Происхождение Вселенной. Эволюция структуры Вселенной

Вселенная
Вселенная – это весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития. Часть Вселенной, охваченная астрономическими наблюдениями, называется Метагалактикой, или нашей Вселенной. Размеры метагалактики очень велики: радиус космологического горизонта составляет 15-20 млрд. световых лет.

С эволюцией структуры Вселенной связано возникновение скоплений галактик, обособление и формирование звезд и галактик, образование планет и их спутников. Сама Вселенная возникла примерно 20 млрд. лет назад из некоего плотного и горячего протовещества. Существует точка зрения, что с самого начала протовещество с гигантской скоростью начало расширятся. На начальной стадии это плотное вещество разлеталось во всех направлениях и представляло собой однородную бурлящую смесь неустойчивых, постоянно распадающихся при столкновении частиц. Остывая и взаимодействуя на протяжении миллионов лет, вся эта масса рассеянного в пространстве вещества концентрировалась в большие и малые газовые образования, которые в течение сотен миллионов лет, сближаясь и сливаясь, превращались в громадные комплексы. В этих комплексах, в свою очередь возникали более плотные участки – там впоследствии и образовались звезды и даже целые галактики.

Происхождение Вселенной
Конечна или бесконечна Вселенная, какая у нее геометрия – эти и многие другие вопросы связаны с эволюцией Вселенной, в частности с наблюдаемым расширением. Если скорость «разлета» галактик увеличится на 75 км/с на каждый миллион парсек, то экстраполяция к прошлому приводит к удивительному результату: примерно 10-20 млрд. лет назад вся Вселенная была сосредоточена в очень маленькой области. Многие ученые считают, что в то время плотность Вселенной была такая же, как у атомного ядра: Вселенная представляла собой одну гигантскую «ядерную каплю». По каким-то причинам эта «капля» пришла в неустойчивое состояние и взорвалась. Последствия этого взрыва мы наблюдаем сейчас как системы галактик.

Теории Происхождения Вселенной
Теория Большого взрыва
Теория: «Бесконечно пульсирующая Вселенная»
Креационизм
Теория «Разбиение сосудов»

Теория большого взрыва
По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла 13,77 ± 0,059 млрд лет назад из некоторого начального сингулярного состояния с гигантскими температурой и плотностью и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. В последнее время ученым удалось определить, что скорость расширения Вселенной, начиная с определённого момента в прошлом, постоянно увеличивается, что уточняет некоторые концепции теории Большого взрыва.

После взрыва образовалось два вида материи: вещество и поле. Первые химические элементы H, He, H2. H и He стали образовывать сгущения и из них образовались звезды.
Более тяжелые металлы образовались в недрах звезд в результате звездного нуклеосинтеза. Элементы более тяжелые чем Fe образуются при взрыве новых и сверх новых звезд.
На месте остатка взрыва сверхновых формируются новые звезды и их планетные системы. Более плотные вещества всегда образуют внутренние планеты карлики, менее плотные – планеты гиганты на периферии системы.
Когда Земля выросла до современной массы, она нагрелась за счет распада изотопов и путем улавливания кинетической энергии от столкновения крупных обломков.
В результате нагрева Fe и Ni расплавившись погрузились в центр планеты и образовали ядро. Остальной материал образовал мантию (менее раскаленный). Остывший – земную кору.

