Lec01 (1113299), страница 3
Текст из файла (страница 3)
И был вечер, и было утро: день один.Модели Фридмана предполагают сингулярность (что такое – неизвестно впринципе). Это точка, где плотность и кривизна пространства-времени бесконечны, т.е.нулевого размера. Теории Большого взрыва без сингулярности гораздо менее вероятны(Е.М.Лифшиц и И.М.Халатников, 1963-1970 гг).Следует подчеркнуть, что теория Большого взрыва (сингулярность и началовремени) вытекает из общей теории относительности (теорема Роджера Пенроуза осжатии звезды до черной дыры – 1965 г.; совместная теорема Стивена Хокинга иПенроуза – 1970 г.). Но в сингулярности ОТО вступает в противоречие с требованиямиквантовой механики (размеры бесконечно малы). Космология потребовала совместногоучета этих несовместимых теорий.Развитие Вселенной (по Дж.Гамову, 1948).В момент Большого взрыва размеры Вселенной были нулевыми, а температура –бесконечно велика (1026 градусов – уровень "обратного счета", доступного теориям,соответствующий времени 10-43 секунды).
Через секунду температура упала до десятимиллиардов градусов (такая t0 возможна при взрыве водородной бомбы). Вселеннаясостояла тогда из фотонов, электронов и нейтрино, небольшого количества протонов инейтронов и их античастиц.Сначала был только “свет”. Для того, чтобы излучение превратилось в вещество(процесс, обратный аннигиляции), энергия фотона, рождающего пару частицаантичастица, должна быть больше E = 2 mc2 (где m – масса покоя чатицы). Температура,соответствующая такой энергии: T = 2 mc2/k, где k – постоянная Больцмана = 0,00008617эВ/К. Пороговая температура для рождения пар электрон-позитрон (масса есоответствует энергии 0,511 МэВ) – 6.109 К.Процесс появления вещества из первичного излучения давно описан (Бытие 1, 610):И сказал Бог: да будет твердь посреди воды, и да отделяет она воду от воды.И создал Бог твердь; и отделил воду, которая под твердью, от воды, которая надтвердью.
И стало так.И назвал Бог твердь небом. И был вечер, и было утро: день вторый.И сказал Бог: да соберется вода, которая под небом, в одно место, и да явитсясуша. И стало так.И назвал Бог сушу землею, а собрание вод назвал морями. И увидел Бог, что этохорошо.Тот же фрагмент в Торе (Брейшит 1, 6-8):И сказал Всесильный: “Да будет пространство посреди воды и отделяет оно водуот воды”.И создал Всесильный пространство, и разделил между водою, которая подпространством, и между водою, которая над пространством; и стало так.И назвал Всесильный пространство небом. И был вечер, и было утро: день второй.Согласно расчетам Гамова, в первоначальной смеси частиц на каждый протон,нейтрон и электрон должно было присутствовать около 40 млн.
фотонов. Начальныйбаланс частиц и античастиц отличался примерно на одну миллиардную(десятимиллиардную) в пользу частиц, что и привело к нашей Вселенной. Через стосекунд температура упала уже до миллиарда градусов, стали появляться первые атомныеядра – дейтерий, гелий, затем литий и бериллий). Через несколько часов после Большоговзрыва новые элементы перестали образовываться.Стандартная модель (станд.
сценарий) – это подробно разработанная теория,начиная с 0,01 сек – времени возникновения равновесного "газа", в котором не видныболее ранние стадии. Температура 1011 К, доля нейтронов ок. 46% от суммы протонов инейтронов. В предположении, что размер Вселенной обратно пропорционалентемпературе (современная реликтовая темп. 3 К, а "длина окружности" около 125 млрд.свет. лет), получаем, что при 1011 К длина окружности – 4 световых года [13]. Т.е. скорость"расширения" – 0,65 световых года (радиус) за 0,01 секунду. Такое значительноепревышение скорости света связано с тем, что происходит рождение самого пространства[14].Примерно через 3 мин.
2 сек. температура понизилась до 1 млрд (109) градусов,начинают получаться ядра. Соотношение протоны/нейтроны = 8:1 и оно сохранилось.Следующие 500 тыс. лет – без изменений.Вселенная представляет собой смесь лептонов (нейтрино и антинейтрино),реликтовое излучение (фотоны) и барионы (водород, гелий, очень мало их изотопов) [15].Четыре фундаментальных взаимодействия не дают предпосылок для дальнейшегоразвития [16]. Структурирование Вселенной до образования звезд заняло до 3 млрд. лет[17].Отдельные области начали через миллион лет снова сжиматься, образуя газовыескопления, затем внутри этих скоплений (будущих галактик) начали появляться звезды.Более тяжелые звезды иногда взрывались (сверхновые), снабжая галактики тяжелымиэлементами. Затем снова начинался процесс сжатия облаков космического газа.
