От черните дупки, Големия взрив до произхода на живота и еволюцията...


Категория на документа: Физика


 ВЕЛИКОТЪРНОВСКИ УНИВЕРСИТЕТ
"СВ. СВ. КИРИЛ И МЕТОДИЙ"

ИСТОРИЧЕСКИ ФАКУЛТЕТ

РЕФЕРАТ

По дисциплината:
Философия на науката

На тема:
От черните дупки , Големия взрив до произхода на живота и еволюцията

Изготвила: Проверила:
Ралица Ю. Росенова д-р Анна Иванова
специалност: История и Философия
Фак. № 55027

Велико Търново

2013г.

Реших да пиша по тази тема защото ме вълнува и буди интерес не само от моя страна ,но и на много други автори ,учени и обикновени хора. Исках да се запозная по подробно всъщност какви процеси протичат в нашата Вселена или може би не е наша? Има толкова много неща , които и до днес не могат де се обяснят ,но реших в моята работа да покажа поне част от прехода ,които се е състоял .

Първо ще обясня какво е това черна дупка?

Като започна с това ,че в началота на 60-те години астрономинте вече знаели ,че всяка звезда ,чиято маса е три пъти по-голяма от масата на Слънцето ,умира, като колапсира и образува онова ,което днес наричаме черна дупка.

Преди повече от двадесет години , използвайки уравненията на Общата теория на относителността, учените били изчилили, че такъв обект ще изкриви изцяло пространство-времето около себе си , а масата в центъра остава изолирана от останалата Вселена .Светлинните лъчи, минаващи в бизост до нея, ще бъдат толкова силно огънати , че фотоните ще обикалят около централната "звезда" по - затворени криви и никога няма да продължат пътя си във външната Вселена. Очевидно, щом не излъчва светлина, такова тяло ще бъде черно , и през 1969г. американският физик-реалативист Джон Уилър го нарича "черна дупка".

Причината е, че съществуват огромен брой звезди с маса, три пъти по -голяма от тази на Слънцето , които не се свиват , защото в недрата им протича ядрени реакции и се отделя топлина. Топлината поражда налягане , насочено така , че да противодейства на гравитационното свиване . Астрономите знаеха , че когато такива звезди изчерпят ядреното си "гориво", те избухват , като изхвърлят външните си слоеве в пространството. Преди тридесетина години се предполагаше , че при подобна експлозия се изхвърля толкова много вещество ,че или ядрото остава с маса, три пъти по- малка от слънчевата , или когато станалото звездно вещество започне да се свива , включва се още някакво неизвестно налягане.

Всички тези тлеещи космически въглени имат маси, малко по-малки от тази на нашето Слънце,но са свити в обем , приблизително равен на земният. Такива звезди с размери на планета се наричат бели джуджета. При тях гравитационното свиване се уравновесява от налягането на идеалния Ферми-газ , образуван от електроните на атомите , които изграждат звездата.

В атома има много свободно пространство. Ядрото е миниатюрно и много плътно ,а облакът от електрони е ограмен , но с много малка плътност. В мащабите на атома ядрото е като песъчинка в средата на концертна зала. Поради високото налягане част от електроните в белите джуджета са напуснали съответните си атоми и ядрата се намират в море от електрони, които не принадлежат на дадено ядро , а са общи за цялата звезда. Ядрата носят положителен заряд и тъй като едноименните заряди се отблъскват , разстоянията помежду им се запазват.

Според квантовата теория обаче има възможност една звезда да стане по-плътна от бяло джудже. Ако под действие на гравитацията звездата се свие допълнително, електроните ще бъдат принудени да взаимодействат с протоните до получаване на неутрони. Резултатът е звезда, изградена само от неутрони, които могат да се подредят толкова плътно, колкото протоните и неутроните в атомното ядро. Тово е неутронната звезда.

