93312

Важнейшие идеи современной космологии

Лекция

Логика и философия

Теория большого взрыва и теория инфляционной Вселенной. Космологией называется раздел физики изучающий происхождение и строение Вселенной как целого. Идея бесконечности Вселенной подкреплялась у него тем соображением что иначе под действием гравитации все вещество слилось бы в единую массу.

Русский

2015-08-29

23.21 KB

0 чел.

Лекция №7. Важнейшие идеи современной космологии.

1. Формирование научной космологии

2.Теория большого взрыва и теория инфляционной Вселенной.

3. Антропный принцип в космологии.

1. Формирование научной космологии.

Космологией называется раздел физики, изучающий происхождение и строение Вселенной как целого. Эмпирическим основанием космологии является внегалактическая астрономия. Ее теоретический фундамент составляют основные физические теории, среди которых особую роль играет теория тяготения. Первая научная космология построена И. Ньютоном на основе открытого им закона всемирного тяготения. Вслед за Дж. Бруно, Г. Галилеем и другими предшественниками, И. Ньютон считал, что Вселенная бесконечна, вечна и находится в стационарном (т. е. устойчивом, относительно неизменном) состоянии. Идея бесконечности Вселенной подкреплялась у него тем соображением, что иначе под действием гравитации все вещество слилось бы в единую массу.

Но Э. Галлей сразу заметил, что в такой Вселенной сила гравитации должна быть в каждой точке бесконечной. Сознавал данную проблему и сам Ньютон. В дальнейшем этот вывод был подтвержден и получил название гравитационного парадокса, или парадокса Зеелигера. Некоторые современные авторы считают, что в свете новой науки такого парадокса не возникает, но при этом указывают, что во Вселенной Ньютона сила гравитации в каждой точке должна быть неопределенной

Идею преодоления таких парадоксов на почве классической механики выдвинул еще в XVIII в. известный философ И. Кант. Он предложил “островную” теорию строения космоса, которую поддержали и развили И. Ламберт и У. Гершель. Сформировалось представление о Вселенной как о бесконечной иерархии систем, подобных солнечной планетарной системе. абсолютный центр Вселенной.

Современная космология называется релятивистской (от лат. relativus – относительный), т. к. в ней большую роль играют обе теории относительности А. Эйнштейна – специальная и, особенно, общая. В релятивистской космологии преодолеваются парадоксы старой космологии. Но под Вселенной в ней понимается уже не весь универсум, а только совокупность тел, производных от определенной субстанции – физического вакуума, природа и свойства которого рассмотрены в предыдущих лекциях. По современным представлениям, наша Вселенная существует "всего" около 13–15 млрд. лет и имеет ограниченный объем (хотя теоретически возможны и модели с бесконечным пространством и временем).

Из конечности объема Вселенной не следует, что она где-то имеет границы, препятствующие движению. Топологически Вселенная замкнута на себя, подобно поверхности шара. Но если из любой ее точки протянуть радиусы в пространство, то площадь сферы, замыкающей концы этих радиусов, сначала будет увеличиваться, а с некоторого момента начнет уменьшаться, пока они не "уткнутся" в ту же точку, из которой вышли. Нет оснований считать, что наш физический вакуум – какая-то абсолютная первоматерия. Поэтому современная космология допускает, что кроме нашей Вселенной, могут существовать иные миры (видимо, бесконечно многие), в основе которых лежат субстанции с другими свойствами и параметрами.

 

2. Гипотеза Большого взрыва и теория инфляционной Вселенной.

Еще в 1927 г. бельгийский астроном Г. Леметр предложил т. н. гипотезу Большого взрыва, а Дж. Гамов в 50-х гг. принял ее как версию своей теории горячей Вселенной. Согласно этой гипотезе, расширение Вселенной началось благодаря взрыву т. н. сингулярности, при котором вещество приобрело колоссальные скорости, а сейчас это расширение продолжается по инерции. В 1970 г. Ст. Хокинг и Р. Пенроуз пришли к выводу, что неограниченное продолжение геодезических линий в пространстве в определенных условиях невозможно. Этот математический результат был истолкован в пользу существования сингулярности и Большого взрыва, и именно на 70-е гг. приходится пик популярности данной гипотезы. Однако в дальнейшем работы ряда отечественных и зарубежных специалистов показали, что полное сжатие пространства по всем трем направлениям невозможно. По одному из них оно непременно сменяется расширением, а с приближением к сингулярности должен наблюдаться т. н. отскок – общая смена сжатия расширением.

