса, то есть лучше в 15 раз. Имея такую точность, можно будет вычислить такие параметры как кривизна пространства-времени, вклад темной энергии и нормального вещества в распределение массы и энергии (http://www.astronet.ru/db/msg/1234807). Теорию Большого Взрыва подтверждают: первое – расширение Вселенной; второе – реликтовое излучение; третье – космическое обилие гелия; четвертое – соотношение количества квантов и количества барионов. Комбинируя эти факты, вводя ряд условий, допущений ученые получают более или менее стройные схемы развития материи от Большого Взрыва до наших дней (Зельдович, Я.Б., Окунь, Л.Б., Дорошкевич, А.Г., и другие; Бронштейн, В.А., 1975). Р.А. Сюняев получил в 2008 году международную премию за исследования нейтронных звезд, черных дыр, химического состава Солнца. Существуют различные схемы образования космических объектов. В эти схемы хорошо вписывается представление об образовании звезд из первичной газово-пылевой туманности, возникшее со времен Канта и Лапласа. Эволюция нашей Галактики согласно этим представлениям идет так: газ → звезды → звезды + межзвездная пыль, то есть происходит постепенное усложнение структуры вещества и структуры нашей Галактики в целом, материя развивается от простого к сложному. В 1947-1955 годах В.А. Амбарцумян выдвинул следующую схему образования звезд: протозвезды – звезды + газ, причем эти процессы идут во Вселенной и сейчас. Вселенная – это «мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по тем формам, которые принимает материя в процессе своего развития» (Амбарцумян, В.А., 1971). Определение Вселенной очень неопределенно, противоречиво. Количество звезд во вселенной примерно (больше) 1019 (Амбарцумян, В.А., 1971), то есть общее количество материи во Вселенной небезгранично и его можно выразить определенной количественной мерой. Быть может, не без влияния входивших тогда в сознание идей расширяющейся Вселенной и вытекающих отсюда следствий – о начале такого расширения из сверхплотного состояния (идеи Леметра, Эддингтона, развитые в конце 40-х годов Гамовым и др.), В.А. Амбарцумян выдвинул в 1947 г. оригинальную гипотезу, которая как бы повторяла в миниатюре картину эволюции всей наблюдаемой Вселенной: в любой части современной Вселенной могут сохраняться остатки сверхплотного первичного вещества, которые, распадаясь, дают начало звездам, точнее, группам их, что и наблюдается, как считал автор гипотезы, в виде расширяющихся недолговечных и, следовательно, молодых скоплений горячих звезд (О- и В-ассоциаций). Предположив, что такие области звездообразования находятся в центральных частях галактик, Амбарцумян предсказал открытие особой активности ядер галактик – в виде разного рода быстропеременных процессов, сопутствующих дезинтеграции вещества (взрывы, интенсивное истечение и выбросы вещества, быстрые изменения светимости, т. е. переменность блеска). В целом гипотеза Амбарцумяна не вошла пока в современную астрономическую картину мира как общепринятая или хотя бы равноправно сосуществующая с классической концепцией конденсации, − в первую очередь, видимо, уже по той причине, что эта гипотеза никогда не была детально развита ни ее автором, ни его учениками. Но ее удивительное соответствие открытиям последних десятилетий (активность ядер у так называемых «галактик Маркаряна», дополнивших аналогичный сейфертовский тип галактик, выделенный в 1940-1942 годах К. Сейфертом, чудовищная активность радиогалактик и квазаров), − позволяет утверждать, что в концепции дезинтеграции есть «зерно истины» (Амбарцумян, В.А., 1960-1988). Далее, когда-то распределение материи во Вселенной было более компактным. В настоящее время наблюдается разрежение материи в связи с разлетом галактик (постоянная, параметр, закон Хаббла), то есть увеличивается бесконечный объем Вселенной. Вселенная расширяется. Возможно и другое представление. Вселенная одна, достаточно однородна, бесконечна, расширяется не вся Вселенная, а какая-то ее часть. Ведь не может же бесконечность расширяться или иметь ограниченную форму? Возможно, Вселенная – это совокупность различных типов материи, взаимодействующих (с барионной материей) и невзаимодействующих (в том числе и гравитационно) между собой и заполняющих один и тот же объем… Таким образом, существует две противоположные точки зрения. Согласно первой – небесные тела возникли в результате конденсации разреженного газа, образовавшегося после Большого Взрыва и расширения вещества и вторая точка зрения, «бюроканская», – космические тела возникли и ныне возникают в результате взрывов сверх плотного вещества. Большой Взрыв не уникальное явление во Вселенной. Ответа на вопрос – как образовалось первичное вещество? – современная наука не дает. В основе любой идеи лежат какие-то допущения или постулаты – аксиомы. Определенным образом составленная аксиоматематическая формализованная система (взглядов), может являться как гипотезой (научным, но не доказанным предположением), так и теорией, субъективно сопоставленных и связанных фактов, нуждающихся в проверке. Все гипотезы, теории содержат, как отмечалось выше, «дополнительные условия». Допущения помогают нам познать какую-то часть окружающего нас мира, а затем, по мере накопления фактов, обнаруживаются противоречия, которые заставляют нас пересмотреть наши представления о нем. Большинство раскрученных и разрекламированных космологических теорий (скорее тщеславных гипотез) первой половины XX века не выдерживают современного анализа, с использованием современных фактов. Очень жаль, что современные космологи последовательно пытаются их реанимировать. Давление раскрученных научных авторитетов, авторитетов по гипотезам, теориям, часто мистическим, метафизическим и не обоснованным, просто сворованным, привлекают внимание многомиллионной аудитории, захватывают внимание научной общественности и перекочевывают из одной монографии в другую (Par Renard de la Taille, 1995; http://eqworld.ipmnet.ru/ru/education/scientists/poincare_einstein.htm; Тяпкин, А.