“Бесконечно пульсирующая Вселенная”
Согласно одной из альтернативных теорий (так называемой «бесконечно пульсирующей Вселенной»), мир никогда не возникал и никогда не исчезнет (или по другому рождается и умирает бесконечное количество раз), но обладает периодичностью, при этом под сотворением мира понимается точка отсчета после которой мир строится заново

Креационизм
Многие креационисты считают, что нет такого фундаментального противоречия между научными и религиозными концепциями, как кажется на первый взгляд. Считается, что многие термины, используемые в древних религиозных текстах, не следует понимать буквально и необходимо делать скидку на время и язык, использовавшийся в древности, и рассматривать их комплексно. К примеру, известный библейский сюжет о 6 днях творения следует понимать метафорично, хотя бы только потому, что, согласно тому же тексту, Солнце и Луна появились только на четвертый день, что ясно говорит о том, что как минимум все предыдущие «дни»(а, возможно, и последующие) не являются днями в общепринятом понимании этого слова и не тождественны суткам

Теорию «разбиения сосудов», в чём-то подобную теории Большого Взрыва в современной физике, сформулировал средневековый кабаллист Ицхак Луриа.
Создание началось не с того, что всемогущий Бог создал бытие из ничего, а процесс создания — это результат коллапса и кризиса в самом всемогущем Боге. И цель создания — это способ исправить его. По Лурианскому сценарию, когда Бог работал над созданием бытия, произошла катастрофа. Божественные лучи, которые были основными компонентами создания, были разбиты. В результате этой катастрофы все лучи рассеялись и ушли в хаос. Этим Лурианская Каббала отличается от библейской версии создания мира и напоминает теорию «Большого Взрыва».
Теория “разбиения сосудов”

В 1922-1924 гг. советским математиком А.А. Фридманом были предложены общие уравнения для описания всей Вселенной, меняющейся с течением времени. Звездные системы не могут находиться в среднем на неизменных расстояниях друг от друга. Они должны либо удаляться, либо сближаться. Такой результат – неизбежное следствие наличия сил тяготения, которые главенствуют в космических масштабах. Вывод Фридмана означал, что Вселенная должна либо расширятся, либо сжиматься. Отсюда следовал пересмотр общих представлений о Вселенной. В 1929 г. американский астроном Э. Хаббл (1889-1953) с помощью астрофизических наблюдений открыл расширение Вселенной, подтверждающее правильность выводов Фридмана.

Дальнейшая эволюция Вселенной
Согласно теории Большого взрыва, дальнейшая эволюция зависит от экспериментально измеримого параметра — средней плотности вещества в современной Вселенной. Если плотность не превосходит некоторого (известного из теории) критического значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию. Современные экспериментальные данные относительно величины средней плотности ещё недостаточно надёжны, чтобы сделать однозначный выбор между двумя вариантами будущего Вселенной.
Есть ряд вопросов, на которые теория Большого взрыва ответить пока не может, однако основные её положения обоснованы надёжными экспериментальными данными, а современный уровень теоретической физики позволяет вполне достоверно описать эволюцию такой системы во времени, за исключением самого начального этапа — порядка сотой доли секунды от «начала мира». Для теории важно, что эта неопределённость на начальном этапе фактически оказывается несущественной, поскольку образующееся после прохождения данного этапа состояние Вселенной и его последующую эволюцию можно описать вполне достоверно.

Тест
Как давно возникла наша вселенная согласно современным представлениям:
а) 3, 77 ± 0, 019 млрд лет назад
б) 13, 77 ± 0, 059 млрд лет назад
в) 5, 14 ± 0, 049 млрд лет назад
В каком состоянии была вселенная в момент “Большого взрыва” согласно этой теории:
а) в разряженном
б) в очень плотном
в) в холодном

3. Как называется теория, в настоящее время считающаяся основной теорией возникновения вселенной: а) Теория чёрных дыр
б) Теория тёмной материи
в) Теория Большого Взрыва
4. Как называется состояние Вселенной в начальный момент “Большого взрыва”:
а) космологическая сингулярность
б) космическая инфляция
в) критическая плотность

5. С момента Большого взрыва Вселенная:
а) постоянно расширяется и остывает
б) постоянно расширяется и нагревается
в) сначала расширялась, теперь сужается и остывает
6. Через секунду после Большого взрыва Вселенная состояла в основном:
а) из ядер гелия
б) из атомов водорода
в) из электронов, фотонов и протонов