Әлемнің ұлғаюы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Жоспар:

1. Үлкен жарылыс, Әлем эволюциясының негізгі кезеңдері

2. Әлемнің ұлғаюы

3. Әлемнің моделі

4. Қорытынды

5. Дереккөздер

Әлем

Әлем немесе Ғалам - алуан түрлі формада болатын әрі ұдайы өзгеріп отыратын, кеңістік пен уақыт бойынша шеті де, шегі де жоқ бүкіл дүние. Ғаламды (араб сөзінен) зерттеумен тікелей шұғылданатын ғылым - астрономия. Ал барлық ғылыми білімге негізделген ғалам жөніндегі пайымдаулар космологияның мәселесі болып есептеледі.

Ғаламның шексіздігі туралы алғашқы пікір біздің заманымыздан бұрынғы V ғасырда өмір сүрген ежелгі дәуірдегі грек ғалымы Гераклиттің (біздің заманымыздан бұрынғы V ғасыр) еңбектерінде кездеседі. Гераклиттің көзқарасын Демокрит, Эпикур және Лукреций одан әрі дамытып, кейінгі дәуірлерде Жердің шар тәрізді екенін және аспан шырақтарының бір-бірінен алшақтылығын анықтауға байланысты зерттеулер (Пифагор, Аристотель, Эратосфен) жүргізілді. Бірақ шіркеу мен дін үстем болған дәуірде мұндай озық ойлар қолдау таппай, тек Қайта өркендеу дәуірінде Николай Коперниктің «Аспан сферасының айналысы туралы» атты кітабы космогонияда ғылыми зерттеуге жол ашты. Біз мекендеген Жер де, басқа планеталар, құйрықты жұлдыздар мен метеорлық денелер тәрізді, Күн жүйесінің құрамына енеді. Күн жүйесінің диаметрі он миллиард километрдей. Галактиканың диаметрі шамамен 30 мың пк-ке (шамамен 100 мың жарық жылы) жуық. Кейінірек ғалам кеңістігінде біздің Галактика тәріздес миллиондаған басқа да галактикалардың бар екендігі анықталды. Зерттелген галактикалар жиыны Метагалактика деп аталады.

XX ғасырдың 70-жылдарында әр түрлі елдердегі астрономдардың ұжымдық еңбектерінің нәтижесінде Метагалактиканың мынадай маңызды қасиеттері анықталды: галактикалар Метагалактикада бірқалыпты таралмаған; олардың көпшілігі галактикалар шоғырлары мен топтарына жинақталған; галактикалар бір-бірінен, жуық шамамен, орналасу қашықтығына пропорционал болып қашықтайды (мысалы, бір-бірінен он млн. пк қашықтықтағы галактикалар 600 км/с жылдамдықпен қашықтайды) ;

ғаламның біз орналасқан бөлігі миллиметрлік радиотолқындар диапазонындағы радиосәулемен бірқалыпты толтырылған. Бұл сәуле реликт сәуле деп аталады.

Реликт сәуле, өткен ерте дәуірдегі Метагалактиканың пайда болу бастамасына байланысты сәуле шығару процесінің қалдығы деп жорамалданады. Жұлдыздар мен жұлдызаралық зат иондалған газдан құралған. Бұл ғаламдағы заттың негізгі физикалық пішіні қатты зат та, сұйықтық та, бейтарап газ да емес, иондар мен электрондардан тұратын плазма деген қорытынды жасауға мүмкіндік береді. Біздің Галактиканың өз осі төңірегіндегі бір айналымына кететін уақыт, шамамен, екі жүз миллион жылға жуық. Басқа галактикалардың да бір айналымына кететін уақыт осымен шамалас. Сонымен галактикалардың орташа жасы он миллиард жыл деп есептеледі. Алып галактикалар жүз миллиардтан астам жұлдыздан, ал Метагалактика жүз миллионнан кем емес жұлдыздан құралатындықтан ғаламдағы жұлдыздардың саны 1019-нен астам деп есептеледі. Сондықтан мұндай кейбір жұлдыздардың төңірегінде органикалық өмірдің, сондай-ақ Жерден тыс өркениеттің болу мүмкіндігі теріске шығарылмайды.