Теоретиците от 60-те години знаели много добре,че за да се превърне в черна дупка, една мъртва звезда не трябва да има дори неутрони. От уравенията на квантовата механика следва, че неутроните не могат да уравновесяват теглото на мъртва звезда, чиято маса е поне три пъти по-голяма от слънчевата. Всеки подобен обект, получен от експлозията на масивна звезда, ще се свие изцяла до размерите на математическата точка , нарачена "сингуларност".

Ето и една сингуларност на гледно как изглежда:
Дълго преди да достигне състояние с нулев обем и безкрайно голяма плътност, свиващата се звезда ще е успяла да закриви напълно пространство- времето около себе си и да изолира колапсара от външната Вселена.

Уравненията по - точно показват ,че всяка достатъчно свита материална система колапсира по този начин.Това ,което отличава телата с маса , три пъти по-голяма
от слънчевата, е особеността , че те се свиват сами под действието на собственото си тегло. Ако нашето Слънце се свие в сфера с радиус около 3km,то ще се превърне в черна дупка.Същото се отнася и за Земята, ако радиусът й се свие приблизително до един сантиметър. И тук извличаме извода ,че във всички случаи, ако един обект се свие до определени критични размери, гравитацията надделява и затваря пространство - времето около обекта, докато той продължава да се свива в сингуларност с безкрайна плътност вътре в черната дупка. Но трябва да отбележим, че колкото по-голяма е масата,толкова по-лесно се получава черна дупка. Критичният размер не е просто пропорционален на количеството маса. Критичната плътност, при която се образува черна дупка, е по-голяма , когато се свива по-малко количество маса .

На всяка маса отговаря критичен радиус,наречен радиус на Шварцшилд. Всички примери, дадени по-горе показват, че радиусът на Шварцшилд е по-малък за по-леките тела. За да се образува черна дупка от Земята трябва да я свием по-силно, отколкото Слънцето,съответвно Слънцето - много по-силно, отколкото някоя по - масивна от него звезда. След като веднъж се е образувала черна дупка, около нея възниква повърхност (нещо като повърхност на море), която дефинира границата между Вселената като цяло и областта на силно изкривеното пространство -време, от която нищо не може да излезе навън. Всъщност черната дупка може да се направи и от вода , стига да разполагаме необходимото количество!!! Една характерна особеност на черната дупка ,е че тя винаги изкривява пространството-времето около себе си така, че светлинните лъчи на хоризонта обикалят постоянно около намиращата се в центъра й сингуларност.

През 60-те години тази идея започнала бавно да прониква в съзнанието на космолозите. Те осъзнали,че цялата Вселена може да се разглежда като черна дупка - най - голямата от всички черни дупки, като всичко в нея се държи от гравитацията , а самото пространство - време представлява единна цялост, обвиваща самата себе си с хоризонт с определена кривина. Но има една съществена подробност - черните дупки привличат материята навътре към сингуларността, а Вселената се разширява навън. Вселената е като черна дупка, обърната с вътрешността наопаки.

Според уравненията на Айнщайн, т.е. според Общата теория на относителността Вселената не може да е статична- тя трябва или да се разширява,или да се свива. Наблюденията показвали ,че се разширява. Тогава какво казвали уравненията на Айнщайн за нещата преди мнаго време, когато галактиките са били разположени близко една до друга? А още по -преди ? От решенията на обратна задача следва ,че Вселената е възникнала преди 15 милиарда години от точка с безкрайно голяма плътност, т.е. от сингуларност. "Очевидно"(за астрономите от 40-те и 50-те години ) това е абсурд . Несъмнено Вселената, в която живеем , не може да се приложи или едното,или другото решение . Космологичен модел е система уравнения,която опсипва поведението на дадена вселена (с малко в ) . Моделът трябва да удволетворява известните физически закони, но не описва задължително реалното поведение на реалната Вселена ( с голямо В). Както решението,описващо разширение,така и другото,задаващо свиване,описват вселени-модели - забавни математически играчки. Решението, задаващо разширение,би могло да описва и реалната Вселена. Все пак в началота на 60-те години повечето космолози предпочитаха дори разширяващия се модел просто вселена-модел.



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
От черните дупки, Големия взрив до произхода на живота и еволюцията... 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.