Форум
» Назад на решение задач по физике и термеху
Регистрация | Профиль | Войти | Забытый пароль | Присутствующие | Справка | Поиск

» Добро пожаловать, Гость: Войти | Регистрация
    Форум
    Физика
        Космология и строение вселенной.
Отметить все сообщения как прочитанные   [ Помощь ]
» Добро пожаловать на форум "Физика" «

Переход к теме
<< Назад Вперед >>
Несколько страниц [ 1 2 ]
Модераторы: duplex, Roman Osipov, gvk
  

gvk


Модератор

Время от времени на этом форуме появляются вопросы о строении вселенной и о большом взрыве. Это самые фундаментальные и самые глубокие вопросы, которые может задать думающий человек.  
Поэтому желательно было бы даже в тезисной форме изложить современные понятия космологии, оставляя в стороне все философские или этические аспекты.

Изложить все, конечно в форуме не возможно, поэтому это будет фактически будет программа того, что нужно изучить, чтобы понимать эту науку серьезно.    

Космология, как систематическая наука о вселенной,  по-существу начала формироваться с работ Зйнштейна по общей теории относительности, но особо бурное развитие она получила после 2-х великих экспериментальных открытий в 1929 и 1965 годах.  

1. Фундаментальные открытия,  наблюдения и эксперименты.

1.1  Парадокс Хейнрич Олберса (H. Olbers, 1826) о светимости небесной сферы бесконечной вселенной - первое противоречие в научном понимании вселенной.

1.2  Открытие Эдвина Хабла (E. Hubble, 1929) - наблюдение красного смещения далеких галактик.

1.3  Открытие Арно Пензиаса и Роберта Вилсона (A. Penzias,  R. Willson, 1965) - реликтового излучения из  вселенной с температурой 2.73К  и с максимумом в районе длинны волны 1.7мм.

1.4  Самые последние данные о флуктуациях реликтового излучения от "сферы последнего рассеяния" из экспериментов WMAP.


2. Начальные понятия о вселенной и геометрия пространства-времени.

2.1 Космологический принцип. Его существо изложено в теме "Астрофизика. Строение Вселенной".  Напомню только, что основа космологии - это изучение сплошной, однородной и изотропной среды, где нет звезд,  галактик, скоплений вещества и т.д.. Все неоднородности -звезды,  галактики, небьюла - газовые и пылевидние скопления вещества и т.д.  - это "флуктуации", которые не существенны для поведения всей вселенной.

2.2 Понятие метрики пространства. Здесь предполагается понимание вектора и тензора как инвариантных объектов, не зависящих от выбора координатной системы. Метрика Робертсона-Волкера для изотропного и однородного пространства.

2.3 Понятие кривизны пространства и тензора знергии-импульса.

2.4 От гравитации Ньютона к гравитации Эйнштейна (начальные знания об полевом уравнении Эйнштейна).

3. Динамика вселенной.

3.1 Уравнение Фридмана для сплошной, однородной и изотропной среды.

3.2 Дополнительные уравнения: "жидкостное" уравнение, уравнение ускорений.

3.3 Состав вселенной: излучение, материя, космологическая константа (энергия вакуума),  серое вещество (dark matter).


3.4 Поведение вселенной, состоящей  отдельно из материи и излучения.  Влияние серого вещества и космологической постоянной.  

4. Ранняя вселенная и ядерный синтез.

4.1 Ядерные реакции и космология.

4.2 Нейтроны, протоны и синтез дейтерия.

4.3 Происхождение тяжелых элементов.


5. Теория инфляции в ранней вселенной и сценарии эволюции.

5.1 Проблема горизонта.

5.2 Плоская и кривая вселенная.

5.3 Загадки вселенной (барион-антибарионная ассиметрия, проблема монополя, и др)

Самый лучший учебник, на мой взгляд, это книга Стивена Вайнберга, Космология.
В этой теме приветствуется указание на более простые учебники,  размещение вопросов и граммотных комментариев.



(Сообщение отредактировал gvk 10 нояб. 2010 7:02)

-----
"Как Бог вычисляет, так мир делает" Лейбниц

Всего сообщений: 831 | Присоединился: октябрь 2003 | Отправлено: 9 авг. 2010 1:15 | IP
gvk


Модератор

Вопрос для знающих космологию в объеме университета.
Какие основные проблемы космологии на сегодняшний день?

Всего сообщений: 831 | Присоединился: октябрь 2003 | Отправлено: 9 сен. 2011 21:15 | IP
gvk


Модератор

Что такое темная материя?

Одним из самых загадочных объектов во вселенной является существование темной материи.
Концепция темной материи появилась из наблюдения распределения плотности материи в нашей галактике и галактики М31. Эти галактики имеют спиральную структуру сплюснотого диска с 4-мя рукавами и плотным ядром в центре, которое имеет массу $M$.  

Согласно закону Ньютона, скорость $v$  звезды, находящейся на расстоянии $R$ от центра галактики определяется ускорением $а$, направленным к центру галактики:

(1)  $a = v^2 /R$.

Если ускорение  определяется гравитационным притяжением ядра с распределением массы $M(R)$

(2)  $v^2 /R   = G * M(R)/R^@$,

то из (1), (2) следует что скорость звезды будет определяться уравнением

(3)  $v =\sqrt( G * M(R)/R)$.