НашеСолнце – звезда второго или третьего поколения, образовавшаяся около пяти миллиардовлет назад. Температурные диапазоны синтеза элементов (ядер) [18] следующие: притемпературе центра Солнца около 15 млн Cо идет только синтез гелия из водорода; при100 млн Cо ядра гелия сливаются в углерод; при дальнейшем росте температуры в центрезвезды до 600 млн Cо из углерода начинает синтезироваться магний; при 200 млн Cо измагния образуется сера, а при 4000 млн Cо из атомов серы синтезируется железо(процессы сложны и многоступенчаты).
Однако уже к окончанию синтеза водорода изгелия звезда тратит около 2/3 своей ядерной энергии. Синтез более тяжелых элементовтребует уже притока энергии, который возникает при быстром коллапсе до белогокарлика, особенно на стадии его взрыва (сверхновая) [19] .Возникновение химических элементов по стандартной моделиТаблица 1*. Первичный нуклеосинтезВозрастТемпература,ВселеннойК-210 с10-1 с1с13,8 с11103*101010103*109Состояние и состав веществаn, p, е-, e+, ν, ν– в тепловом равновесии; n и p водинаковом количествеТе же частицы, что и выше, но отношение числанейтронов к числу протонов n : p = 3 : 5ν, ν– отделяется от остальных частиц; е-, е+ начинаютаннигилировать; n : p = 1 : 3Начинается образование D и 4Не; исчезают е-, е+; естьтакже свободные n и p35 мин3*108Фиксируется количество D и 4Не по отношению к числупротонов и электронов;4Не / Н ~ 22-28% (по массе)7*105 лет3*103Образуются устойчивые нейтральные атомы. ТеперьВселенная прозрачна для излучения.
Вещество начинаетдоминировать над излучениемОбозначения: n - нейтрон, p - протон, е- - электрон, е+ - позитрон, ν - нейтрино, ν– - антинейтрино,D - дейтерий, Н - водород, Не - гелий.* Ю.Э.ПЕНИОНЖКЕВИЧ, Ядерная астрофизика, СОЖ, 1998, No 10, с. 68–76.Библиография:1. “Новости науки” Химия и жизнь-XXI век, 1997, № 2, с.5. Святитель Игнатий Брянчанинов. Странник – М., СПб., "Лествица", "Диоптра", 1998. – 286 с. (Серия"Русская духовная проза")3. Химическая энциклопедия: В 5 т. – М.: Большая Российская энцикл.., 1998.
– 623 с. (т.1)4. Краткая философская энциклопедия.– М.: Изд. группа "Прогресс" – "Энциклопедия",1994. – 576 с.5. Липкин А.И. Модели современной физики (взгляд изнутри и извне). – М.: Гнозис, 1999. – 166 с.6. Соколов Э.В. Четыре “науки” XXI века "Человек" N 1 2002 г. Интернет:http://www.COURIER.com.ru/homo/ho0102sokolov.htm7. Вайнберг С. Открытие субатомных частиц: Пер. с англ. – М.: Мир, 1986. – 285 c., с.169-1838. Ильин В.В., Калинкин А.Т.
Природа науки: Гносеологический анализ. – М.: Высшая школа, 1985. – 230 с.9. Энциклопедия для детей. Т.8. Астрономия. – М.: Аванта+, 1998. – 688 c., с.415-41610. Яки Стенли Л. Бог и космологи. / Пер. с англ. – Долгопрудный: "Аллегро-Пресс", 1993 – 321 с., с.41-4211. Химия иЖизнь N 7-95, с.7 – результат работы орбитального телескопа "Хаббл", а также наблюдениямерцаний двух изображений одного квазара (продукт коллапса центра галактики), заслоняемого болееблизкой галактикой – "гравитационной линзой"12. С именем Гамова связаны три достижения науки XX века: теория α-распада (1928), теория “горячейВселенной” (1948) и открытие феномена генетического кода (1953) [Энциклопедия для детей. Т.8.Астрономия., c.201].13.
Вайнберг С. Первые три минуты: Современный взгляд на происхождение Вселенной/ Пер. с англ. – М.:Энергоиздат, 1981. – 208 с., с.10214Чарльз Линевивер и Тамара Дэвис ПАРАДОKСЫ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА"В МИРЕ НАУКИ", июль 2005 № 7 http://www.sciam.ru/2005/6/cosmology.shtml15Ю.Э.ПЕНИОНЖКЕВИЧ Ядерная астрофизика СОЖ, 1998, No 10, с. 68–76,http://journal.issep.rssi.ru/image.php?year=1998&number=10&page=68(http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1168517&s=)16.
Ровинский Р.Е. Развивающаяся Вселенная, М.: “Академия”, 1995. – 163 с., с. 58-62; С.Вайнберг, с.99-11517. Р.Е.Ровинский, с. 6718. Азимов А. Нейтрино-призрачная частица атома. Пер. с англ.- М.: Атомиздат, 1969. – 143 с., с.99-100219В.Н.РЫЖОВ Звездный нуклеосинтез - источник происхождения химических элементов, СОЖ, 2000, No8,с.81–8 http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1168520&s=120600000.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
