Определения:
Теории Относительности-есть две разные теории. Первая из них – специальная теория относительности, возникшая в начале XX века и направленная в основном на согласование электродинамики и механики с помощью преобразований Лоренца. Вторая – общая теория относительности, появившаяся позже и посвященная созданию более общей теории тяготения, нежели тяготение Ньютона. Основываясь на принципе эквивалентности, эта теория отождествляет гравитационное поле с кривизной пространства и позволяет получить на основе этого геометрическую модель гравитации.
Красное смещение-связывают с космологией, благодаря которой он и стал популярным. Этот термин означает смещение линий спектров атомов и молекул в красную область, то есть фактически речь идет об уменьшении частот или увеличении периодов колебаний.
реликтовое излучение-космическое электромагнитное излучение с высокой степенью изотропности и со спектром, характерным для абсолютно чёрного тела с температурой 2.725 К.
гиперсферы-мерное многообразие в n-мерном пространстве, все нормали к которому пересекаются в одной точке — центре гиперсфер.
эффектом Доплера-изменение частоты и длины волн, регистрируемых приёмником, вызванное движением их источника или приёмника.
электродинамикиа-представляет собой область физики, изучающую движение электрических зарядов и связанные с ними электромагнитные поля
механика-представляет собой, пожалуй, основной раздел физики, который посвящен изучению закономерностей движения, а также его причин.
преобразования Лоренца-возникли на рубеже XIX-XX веков как формальный математический прием для согласования электродинамики с механикой и легли в основу специальной теории относительности.
Тяготение-относится к одним из самых первых научных представлений, связанных с изучением падения тел на землю, а также движения небесных объектов.
принцип эквивалентности-подразумевает тождественность инертных масс всех тел их гравитационным массам, что позволяет оперировать в физике единым понятием масса
гравитационное поле-понимают фундаментальное свойство всех тел притягиваться друг к другу, при этом свойство гравитации связывают с массой тела.
электрический заряд-основной тип заряда, используемый в современной физике.
Изотропность-одинаковость во всех направлениях, инвариантность.
Поскольку гравитационные взаимодействия являются доминирующими на мега-уровне организации материи, космологические модели Вселенной должны строится в соответствии с требованиями Теории Относительности на основе реально наблюдаемых астрофизических явлений:
1. Однородность и изотропности космического пространства.
2. Конечная интенсивность светового потока, приходящего из космоса.
3. Красное смещение в спектрах излучения далеких звезд.
4. Существование реликтового излучения (однородного и изотропного фона электромагнитных волн, соответствующего температуре около 3К).
Конечное количество света, приходящего от звездного неба, заставляет отвергнуть классические представления о бесконечном космическом пространстве, однородно заполненным звездами. Предпринимаемые в рамках классической концепции попытки построения космологических моделей с неоднородным распределением звезд в пространстве находятся в противоречии с астрономическими наблюдениями (неоднородность в концентрации звезд наблюдаются только на "относительно малых" космических масштабах вплоть до межгалактических скоплений).
Эйнштейном была предложена модель Вселенной, в которой локальные искривления пространства-времени гравитирующими массами приводит к глобальному искривлению, делающему Вселенную замкнутой по пространственным координатам. В этой цилиндрической модели Эйнштейна временная координата не искривляется (время равномерно течет от прошлого к будущему). Впоследствии цилиндрическая модель была усовершенствована голландским астрофизиком Виллем де Ситтером, предположившим на основании наблюдаемого красного смещения, что время в удаленных частях Вселенной течет замедленно (искривление по временной координате) - модель замкнутой гиперсферы.. Обе эти стационарные модели Вселенной имеют два недостатка: необходимость предположить существование дополнительных взаимодействий, препятствующих сжатию Вселенной под действием гравитирующих масс, проблема "утилизации" света, испущенного звездами в предшествующие моменты времени в замкнутое пространство.
На сегодняшний день наиболее популярна предложенная Фридманом модель расширяющейся Вселенной (красное смещение и конечная светимость неба объясняются эффектом Доплера, нет необходимость во введении компенсирующих гравитацию взаимодействий), глобально искривленной из-за наличия гравитирующих масс. Обсуждаются ее две модификации:
1. Замкнутая модель предсказывает постепенное замедление расширения вследствие торможения гравитационными силами с последующим переходом к сжатию.
2. Открытая модель замедляющееся расширение, происходящее бесконечно долго.
В настоящее время предпочтение отдается открытой модели, поскольку оценки средней плотности вещества во Вселенной, сделанные на основе наблюдаемой концентрации звезд, показывают, что гравитационные силы не способны остановить происходящее с наблюдаемой скоростью разбегание. Оценки могут существенно измениться в пользу закрытой модели при наличии в космосе скрытых масс несветящегося вещества (например за счет ненулевой массы покоя нейтрино).
Поможем написать любую работу на аналогичную тему