Физически гипотеза Большого взрыва также представляется во многом странной. Ни в каком ином случае наука не сталкивается с единичными сингулярностями и единичными процессами. Далее: в состоянии сингулярности должно прекращаться действие всех физических законов (в т. ч., законов ОТО), в силу чего нельзя научно объяснить процесс порождения Вселенной. Непонятно также, почему скорость “разлетания” галактик пропорциональна их удалению от нас, как будто мы находимся в точке Большого взрыва. Неясно и само это возрастание скоростей: при взрыве и дальнейшем движении “осколков” по инерции так не бывает. Еще сложнее объяснить при таком подходе открытое в 2000 г. ускорение разлетания Вселенной.

3. Антропный принцип в космологии.

В космологии чаще всего невозможно поставить проверочный эксперимент: слишком велики масштабы изучаемых явлений. Наблюдения за процессами также не всегда дают нужный результат, т. к. длительность этих процессов порой в миллионы раз превышает время существования человечества. Поэтому здесь очень высока роль методологических принципов. К ним относится и т. н. антропный принцип (от греч. anthropos – человек). Считается, что он сформулирован в 1974 г. Б. Картером. Эта формулировка гласит: “То, что мы ожидаем наблюдать, должно быть ограничено условиями, необходимыми для нашего существования как наблюдателей”. Но подобные идеи высказывались и прежде. Напр., в 1955 г. отечественный космолог А.Л. Зельманов фактически сформулировал тот же принцип в виде остроумного замечания: “мы являемся свидетелями процессов определенного типа потому, что процессы другого типа протекают без свидетелей”.

Есть разные "версии" (трактовки) антропного принципа, но в философском плане среди них выделяются версии слабая и сильная. “Слабая” версия рассматривает существование человека как логическую посылку суждений об исходных состояниях и возможных процессах во Вселенной, не придавая ему более широкого значения. Именно такая позиция и выражена в формулировках Картера и Зельманова, если понимать их буквально. Они просто требуют, чтобы при построении космологических гипотез учитывался факт существования познающего человека. Ничего необычного в таком требовании нет, нет в нем и ничего специально-космологического. Любая теория должна учитывать все наличные факты, в т. ч. – высшие результаты развития изучаемого предмета. Последнее особенно важно, т. к. в этих результатах наиболее полно раскрывается сущность вещей, их задатки и условия развития. Но с формальной стороны это не порождает какой-то специфичности. Речь идет, собственно, о рядовом случае применения логического закона контрапозиции: Если из А следует Б, то из не-Б следует не-А. Напр., если бы галактики сближались, то люди не могли бы существовать (из-за высокой радиации); но люди существуют, следовательно, галактики (как правило) не сближаются.

Но “сильная” версия трактует наше существование как онтологическую целевую предпосылку формирования Вселенной, т. е. как фундаментальное условие ее бытия и развития. У этой версии есть множество вариантов, так что ее общее понятие как бы расплывается. Идеологи вообще любят недостаточно определенные понятия, которые удобно приспосабливаются к любой нужной интерпретации (как в другом случае, напр., понятие цивилизации). Обычно сторонники "сильной" версии утверждают, что при малейшем отклонении фундаментальных физических констант от их современных значений существование жизни и людей стало бы невозможным. Напр., будь чуть выше константа тяготения, звезды обратились бы в “черные дыры” или стали бы, наоборот, недостаточно горячими. Если изменить константу сильного взаимодействия, цепочки ядерных реакций якобы не дойдут до углерода и азота, из которых построены живые тела. При изменении постоянной тонкой структуры атомы стали бы непрочными; и т. д. Но вероятность случайного выпадения нужных значений многих величин при таком их точечном подборе близка к нулю.