Әлем - уақыт пен кеңістік бойынша шексіз және өзінің даму процесінде материя қабылдаган нысандары бойынша ақыры жоқ сан алуан бүкіл бар материалдык дүние. Қазіргі түсінік бойынша, Әлемнің жасы 15 млрд жыл шамасында.

Мыңдаған жылдар, ғасырлар бойы адамзат Күнді, Айды, планеталарды және белгілі бір жұлдыздарды ғана бақылап келді. Көптеген аспан шырақтары, барлық қоршаған орта тәрізді, оларға өзгермейтін сияқты болып көрінді. Бірақ, сол ерте заманның өзінде дүниеде бәрі де дамиды деген философтар да болды. Бірінші ғарышнамалық болжамдарды ұсынған ғалымдар (XVIII ғасыр) ғарыштық материяның даму барысында қалайша Күн жүйесінің пайда бола алғанын түсіндіруге тырысты. XX ғасырда эволюция идеясы барлық әлемге таратылды.

Әлем - бұл нақты өмір суретін, уақыт пен кеңістік бойынша шексіз және өзінің дамуы барысында барлық мүмкін болатын пішін қабылдайтын материялық әлем.

Қазіргі құралдармен бақыланып отырған әлемнің бөлігі Метагалактика деп аталады. Бұл біздің Әлем. Оның өлшемі бақыланатын ең алыс денелерге дейінгі қашықтықпен шектеледі. Әлем көптеген метағаламнан тұруы мүмкін.

Метагалактиканы сипаттау үшін математик әрі астроном А. Фридманның (1888-1925) ұсынған моделі пайдаланылады:

Метагалактика эволюциясы гравитациялық күштерімен анықталады;

Метагалактика кеңістігі изотропты (белгіленіп алынған бағыты жоқ) ;

Метагалактика кеңістігі біртекті.

Жалпы салыстырмалылық теориясының теңдеуінен Фридман Метагалактиканың тұрақсыздығы туралы қорытындыға келді.

Фридман моделі бақылаулар нәтижелерімен сәйкес келіп, дәлелденіп отыр. Ғылымға белгілі Метагалактика тарихы Галактика да, жұлдыз да жоқ кезде, ол заттар аса тығыз, аса ыстық күйде болған уақытта шамамен 15 млрд жыл бұрын басталған.

Үлкен жарылыс, . Әлем эволюциясының негізгі кезеңдері

Шартәрізді шоғырлардағы ең кәрі жұлдыздардың химиялық құрамы біздің әлемге 13-15 млрд жыл болғанын көрсетті. Аспан денелері мен олардың жүйелерінің (мәселен галактикалар) эволюциялық өзгерісіне тұрақсыз құбылыстар және жарылыс процестері (жұлдыздың тұтануы, асқын жаңа жұлдыздардың жарылуы т. б. ) негізгі себепші болған.

Бұдан 15 млрд жылдай бұрын алапат жарылыс біздің әлемді жасады. Кеңістікті, уақытты, барлық материяны және бізді қоршаған энергияны тудырған "Үлкен жарылыс" деп аталған табиғат өзгерісінен кейін барлық әлем пайда бо лды деп айту ақылға қонымсыз сияқты.

Әлем ерекше тез кеңею сатысын басынан өткізді. Кеңістік орасан зор мөлшерде энергия бөліп шығара отырып өзінен өзі кеңейе берді. Осы сәтте Әлем пайда болды. Ол кеңейген сәтте салқындай бастады. Алғашында Әлем белгісіз көлем мен концентрациядағы элементтерден тұрды. Осы күйде заттар өте жоғары температураға дейін қызған және кеңеюдің бірінші секундында сәуле шығарумен жылулық тепе-тендікте болды. Үлкен жарылыс кезінде жанып тұрған отты шар жан-жаққа лақтырылып, барлық бағытта шашырап кеткен. Отты энергияның жарылысы болып ол кейін салқындай келе материяға айналды. Әлем 300 мың жыл бойы өзара әрекеттесетін және барлық Әлемді біркелкі толтыратын электрондардан, протондардан, нейтрондардан және сәуле шығарудан тұрды. Әрі қарай Әлемнің кеңею процесінде заттардың тығыздығы және сәуле шығаруы, температуралары төмендеді. Температура 4000 К жеткенде соуле шығару заттармен әрекеттесуін тоқтатты. Сөйтіп, олардың әрқайсысының эволюциясы өз бетінше жүрді. Әлемнің кеңеюінің басталғанына шамамен миллион жыл өткеннен соң тұрақты атомдардың қалыптасу уақыты келді.

