Вещество - вселенная
Cтраница 3
Прежде всего, реализующаяся для нас как наблюдателей плоская геометрия Вселенной ( отсутствие горизонта событий, как это имеет место на поверхности Земли вследствие ее шарообразности - вспомним исчезающие мачты уходящего за горизонт корабля), накладывает ограничения на общую плотность материи ( энергии) во Вселенной, а точнее, на второй космологический параметр Q0, так называемый параметр ускорения Вселенной - отношение указанной плотности к некоторой теоретической величине, при которой космологическая гравитационная энергия в точности равна космологической кинетической энергии движения всей материи Вселенной при ее расширении. При плоской евклидовой геометрии Вселенной ( именно в такой Вселенной мы живем. При этом последняя величина получена с учетом так называемой скрытой массы темного ( несветящегося) вещества Вселенной. Средняя температура этого так называемого реликтового радиоизлучения, приходящего со всех направлений небесной сферы, составляет 2 73 К. Заметим, что учет всей массы лишь видимой Вселенной приводил бы к существенно меньшему значению Ц 0 05, формирующему значительно большие, чем это наблюдается, флуктуации микроволнового фонового излучения. [31]
В последующих главах посредством комбинации методов, включающих дискретную модель, энергетические принципы, численное моделирование и термодинамику, были исследованы нелинейные свойства скучивания. В настоящей главе мы распространим общий подход гл. Мы ставим своей задачей определить время, необходимое для начала сжатия возмущения и обособления его от расширяющегося вещества окружающей Вселенной. [32]
Это послужило почвой для возникновения теорий о тем, что синтез химических элементов в свое время произошел на некоторой дозвездной стадии существования вещества Вселенной и является частью необратимого процесса развития мира, имеющего якобы начало и конец. [33]
Если принять определение [65], то из таблицы фундаментальных физических постоянных ( см. табл. 1) следовало бы изъять все константы, характеризующие протон, нейтрон и мюон, и включить в нее характеристики кварков и других, кроме электрона, лептонов. Конечно, делать это нецелесообразно, но и оставлять таблицу в ее сегодняшнем виде нельзя. Характеристики протона, нейтрона и электрона, безусловно, имеют фундаментальное значение в науке, поскольку эти частицы являются основными структурными единицами вещества Вселенной. Полные же данные об элементарных частицах, возможно, следовало бы публиковать в виде отдельной таблицы с соответствующим названием. [34]
Такой подход был бы похож на теорию S-матрицы. Как известно, Гейзенберг предложил рассматривать лишь состояния до и после столкновения элементарных частиц, отказываясь от детального описания самого акта столкновения. Квантово-гравитационная теория необходима именно в космологии, поскольку имеется уверенность, что Вселенная ( по-видимому, можно даже усилить: вся Вселенная, все вещество Вселенной. Такое рассмотрение тем более необходимо, что выше мы видели, как велико разнообразие классических ( не квантовых) космологических решений. Может быть, квантово-гравитационная теория сингулярного состояния укажет условия выбора из этого множества. [35]
 |
Относительная распространенность элементов в Солнечной. [36] |
Различие в составе космических тел связано с этапами их эволюции, протеканием на каждой ступени определенных ядерных реакций синтеза, процессов радиоактивного распада, дифференциации на основе различия электронных структур. Эти представления прекрасно согласуются с основными положениями диалектического материализма - о материальном единстве мира, о взаимосвязи и взаимообусловленности явлений, о переходе количественных изменений в качественные. Вся совокупность данных, которыми располагает наука в настоящее время, убеждает в том, что атомы химических элементов рождаются и умирают, участвуя в круговороте вещества Вселенной и совершая свою эволюцию в бесконечной истории мироздания. [37]
Уравнения Эйнштейна связывают чисто геометрические величины с тензором энергии-импульса, который является величиной физической. В случае идеальной жидкости тензор энергии-импульса имеет простой вид. Эго обстоятельство важно в общей теории относительности потому, что в стандартных космологических моделях предполагается, что вещество вселенной ведет себя как идеальная жидкость. [38]
Для проверки теории возникновения крупномасштабной структуры ( сверхскоплеыий и скоплопий галактик) важны наблюдения степени изотропии РИ. После рекомбинации излучение стало свободно распространяться в пространстве, н поэтому РИ должно нести информацию о не-однородностях, бывших в момент рекомбинации. РИ в разных направлениях позволяют оценить степень неоднородности плазмы в момент рекомбинации. Если вещество Вселенной состоит только из барионов и QjKiO03, то с момента рекомбинации и до наших дней возмущения плотности могли вырасти из-за гравитац. [39]