А., 2004; Хокинг, С., 2008). Эти лжетеории тормозят развитие науки, так как не основаны на научных фактах, не содержат новых свойств материи, новых, неизвестных ранее явлений, закономерностей, законов. «Малограмотные, продажные» СМИ смещают акценты с истинных научных открытий, на наукообразные головоломки. Ажиотажный, подогреваемый определенными структурами, интерес к сказочно-подобным гипотезам, теориям, балансирующим на грани реального и нереального, маниакального психоза и собственной исключительности блокирует прогресс и уводит денежные потоки, предназначенные для научно-технического прогресса, в грязные руки. Ажиотаж – это всегда элемент бизнеса. Элементы «шоу» присутствуют не только в искусстве и спорте, но и в науке. Ангажированный этнический фетишизм шизофрено-фантастических космологических моделей Вселенной, основанных на геометрических (пространственно-временных) представлениях древних цивилизаций, уводит ученых от реальных фактов, тормозит развитие науки. Не способствует развитию естественных наук этнический контроль (по Тяпкину, А.А., 2004, «департамент успеха») над научными публикациями, общественными и государственными научными организациями (учеными и диссертационными советами, академиями…), научным производством (НИИ, научным производством академий…)… (Par Renard de la Taille, 1995; Тяпкин, А.А., 2004). Поражают многочисленные часто диаметрально противоположные данные об авторстве, интеллектуальной принадлежности тех или иных идей, гипотез, теорий, открытий. Часто уже заранее, преднамеренно искаженный «факт» кочует из статьи в статью, из монографии, в монографию. Например, роль Дж.А. Гамова – автора теории горячей Вселенной /Big Bang/ (Гамов, Георгий Антонович – автор трех работ «нобелевского» ранга: туннельный эффект, реликтовое излучение, трехплетный код живого, избран член-корр. АН СССР в 1932 году по рекомендации Вернадского, В.И., Хлопина, В.Г., Мысловского, Л.В.) игнорируется, искусственно не замечается. Горячая теория образования Вселенной Дж.А. Гамова называлась фантастической, самого Дж.А. Гамова в 60-х годах, в статье, опубликованной в журнале «Успехи физических наук» Я.Б. Зельдович, автор холодной модели Вселенной, господствовавшей тогда в СССР, назвал «человеком жалкой судьбы» (http://www.peoples.ru/science/physics/gamow/history.html). Дж.А. Гамов не просто создавал теории, генерировал идеи, гипотезы, собирал и анализировал зависимости, открывал закономерности… Если игнорирование заслуг в науке Дж.А. Гамова в России объяснимо (он сбежал из России, кроме этого, в стране почти 100 лет полным ходом идет геноцид автохтонов, а «правящая богом избранная нация» считает русских, и других коренных народов, людьми второго сорта), то на Западе не заметить его открытия было просто невозможно. Может быть причина в том, что он русский? А ведь Дж.А. Гамов сделал три парадигмальных открытия (http://www.erudition.ru/referat/printref/id.24148_1.html). Несомненно, открытия Дж.А. Гамова были известны широкой научной общественности и в США, и в Европе, и в Швеции членам Нобелевского комитета. Теория Дж.А. Гамова позволила распределить по времени и по температуре стадии образования Вселенной: сейчас общепринятыми стали выражения (и, конечно, теории): «стадия образования кварков», «стадия нуклеосинтеза», «отделение излучений», «формирование групп галактик» и т.д. (http://www.peoples.ru/science/physics/gamow/history.html). «Хотя мы все время говорим о теории «большого взрыва», это не четко очерченная теория. Она имеет варианты. Все они предполагают, что Вселенная возникла в какой-то определенный момент времени в прошлом или, по крайней мере, приобрела в этот момент свою современную форму. Непосредственно вслед за моментом возникновения Вселенная была очень плотной. В наиболее популярном варианте теории Вселенная была также очень горячей (теория горячей Вселенной)»… (Тейлер, Р.Дж., 1975, с.145). Как видите, речь идет о теории горячей Вселенной Дж.А. Гамова. Трудно заподозрить английского астрофизика Р. Тейлера в особом отношении к русским. Теория Дж.А. Гамова, как и любая, существующая в настоящее время космологическая модель имеет недостатки. Согласно теории, после Большого взрыва, давшего начало нашей Вселенной, она за немыслимо короткий промежуток времени – 10-12 секунды превратилась из микроскопического объекта в нечто колоссальное, многократно превышающее наблюдаемую часть космоса, со скоростью m∙10n превышающей скорость света, где m и n целые числа. В конце 1970-х годов оставались нерешенными несколько фундаментальных проблем, связанных с ранней Вселенной после произошедшего Большого взрыва. Проблема антивещества. Согласно законам физики, вещество и антивещество имеют равное право на существование во Вселенной. Наблюдаемая часть Вселенной практически полностью состоит из вещества. Почему? Проблема горизонта – проблема крупномасштабной однородности и изотропности Вселенной. По фоновому космическому излучению (образовавшегося после Большого взрыва) температура во Вселенной везде примерно одинакова. Почему? А проблема расхождения пространства? Почему Вселенная обладает именно такой массой и энергией и почему из всех возможных масс Вселенная имеет именно такую массу? Все это послужило причинами появления различных вариантов теории Большого Взрыва Дж.