Отсюда делается вывод, что этот подбор осуществлялся сознательно и целенаправленно некоей “Суперсистемой


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

39138. Параметры, характеризующие гидродинамическое совершенство скважины 167.5 KB
  Губкина Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин Реферат по теме: Параметры характеризующие гидродинамическое совершенство скважины Гидродинамическое совершенство скважин. В промысловой практике для эффективного планирования и регулирования процесса разработки месторождения необходимо знать потенциальные возможности каждой скважины. Приток жидкости или газа в реальную скважину отличается от притока в гидродинамически совершенную скважину тем что в призабойной зоне и на забое скважины возникают дополнительные фильтрационные сопротивления...
39139. Процессы в призабойной зоне пласта 457.5 KB
  От состояния призабойной зоны пласта существенно зависит эффективность разработки месторождения дебиты добывающих скважин приемистость нагнетательных и уровень затрат пластовой энергии на преодоление гиродинамических сопротивлений потоку флюидов. Очень важно сохранить ПЗП в таком состоянии чтобы энергия расходуемая на преодоление фильтрационных сопротивлений ПЗП была бы достаточно мала как при отборе жидкости из пласта так и при нагнетании в пласт.Состояние призабойной зоны пласта в процессе заканчивания скважины.
39140. Адаптивная система автоматического управления электроприводами вспомогательного электрооборудования автомобилей 165.5 KB
  Поэтому в диссертации решается научнотехническая задача призванная обеспечить повышение техникоэксплуатационных защитных и потребительских свойств электромеханических систем вспомогательного электрооборудования автомобилей обеспечивающих комфортабельность активную и пассивную безопасность автомобиля за счет улучшения свойств системы управления. Решение данной задачи осуществляется при неопределенных значениях внутренних параметров объекта управления таких как конструктивный параметр магнитной системы сопротивление якорной цепи...
39141. Разработка адаптивной системы автоматического управления электроприводами вспомогательного электрооборудования автомобилей 11.82 MB
  Постановка задач исследования Обзор электронных систем управления. Принципы построения адаптивных систем автоматического управления. Анализ разработок адаптивных систем автоматического управления двигателем постоянного тока в приводах вспомогательного электрооборудования автомобиля.
39142. Повышение эффективности диагностирования изделий имеющих активно-индуктивную нагрузку в электрооборудовании автомобилей 254.5 KB
  Однако в условиях массового производства автомобилей когда производительность лимитирована ритмом сборочного конвейера в виду длительности процесса диагностирования всего комплекса автомобильного электрооборудования сплошной выходной контроль его качества существенно затруднен. Таким образом становится актуальной важная научнотехническая задача повышения качества и оперативности диагностирования автомобильного электрооборудования имеющего активноиндуктивную нагрузку решение которой позволит ввести сплошной выходной контроль в массовом...
39143. Оптимизация комбинированной энергетической установки электротранспортного средства 358 KB
  Прежде всего это ограниченный пробег без подзарядки бортового источника энергии. Поэтому актуальной является проблема оптимизации параметров бортовой энергоустановки в том числе совместным применением накопителей энергии различной физической природы в ее составе. Таким образом становится актуальной важная научнотехническая задача повышения энергоэффективности тяговой системы этого транспортного средства решение которой существенно повысит эффективность использования ограниченного запаса энергии на борту внося заметный вклад в...
39144. ИСТОКИ ТОТАЛИТАРИЗМА 100.5 KB
  ИСТОКИ ТОТАЛИТАРИЗМА Тоталитарные движения возможны везде где имеются массы по той или иной причине приобретшие вкус к политической организации. Массы держит вместе не сознание общих интересов и у них нет той отчетливой классовой структурированности которая выражается в определенных ограниченных и достижимых целях. Термин массы применим только там где мы имеем дело с людьми которых в силу либо просто их количества либо равнодушия либо сочетания обоих факторов нельзя объединить ни в какую организацию основанную на общем интересе в...
39145. ВЕРОЯТНОСТНО-СТАТИСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 9.88 MB
  В зависимости от физической сущности моделируемого объекта или процесса и характера этого процесса могут использоваться законы распределения непрерывных или дискретных случайных величин. Естественно что при формировании вероятностностатистических моделей широко используются законы распределения случайных величин и правила оперирования с ними определяемые теорией вероятности и статистическими методами анализа. Формирование...
39146. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 1.47 MB
  Объектом управления является изделие ЛА, техническое состояние которого определяется параметрами , изменение которых во времени представляет собой монотонную случайную функцию времени t (рис. 3.1). Установлены предельно допустимые значения параметров , пересечение которых реализациями случайной функции означает отказ.