Жарылыстан кейінгі көптеген миллион жылдар бойы сол жарылыстың энергиясынан пайда болған жарықтан әлем жарқырап тұрды. Әлемнің пайда болуының жарылыстың сипатын дәлелдейтін деректерді ғалымдар осы уақытта да тауып жатыр. Олар: ғарышта Әлемнің пайда болу кезінен кездесетін қалдықты сәуле шығару аясы кеңіген Әлемнің қозғалысын көрсететін галактика спектріндегі қызыл ығысу ғарыш кеңістігінде гелий мөлшерінің көп болуы (Үлкен жарылыс теориясы болжап айтқандай, сутегінің 12 атомына гелийдің бір атомы сәйкес келеді. Гелийдің мұндай мөлшерін жұлдыздардың сутегін "қайта жасау" нәтижесінде өндіру мүмкін емес. Әлемнің кеңеюі басталғаннан кейінгі оныншы секундта гелий синтезделе алды, ол кезде заттың температурасы жүздеген миллион градус болған) .

Үлкен жарылыстан кейін Әлем кеңейіп, салқындай бастады. Элементар бөлшектер протондар мен нейтрондарға бірігіл, ал олар өз кезегінде электрондарды қармап алып атомдар пайда болды. Атомдар әрі қарай бірігіп химиялық элементтердің кірпіштеріне айналды. Жүздеген миллион жыл бойы гравитация күштері материяны орасан зор қоймалжыңға жинап, ғарыштың архитектурасын даярлады.

Жүздеген миллион жылдар өткеннен кейін сутегінің зор бұлттары қазір бақылап отырған галактикаға жинақталды.

Ал осы галактиканың ішіндегі аз гравитациялық өрістер сутегілерді ыстық жұлдыздарға жинады. Олардың температуралары жұлдыздың қойнауында сутегіні әлде қайда ауыр элементке айналдыратын термоядролық реакциялардың басталуына жеткілікті болды. Шамамен 10 млрд жыл өткеннен кейін біздің галактика пайда болды. Мұнда жұлдыздар пайда болып және сөніп жатты. Жұлдыздар өздерінің ядролық отының жағып біткенше жарқырап түрды. Алып жұлдыздар өздерінің өмір сүруінің соңғы сатысында жарылады. Осы жарылатын жұлдыздар немесе аса жаңа жұлдыздар өмірдің көзі болып табылатын элементтерді, атап айтқанда, біз дем алатын оттегіні, бұлтттық етке қажетті көміртегіні, қанның құрамындағы темірді ғарыш кеңістігіне жіберді. Жарылыстан кейін газ бен тозаңнан тұратын бұлт пайда болғанда бұл элементтер гравитациялық күштің әрекетінен жиналды да, жаңа жұлдыз, яғни Күн пайда болды. Олардың жанында планеталар түзіле бастады. Бұл шамамен 4, 5 млрд жыл бұрынғы оқиға.

Жұлдыздар пайда болып жарылып жатты, жұлдыздар шоғырланып галактика құрды, жұлдыздар планеталардың түзілуіне ьқпал етті. Сондай планеталардың бірінде тіршілік иелері эволюцияны бастарынан өткізді, енді олардың ішіндегі санасы ең жоғары тұрғындары өмірдің қалай пайда болғанын түсінуге ұмтылуда.