А. Гамова. Первую инфляционную теорию предложил в 1979 году член-корреспондент РАН А.А. Старобинский. С помощью этой теории нельзя было объяснить, почему Вселенная большая, плоская, однородная, изотропная. Тем не менее, она имела многие черты инфляционной космологии. В 1980 году сотрудник Массачусетского технологического института Алан Гус (Alan Guth) в статье «Раздувающаяся Вселенная: возможное решение проблемы горизонта и плоскостности» изложил сценарий раздувающейся Вселенной. Основным отличием его от традиционной теории Большого взрыва стало описание рождения мироздания в период с 10-35 до10-32 с. В 1981 году американский физик Алан Гус осознал, что выделение сильных взаимодействий из единого поля, примерно за 10-35 секунды – это фазовый переход вещества из одного «агрегатного» состояния в другое в масштабах Вселенной. Алан Гус показал, при разделении сильных и слабых взаимодействий во Вселенной произошло скачкообразное расширение. Это расширение, которое называется инфляционным, во много раз быстрее скорости света, и тем более хаббловского расширения. Примерно за 10-32 секунды Вселенная расширилась на 50 порядков – была меньше протона, а стала размером с грейпфрут. Стремительное расширение Вселенной снимает две из трех проблем, непосредственно объясняя их. Проблемы пространства и массы, энергии (http://elementy.ru/trefil/21082). Инфляционная гипотеза не снимает проблемы антивещества. Считается, при бурном образовании элементарных частиц в ранней вселенной примерно на 100000001 обычных частиц приходилось 100000000 античастиц. В следующую долю секунды частицы и античастицы объединялись в пары, аннигилировали друг друга с гигантским выбросом энергии – масса превращалась в излучение (Бронштейн, В.А., 1974, с. 374; http://elementy.ru/trefil/21082). Модель А. Гуса не могла объяснить всех тонкостей эволюции Вселенной и стимулировала разработку новых сценариев раздувающейся Вселенной (Линде, А.Д., Лекция, 2007, http://elementy.ru/events/426960).

Похожие:

	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Знаки химических элементов		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Инструктаж по технике безопасности при работе в химическом кабинете. Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева....
	Реферат Этимология названий химических элементов Периодической системы... Этимология названий химических элементов Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева		Экзаменационные вопросы «Правила по охране труда при использовании... Периодический закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Закономерности изменения свойств элементов малых...
	Твоя Вселенная, 2 Рабочая программа учебного курса «Твоя Вселенная» составлена на основе авторской программы Левитана Е. П. «Твоя Вселенная, 2» изданной...		Хорошавин Лев Борисович Докт техн наук реферат Периодической системе элементов, но и дополнительно по кластерам химических элементов, определять прогнозные свойства новых элементов...
	Предмет: Химия Класс: 8 Тема: Виды химической связи Цель урока: Задачи:... Периодический закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Закономерности изменения свойств элементов малых...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Закрепить знания учащихся: по владению символами химических элементов, определению простых и сложных веществ, по составлению химических...
	Внеклассное мероприятие для учащихся 8 классов «Веселые старты» (Соединения... Цель мероприятия: в игровой форме проверить степень усвоения учащимися основных понятий темы «Соединения химических элементов», сделать...		Закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева... Разработка плана-конспекта урока «Периодический закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева»
	Литература: Популярная библиотека химических элементов Издательство «Наука» Традиционно (в учебниках) элементы подразделяют на группы по их свойствам, но в некоторых случаях, например, при знакомстве с ними...		Е. Н. Салыгин (фамилия, инициалы) Периодический закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Закономерности изменения свойств элементов малых...
	Протокол №4 от 28. 04. 09 /Рожков А. А./ руководитель мо /Тюпина Г. А Периодический закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Закономерности изменения свойств элементов малых...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Образование системы понятий о веществе при изучении периодического закона и периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева,...
	Вопросы к экзамену по дисциплине «Химия» Периодический закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Закономерности изменения свойств элементов малых...		Сосуды работающие под давлением Периодический закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Закономерности изменения свойств элементов малых...