Считается, что распределение массы в галактике пропорционально распределению светимости вещества (звезд) в галактике. Это распределение для большинства галактик, включая нашу,  
имеет экспоненциальный характер. То есть, масса быстро падает с растоянием от центра галактики  и  распределение можно считать точкой.
Тогда формула (3) становится

(4)  $v = G * M* \sqrt(1/R)$,

т.е. скорость $v$  любой звезды вне ядра должна уменьшаться с расстоянием $R$ от центра  галактики корневым образом.


Астрофизики 20-го столетия измерили скорости многих звезд нашей галактики и галактики М31.
Каково же было их удивление, когда обраружилось что скорости звезд не уменьшаются с  растоянием, а остаются примерно константами.

Иными словами, кривая распределения скоростей звезд имеет плато(!), что противоречит закону Ньютона.

Единственный способ спасти закон Ньютона, это предположить что есть какая-то другая,  невидимая (недетектируемая в любом частотном диапазоне) материя, которая покрывает всю галактику и возможно простирается за ее пределы  и ее гравитационное поле компенсирует
притяжение ядра.  

Именно этот экспериментальный факт и требует введение темной материи.  Иначе это трудно объяснить на современном этапе развития космологии.




(Сообщение отредактировал gvk 13 янв. 2016 12:22)

-----
"Как Бог вычисляет, так мир делает" Лейбниц

Всего сообщений: 831 | Присоединился: октябрь 2003 | Отправлено: 2 янв. 2016 22:00 | IP
Karmadon



Новичок


Цитата: gvk написал 9 авг. 2010 1:15
... желательно было бы даже в тезисной форме изложить современные понятия космологии, оставляя в стороне все философские или этические аспекты.

Этические - безусловно. А вот без ФИЛОСОФСКОГО переосмысления понятий пространства и времени - не обойтись. Катехизис от "диамата" это далеко не вся философия, но свое дело он сделал: для иных физиков, в т.ч. и весьма известных, само это слово - что красная тряпка для быка.

Всего сообщений: 5 | Присоединился: июнь 2016 | Отправлено: 14 июня 2016 17:59 | IP
Max24


Новичок

Каждые несколько тысяч лет к центральной сверхмассивной черной звезде Млечного пути приближается звезда. Мощная гравитация центральной черной дыры нашей Галактики разрывает звезду на части, выпуская при этом наружу длинную струю газа. Казалось бы, на этом история и заканчивается, однако в новом исследовании утверждается иное. Ученые во главе с Эден Джирмой (Eden Girma), студенткой Гарвардского университета, США, показывают, что из этого газа, идущего со стороны черной дыры, формируются объекты планетных размеров, которые затем продолжают двигаться по нашей Галактике.

«Одна такая разорванная на части звезда может дать начало сотням объектов планетных масс. Мы задались вопросом: а что происходит с этими объектами дальше? Насколько близко они подойдут к Земле? Для ответа на эти вопросы мы разработали специальную компьютерную программу», - сказала Джирма.

Расчеты Джирмы и её команды показывают, что ближайшие из этих объектов планетной массы могут пройти на расстоянии в несколько сотен световых лет от Земли. Их масса будет находиться в диапазоне от массы Нептуна до нескольких масс Юпитера. Эти объекты также будут светиться за счет тепла их формирования, однако будут недостаточно яркими, чтобы их можно было заметить при помощи существующих обзоров неба. Будущие инструменты наблюдения, такие как телескопы Large Synoptic Survey Telescope и James Webb Space Telescope могут различить эти необычные объекты, движущиеся по небу.

Джирма представит свои результаты в среду на постерной сессии и в пятницу на пресс-конференции собрания Американского астрономического общества.

Всего сообщений: 1 | Присоединился: январь 2017 | Отправлено: 22 янв. 2017 13:46 | IP
Doly



Новичок

обожаю космологию)

Всего сообщений: 5 | Присоединился: февраль 2017 | Отправлено: 13 фев. 2017 0:15 | IP
Dalas



Новичок

Очень интересно.

Всего сообщений: 20 | Присоединился: февраль 2017 | Отправлено: 14 фев. 2017 15:42 | IP
Ludmilka


Новичок

Поверьте, явно не один)

Всего сообщений: 3 | Присоединился: февраль 2017 | Отправлено: 22 фев. 2017 11:15 | IP
Gilan



Новичок

Слишком нагромождено теоретическими понятиями

Всего сообщений: 5 | Присоединился: август 2017 | Отправлено: 9 авг. 2017 23:22 | IP
annastaf2017



Новичок

Интересная инфа, особенно про черные дыры, не знала. Спасибо

Всего сообщений: 33 | Присоединился: август 2017 | Отправлено: 15 авг. 2017 23:20 | IP

Отправка ответа:
Имя пользователя   Вы зарегистрировались?
Пароль   Забыли пароль?
Сообщение

Использование HTML запрещено

Использование IkonCode разрешено

Смайлики разрешены

Опции отправки

Добавить подпись?
Получать ответы по e-mail?
Разрешить смайлики в этом сообщении?
Просмотреть сообщение перед отправкой? Да   Нет
 

Переход к теме
<< Назад Вперед >>
Несколько страниц [ 1 2 ]

Форум работает на скрипте © Ikonboard.com