Лекция №3

Лекция

.

(1)

В 1926 г. австрийский физик Э. Шредингер нашел математическое выражение, описывающее поведение волн материи – уравнение Шредингера:

.

(Здесь ψ – волновая функция частицы, m, v – ее масса и скорость, x,y,z -- координаты, V – потенциал, Δ – оператор Лапласа).

Вселенная означает весь существующий материальный мир, понятие метагалактика означает этот же мир с точки зрения его структуры.

Магеллановы облака. Ближайшая к нам галактика

Реконструкция нашей галактики

Классическая ньютонова космология явно или неявно принимала следующие постулаты:

1. Вселенная – всесуществующий «мир в целом». Космология познает мир таким, каким он существует сам по себе, безотносительно к условиям познания.

2. Пространство и время Вселенной абсолютны, они не зависят от материальных объектов и процессов.

3. Пространство и время метрически бесконечны.

4. Пространство и время однородны и изотропны.

5. Вселенная стационарна, не претерпевает эволюции. Изменяться могут конкретные космологические системы, но не Мир в целом.

В ньютоновой космологии возникли два парадокса, связанные с постулатом о бесконечности Вселенной.

1. Гравитационный парадокс. Если Вселенная бесконечна, то в ней существует бесконечное число небесных тел, которые должны создать бесконечно большое гравитационное притяжение и Вселенная должна сколлапсировать – собраться в точку.

2. Бесконечное число светящихся звезд должно привести к бесконечно большой светимости небосвода. Парадокс получил название фотометрического.

Первые модели Вселенной использовали теорию тяготения А. Эйнштейна. Уравнение Эйнштейна допускает несколько решений, т.е. существует несколько моделей Вселенной.

В) У множества моделей Вселенной есть несколько общих моментов:

1) Наша Вселенная расширяется и эволюционирует.

2) Радиус Вселенной в сингулярности составлял не более 10^-14 м, т.е. меньше радиуса электрона, и ее плотность составляла 10⁹⁶ г/см³.

3) От первоначального состояния к настоящему Вселенная пришла в результате Большого взрыва.

В результате своей эволюции Вселенная прошла ряд этапов, которые принято называть эрами.

Эра адронов. Продолжительность эры 10^-3 с, температура 10¹² К, плотность 10¹⁴ г/см³. В конце эры происходит нарушение хиральной симметрии и аннигиляция частиц и античастиц приводит к победе вещества над антивеществом в итоге остается некоторое количество протонов, гиперонов и мезонов.

Эра лептонов. Продолжительность 10 с, температура 10¹⁰ К, плотность 10⁴ г/см³. Возникает электромагнитное взаимодействие. Протоны распадаются на нейтроны и позитроны. Аннигиляция частиц и античастиц привела к появлению фотонов, столкновения которых приводит к рождению пар электрон-позитрон.

Фотонная эра. Продолжительность 10⁶ лет. Температура падает от 10¹⁰ К до 3000 К. Плотность от 10⁴ г/см³ до 10^-21 г / см³. Появляются ядра атомов гелия. Свет отделяется от вещества, и Вселенная становится прозрачной, в ней определяющую и структурирующую роль начинает играть гравитационное взаимодействие.

Звездная эра. Она начинается через 10⁶ лет от начала взрыва и продолжается сейчас. В первые этапы появляются протозвезды и протогалактики. В звездах начинается синтез гелия. «Выгорание» водорода приводит к гравитационному сжатию звезд, их разогреву и последующему взрыву. Во время взрыва протозвезд рождаются все химические элементы после чего и рождаются звезды нового поколения. (Солнце звезда второго поколения.) Вся история Вселенной длится (14±2)^.10⁹ лет.

Иерархия – расположение частей, элементов от низшего к высшему или от высшего к низшему; порядок подчинения низших высшим.

Тождество – полное сходство, совпадение; равенство, справедливое при любых числовых значениях входящих в него величин.

Структура – строение, внутреннее устройство.

Вселенная – весь существующий материальный мир бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе ее развития.

Галактика – гигантское скопление звезд, объединенных гравитационным взаимодействием.

Метагалактика – часть Вселенной, доступная астрономическим исследованиям.

Энергия связи – работа, которую необходимо затратить, чтобы «растащить» объект на составные части.

Тождественные частицы – частицы, обладающие одинаковыми физическими свойствами: массой, спином, электрическим зарядом и другими внутренними характеристиками. Принципиальная неразличимость частиц чисто квантовомеханическое свойство.

Все многообразие мира, все его иерархические структуры объясняют четыре типа взаимодействия между микрочастицами, составляющие микро-, макро- и мега- миры. Это гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия.

Первое объединение различных физических теорий принято считать уравнения Максвелла, объединивших единым описанием электрические, магнитные и оптические явления.

На следующем этапе развития А. Эйнштейну удалось объединить электромагнитное и гравитационное взаимодействия в общей теории относительности.

Дальнейшее объединение гравитационного и электромагнитного взаимодействий в электрослабое взаимодействие происходит в 70-е годы ХХ. Экспериментальное подтверждение электрослабого взаимодействия было получено в 1983 г. (открытие векторных бозонов).

Дальнейшее объединение взаимодействий называют единой теорией поля.

Единая теория поля – единая теория материи – это теория, призванная свести все многообразие свойств элементарных частиц и их взаимодействия (взаимопревращений) к небольшому числу универсальных принципов. Такая теория еще не построена, и ее нужно рассматривать, как стратегию развития физики микромира. В настоящее время в рамках единой теории поля существует довольно много частных моделей.

Важным предсказанием различных моделей великого объединения считают предсказание нестабильности протона (время жизни 10³⁰ – 10³⁴ лет).

Перспективной считается модель суперструн. Теория требует многомерного (26 или 10-мерного) пространства. На этом пути возможно построение теории, содержащую все взаимодействия всех известных фундаментальных частиц. Однако теория предсказывает наличие пока не обнаруженных частиц с большой массой (>1 ТэВ).

1. Теоретическая и техническая прочность
2. Пластическая деформация металлов.
3. Наклеп, возврат и рекристаллизация.
4. Холодная и горячая деформация
5. Сверхпластичность.

Дата добавления: 2014-01-11