Для объяснения барионной асимметрии Вселенной предполагается, что распад лептокварков происходит с превышением числа рождающихся кварков над антикварками. Теория дает конкретные данные. Физическим обоснованием такого предположения является существование в микромире процессов, идущих с нарушением зарядовой симметрии ( распад - мезона, с. Ценность теории барионной асимметрии, предложенной советскими теоретиками, в том, что она не зависит от начальных условий. Родившиеся в результате распада лептокварков антикварки и кварки аннигилируют, небольшой же избыток кварков выживает и является тем материалом, из которого строится вещество Вселенной. Нейтроны и протоны - эти основные строительные элементы нашего вещества - появляются лишь через 10 - 6 с после Большого Взрыва. По мере дальнейшего расширения и остывания Вселенной в момент времени t3 мин 44 с начинается образование стабильных ядер легких элементов - эра космологического нуклеосинтеза. Правда, длительность этой эры невелика - всего полчаса. Рассчитанная по этой модели теоретически концентрация гелия во Вселенной ( около 25 % по массе) совпадает с данными астрофизических наблюдений, что является прямым доказательством справедливости стандартной модели. Состав вещества Вселенной в это время еще раз радикально меняется. [40]
Однако кварки обладают барионным зарядом ( см. с. Отсюда следует, что в кварк-лептонных взаимных превращениях нарушается закон сохранения барионного заряда. Оценки показывают, что время жизни протона tp 1031 1 лет. Это время значительно превышает возраст Вселенной ( 10 - 20 млрд. лет), но значение факта нестабильности протона преуменьшить нельзя. Из него вытекает нестабильность вещества Вселенной. Несмотря на чрезвычайно большое значение ip, ученые всего мира сейчас ищут следы распада протона. Для этого вовсе не нужно ждать столько лет, достаточно взять большое количество водородсодержащего вещества, чтобы наблюдать распады. Например, в 10 т воды содержится 1031 нуклонов, а это значит, что в год в среднем может распасться один протон. Поиски распада протона идут в США, Индии, СССР. Для уменьшения вредного фона исследования ведутся глубоко под землей. [41]
Для объяснения барионной асимметрии Вселенной предполагается, что распад лептокварков происходит с превышением числа рождающихся кварков над антикварками. Теория дает конкретные данные. Физическим обоснованием такого предположения является существование в микромире процессов, идущих с нарушением зарядовой симметрии ( распад - мезона, с. Ценность теории барионной асимметрии, предложенной советскими теоретиками, в том, что она не зависит от начальных условий. Родившиеся в результате распада лептокварков антикварки и кварки аннигилируют, небольшой же избыток кварков выживает и является тем материалом, из которого строится вещество Вселенной. Нейтроны и протоны - эти основные строительные элементы нашего вещества - появляются лишь через 10 - 6 с после Большого Взрыва. По мере дальнейшего расширения и остывания Вселенной в момент времени t3 мин 44 с начинается образование стабильных ядер легких элементов - эра космологического нуклеосинтеза. Правда, длительность этой эры невелика - всего полчаса. Рассчитанная по этой модели теоретически концентрация гелия во Вселенной ( около 25 % по массе) совпадает с данными астрофизических наблюдений, что является прямым доказательством справедливости стандартной модели. Состав вещества Вселенной в это время еще раз радикально меняется. [42]
Позже выяснилось, что такое предположение приводит к противоречию с наблюдениями. Дело заключается в следующем. Нейтрон в свободном состоянии распадается в среднем за 15 минут после возникновения, превращаясь в протон, электрон и антинейтрино. Более сложные атомные ядра, как показывают расчеты, при этом практически не возникают. Такой вывод находится в резком противоречии с наблюдениями. Известно, что большая часть вещества Вселенной состоит из водорода, а не из гелия. [43]
Самые мелкие, самые легкие, самые простые атомы. Последнее обусловило то, что наши основополагающие знания о строении вещества, структуре атома были получены прежде всего при изучении водорода. Роль и значение водорода в современной науке трудно переоценить. Если бы элементам за заслуги перед наукой ставили памятники, то скорее всего именно водород был бы первым увековечен в граните или другом благородном материале. Практическое же значение водорода тем более впечатляюще. В атмосфере Солнца на долю водорода приходится 75 - 85 %, а такие тяжелые планеты, как Юпитер и Сатурн-практически чистый водород, легчайшее вещество Вселенной. Земля содержит водорода меньше, но и на нашей планете его довольно много. В земной коре из каждых ста атомов семнадцать оказываются водородом. [44]
Страницы: 1 2 3