Біздің галактика мен басқалары бірігіп көлденең өлшемі жүздеген миллион жарық жылын құрайтын галактикалардың шоғыры мен галактикалардың аса үлкен шоғырларына жинақталды. Олар барлық Метагалактика кеңістігі арқылы тізбектеліп байланысқан тәрізді. Оның көлемін кәуекті губкамен, ал проекциясын балық аулайтын тормен салыстыруға болады. Біртекті және изотропты болып табылатын үлкен масштабта пайда болған Метагалактиканың құрылымы осындай. Бұл А. Фридман теориясының дұрыс екеніне тағы бір дәлел. Қазіргі көзқарас бойынша Метагалактиканың өз алдына даму процесі шексіз, ал дүниенід ғылыми көрінісі осы негізде құрылады. Ғалымдар дүниенің қазіргі күйі жөніндегі мәліметтерге, физиканың іргелі заңдары мен Жерде және Әлемде ашылған жаңалықтарға сүйеніп, өткен уақыттағы құбылыстарды ойша қайта құрып, Метагалактиканың болашағын анықтауға тырысады. Ғарыш материясы эволюциясының өзіндік ерекшеліктері бар. Мысалы, химиялық элементтердің пайда болу процестері жұлдыздар эволюциясының "өрлеу" дәуірінде (қарапайымнан күрделіге көшу) және "өшу" дәуірі тармақтарында да іске асатыны белгілі. Аспан денелерінің даму бағытын дәл анықтау әзірге қиын. Жұлдыздардың сирек газдардан пайда болатыны жөніндегі түсінікпен қатар академик В. Амбарцумянның жұлдыздар өте тығыз заттардан пайда болған деген теориясы да бар екені белгілі. Ұзақ жүретін эволюциялық процестермен қатар ғарыш денелерінің тез сапалы өзгерістерге ұшырайтыны да белгілі болып отыр.

Әлемнің ұлғаюы

Доплер эффектісіне сәйкес ғарышта қозғалатын барлық денелер жарық шығарады. Бұл заңды галактикаға қолдана отырып, астрономдар бізге жақындап келе жатқан ғаламдар жасыл, ал қашықтап бара жатқандар қызыл тәрізді болып көрінетінін анықтады. 1923 жылдан бастап 1950 жылдың орта кезіне дейін астрономдар галактикадан тыс денелерді зерттеу нәтижесінде галактикалардың бір-бірінен алшақтау процесін растады. Алынған мәліметтер негізінде Xaббл өз заңын тұжырымдады: галактика неғұрлым алыс қашықтықта болса, соғұрлым тезірек алшақтайды және соғұрлым оның спектрі қызылырақ болады.

Эдвин Хаббл

Мұндағы v - галактиканың алыстау жылдамдығы, D - оған дейінгі қашықтық, Н - Хаббл тұрақтысы (оның мәнін көп жағдайда 75 км/(с • Мпк) деп алады) . Хаббл заңы тек алыс галактикалар үшін ғана қолданылады. Әлемде центр жоқ болғандықтан, жақын қашықтықтағы кейбір галактикалар біздің галактикаға жакындауы мүмкін. Ұлғайған Әлемнің ауа шары түріндегі екі өлшемді моделі жасалған. Бұл модель бойынша галактикалар шардың бетіне салынған нүктелер рөлін атқарады. Хаббл заңы Әлемнің ұлғаюын, яғни Үлкен жарылыс нәтижесінде Әлемнің пайда болғанын растайды. Қазіргі байқалатын ғарыштық сәулелер аясы Әлемнің Үлкен Жарылыстан кейін пайда болғанының куәсі. Бұл сәуле шығару кеңеюдің алғашқы мезетінде шығарылған сәуле эволюциясының нәтижесі, сондыктан оны реликтивтік деп атайды. Реликтивтік сәуле шығаруды 40-жылдары Дж. Гамов теория жүзінде болжаған. Есептеулер бойынша бұл сәуле шығарудың эквивалентті температурасы 10 млрд жыл өткеннен кейін бірнеше Кельвинге тең болуы керек.

Ғарыштың барлық жерінен түсетін радиосәуле шығару аясы ретінде реликтивтік сәуле шығаруды 1965 жылы американдық физиктер Арно Пензиас және Роберт Вильсон ашты. Бұл радиосигналдың қарқындылығы (интенсивтілігі) ЗК температурадағы абсолют қара дененің сәуле шығару қарқынына тең. Реликтивтік сәуле бүкіл Әлемді біркелкі толтырады. Егер біздің микротолқындарды көре алатын қабілетіміз болса, онда аспан барлық бағытта таңқаларлық бірдей жарықтылықпен жарқырап тұрар еді. Бұл біртекті сөуле шығару үлкен жарылыстан қалған жылу боп есептелінетін сәуле шығарудың басты себебі болып табылады. Үлкен жарылыстан кейін кеңістік ұлғая бастаған кезде кеңістіктің біртекті емес бөлігі біртекті сәулеге тола бастады. Теорияға сәйкес бұл сәуле шығару изотропты (бағытқа тәуелді емес) және температурасы ЗК. Реликтивтік сәуле шығару Әлемнің алғашқы даму сатысында болған қуатты сөуле шығарудың қалдығы ретінде қарастырылады.

