Структурные уровни организации материи. Лекция 6 (2ч)

Вопросы:
Мегамир
Теория и этапы эволюции Вселенной
Единство микро- и мегамиров

Мегамир

Мегамир
Крупные структурные объединения материи
Ниже представлена пространственная шкала крупных объединений и их внутренний состав.

Теория и этапы эволюции Вселенной
Теории развития Вселенной
На рубеже XIX–ХХ вв. в космологических представлениях доминировало мнение, согласно которому за пределами нашей галактики («Млечный путь») нет никаких звездных систем (других галактик), а окружающая нас Вселенная находится в статическом состоянии (теория стационарного состояния) и ее размеры с течением времени не изменяются.
Общим в разновидностях теории стационарного состояния было представление о стационарности Вселенной, т. е. предполагалось, что вся Вселенная не эволюционирует, изменяться могут только отдельные космические объекты.
Пространство и время обычно рассматривались метрически бесконечными, однородными и изотропными. Но еще И. Ньютон в конце XVII в., предполагая всеобщность сил притяжения между массами и исходя в своих рассуждениях о стационарном устройстве мира из первоначально равномерного распределения вещества в пространстве, не исключал при образовании скоплений космических тел (планетных и звездных систем) развития гравитационной неустойчивости.

Теория и этапы эволюции Вселенной
Теории развития Вселенной
В 1916 – 1917 гг. А. Эйнштейн при разработке общей теории относительности (релятивистская теория гравитации), в целом разделяя убеждение И. Ньютона о неподвижности звезд относительно друг друга, вводит в свою систему уравнений дополнительное слагаемое λ, которое в математической форме должно было отобразить наличие в космологическом плане сил отталкивания неведомой природы.
Ситуация изменилась к 1920-м годам, когда большой багаж накопленных экспериментальных данных (обнаружены другие галактики; открыто смещение спектров ряда звезд в красную область) уже не находился в согласии с результатами математических расчетов по существовавшим стационарным моделям. Ученые пришли к необходимости разработки новых моделей устройства мира – динамических моделей, которые предполагали нестационарность Вселенной. Были предложены следующие возможные варианты:
Вселенная и ее пространство расширяются с течением времени;
Вселенная сжимается;
чередуются циклы сжатия и расширения пространства.

Теория и этапы эволюции Вселенной
Теории развития Вселенной
Так, советский математик А.А. Фридман в 1924 г. на основании полученного им решения исходной системы уравнений Эйнштейна показал наличие гравитационной неустойчивости у Вселенной. По отношению средней плотности вещества во Вселенной к ее критическому значению он предложил делать заключение о расширении (или сжатии) пространства.
В теоретических рассуждениях дискутировались также изотропность и однородность свойств Вселенной.

Теория и этапы эволюции Вселенной

Теория и этапы эволюции Вселенной
Состав Вселенной, структура и типы галактик
Характерный размер любой галактики намного меньше размера познанной Вселенной. Некоторые из галактик обнаруживаются лишь по очень сильному радиоизлучению (это радиогалактики).
Различают по форме следующие типы галактик:
спиральные, к ним, в частности, относится наша галактика «Млечный путь» (см. рис.), имеющая два спиральных рукава и ядро, состоящее из скопления звезд;

Теория и этапы эволюции Вселенной
Состав Вселенной, структура и типы галактик
Типы галактик:
эллиптические;
неправильные.
На сегодня установлено, что все пространство Вселенной равномерно заполнено галактиками, между которыми действует закон всемирного тяготения, а вся Вселенная расширяется (об этом свидетельствует «красное смещение» спектров излучения звезд в результате эффекта Доплера).

Теория и этапы эволюции Вселенной

Теория и этапы эволюции Вселенной

Теория и этапы эволюции Вселенной

Теория и этапы эволюции Вселенной

Теория и этапы эволюции Вселенной

Теория и этапы эволюции Вселенной