Ғарыштық сәуле шығару аясын ашу, жұлдызаралық газдардың құрамын зерттеу, Хабблдың Әлемнің ұлғаюын табуы, Метагалактиканың біртекті ірі масштабты құрылымы тұрақсыз Әлемнің эволюдиясының қазіргі релятивтік пікірін растайды.

Әлемнің моделі

Біздің Әлемді қандай болашақ күтіп түр? Өткен ғасырдың 20-жылдарынан бастап ғалымдар Әлем эволюциясының модельдерін ұсына бастады. Сондай бір модель бойынша Әлемнің ұлғаюы оның қайтадан сығылуымен алмасады да, Әлемнің дамуы тоқтайды. Ал басқа бір болжам бойынша Метағаламның ұлғаюы бірнеше миллиард жылдардан кейін сығылуға алмасады, содан кейін қайта ұлғая бастайды. Үшінші бір гипотеза бойынша Әлемнің ұлғаюы мәңгі жалғаса береді.

Осы үш гипотезаны талдай отырып, ғалымдар "біздің Әлемнің және басқа әлемдердің болашағы осы әлемдегі заттардың тығыздығына байланысты" деген үйғарымға келді. Егер біздің Әлем заттарының тығыздығы белгілі бір тығыздықтан, айталық, сындық тығыздықтан (1028 кг/м3) артық болса, онда біз жабық немесе циклді Әлемде өмір сүрудеміз. Ерте ме, кеш пе гравитация кеңеюді тоқтатып, Әлем сығыла бастайды. Галактикалар өздерінің жеке күйлерін сақтай алмайды, демек, жұлдыздар жарылады, сөйтіп, аспан жап-жарық болып жарыққа толады. Ақыр аяғында, барлық материя шарға жиналады, кезінде бәрі де осыдан басталған еді. Егер заттардың тығыздығы сындық тығыздықтан төмен болса, онда Әлем шексіз кеңейе береді. Барлық жұлдыздардың жарығы уақыт өткен сайын шашырайды. Сөйтіп, галактикалар қараңғыға сіңіп жоғалады. Әлемнің жарылыстан кейін пайда болғанын (реликтивтік сәуле шығару, галактикалардың алшақтауы, т. б. ) дәлелдеумен қатар Әлемнің тығыздығын және оның массасын анықтау ғылымның казіргі даму сатысында өте қиын және әзірге шешілмеген мәселе. Сондықтан да біз қазір анық қандай Әлемде (жабық па, ашық па немесе циклді ме) өмір сүріп отырғанымызды анық айта алмаймыз.

Әлемдегі тіршілік

XX ғасырда ғылыми-техникалық революцияның салдары ретінде философия мен жаратылыстану ғылымдарының өте маңызды сұрақтарын кең түрде талқылау басталды. Олар: аламзаттың Әлемде алатын орны, тіршілік дүниесінің көптігі, тірі материяның пайда болуы және жерден баска да тіршілік иелерімен байланыс туралы мәселелер.

Әлемдегі өмір мен сана

Әлем жөніндегі біздің біліміміздің шектелгенін еске ала отырып белгілі астроном X. Шепли (1885-1972) адамзаттың алдағы уақытта жауап беруте тиісті негізгі үш мәселесі бар деді. Олар: Әлем деген не? Оның құрылымы қалай? Ол неге өмір сүреді? Бұл сұрақтарды осы өмірге қатысты қойсақ, олардың біреуіне де толық жауап бере алмаймыз. Өмір деген не? Ол қалай құрылған? Ол неге өмір сүреді (Ол қалай пайда болды) ? Жалпы алғанда, өмірдің проблемаларына қызығушылық дүниедегі ең әйгілі ойшылдарды өзіне тартқан және тарта береді. Атап айтқанда, Аристотель, Платон, Эйнштейн, Бор, Крик жәнө Бернал, т. б.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.