Научная картина мира. 4 страница

30. Корпускулярно-волновой дуализм. Принцип дополнительности.
Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике
Представления А. Эйнштейна о квантах света, послужившие в 1913 г. отправным пунктом теории Н. Бора, через 10 лет снова оказали плодотворное воздействие на развитие атомной физики. Они привели к идее о «волнах материи» и тем самым заложили основу новой стадии развития квинтовой теории.

В 1924 г. произошло одно из величайших событий в истории физики: французский физик Л. де Бройль выдвинул идею о волновых свойствах материи. В своей работе «Свет и материя» он писал о необходимости использовать волновые и корпускулярные представления не только в соответствии с учением А. Эйнштейна в теории света, но также и в теории материи.

Л. де Бройль утверждал, что волновые свойства, наряду с корпускулярными, присущи всем видам материи: электронам, протонам, атомам, молекулам и даже макроскопическим телам.

В 1926 г. австрийский физик Э. Шредингер нашел математическое уравнение, определяющее поведение волн материи, так называемое уравнение Шредингера. Английский физик П. Дирак обобщил его.

Смелая мысль Л. де Бройля о всеобщем «дуализме» частицы и волны позволила построить теорию, с помощью которой можно было охватить свойства материи и света в их единстве. Кванты света становились при этом особым моментом всеобщего строения микромира.

Волны материи, которые первоначально представлялись как наглядно-реальные волновые процессы по типу волн акустики, приняли абстрактно-математический облик и получили благодаря немецкому физику М. Борну символическое значение как «волны вероятности».

Однако гипотеза де Бройля нуждалась в опытном подтверждении. Наиболее убедительным свидетельством существования волновых свойств материи стало обнаружение в 1927 г. дифракции электронов американскими физиками К. Дэвисоном и Л. Джермером.

Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике стал всеобщим. Любой материальный объект характеризуется наличием как корпускулярных, так и волновых свойств.

Тот факт, что один и тот же объект проявляется и как частица и как волна, разрушал традиционные представления. Форма частицы подразумевает сущность, заключенную в малом объеме или в конечной области пространства, тогда как волна распространяется по его огромным областям. В квантовой физике эти два описания реальности являются взаимоисключающими, но равно необходимыми для того, чтобы полностью описать рассматриваемые явления.

Квантово-механическое описание микромира основывается на соотношении неопределенностей, установленном немецким физиком В. Гейзенбергом, и принципе дополнительности Н. Бора.

В своей книге «Физика атомного ядра» В. Гейзенберг раскрывает содержание соотношения неопределенностей. Он пишет, что никогда нельзя одновременно точно знать оба параметра — координату и скорость. Никогда нельзя одновременно знать, где находится частица, как быстро и в каком направлении она движется. Если ставится эксперимент, который точно показывает, где частица находится в данный момент, то движение нарушается в такой степени, что частицу после этого невозможно найти. И наоборот, при точном измерении скорости нельзя определить место расположения частицы.

С точки зрения классической механики, соотношение неопределенностей представляется абсурдом. Чтобы лучше оценить создавшееся положение, нужно иметь в виду, что мы, люди, живем в макромире и, в принципе, не можем построить наглядную модель, которая была бы адекватна микромиру. Соотношение неопределенностей есть выражение невозможности наблюдать микромир, не нарушая его. Любая попытка дать четкую картину микрофизических процессов должна опираться либо на корпускулярное, либо на волновое толкование.

Фундаментальным принципом квантовой механики, наряду с соотношением неопределенностей, является принцип дополнительности, которому Н. Бор дал следующую формулировку «Понятие частицы и волны дополняют друг друга и в то же время противоречат друг другу, они являются дополняющими картинами происходящего».

С теоретической точки зрения, микрообъекты, для которых существенным является квант действия М. Планка, не могут, рассматриваться так же, как объекты макромира, ведь для них планковская константа h из-за ее малой величины не имеет, значения. В микромире корпускулярная и волновая картин сами по себе не являются достаточными, как в мире больших тел. Обе «картины» законны, и противоречие между ними снять нельзя. Поэтому корпускулярная и волновая картины должны дополнять одна другую, т. е. быть комплементарными. Только при учете, обоих аспектов можно получить общую картину микромира.

Согласно современным представлениям, структура элементарных частиц описывается посредством непрерывно возникающих и снова распадающихся «виртуальных» частиц. Например, мезон строится из виртуального нуклона и антинуклона, которые в процессе аннигиляции (лат. annihilatio, букв, уничтожение) непрерывно исчезают, а затем образуются снова.

Формальное привлечение виртуальных частиц означает, что внутреннюю структуру элементарных частиц невозможно описать через другие частицы.

Удовлетворительной теории происхождения и структуры элементарных частиц пока нет. Многие ученые считают, что такую теорию можно создать только при учете космологических обстоятельств. Большое значение имеет исследование рождения элементарных частиц из вакуума в сильных гравитационных и электромагнитных полях, поскольку здесь устанавливается связь микро- и мегамиров. Фундаментальные взаимодействия во Вселенной, в мегамире определяют структуру элементарных частиц и их превращения. Очевидно, потребуется выработка новых понятий для адекватного описания структуры материального мира.

31. Квантовая механика и строение атома (Дописать про строение атома!!!!!)
Данная картина мира явилась результатом дальнейшего развития электромагнитной картины мира. Формируется на основе:
· Квантовой гипотезы М.Планка (1858 – 1947)
· Волновой механики Э.Шредингера (1887 – 1961)
· Квантовой механики В.Гейзенберга (1901 – 1976)
· Квантовой теории атома Н.Бора (1885 – 1962)
В рамках квантово-механической картины мира сложились квантово-механические представления о материи:
- материя обладает корпускулярными и волновыми свойствами, т.е. каждый элемент материи имеет свойства волны и частицы.
Картина физической реальности в квартовой механике двупланова:
1. В неё входят характеристики исследуемого объекта;
2. Условия наблюдения (метод познания), от которых зависит определённость этих характеристик.
При описании объектов используется два класса понятий: пространственно-временные и энергетически-импульсные. Первые дают кинематическую картину движения, вторые – динамическую (причинную). Пространство-время и причинность относительны и зависимы.
Движение – частный случай физического взаимодействия: сильное – электромагнитное, слабое – гравитационное. Они описываются на основе принципа близкодействия: взаимодействия передаются соответствующими полями от точки к точке, скорость передачи взаимодействия конечна и не превышает скорости света.
Спецификой квантово-механических представлений о закономерности и причинности является то, что они выступают в вероятностной форме, в виде статистических законов.
Фундаментальные положения квантовой теории:
· Принцип неопределённости
· Принцип дополнительности
При химических реакциях ядра атомов остаются без изменений, изменяется лишь строение электронных оболочек вследствие перераспределения электронов между атомами. Способностью атомов отдавать или присоединять электроны определяются его химические свойства.

Электрон имеет двойственную (корпускулярно-волновую) природу. Благодаря волновым свойствам электроны в атоме могут иметь только строго определенные значения энергии, которые зависят от расстояния до ядра. Электроны, обладающие близкими значениями энергии образуют энергетический уровень. Он содержит строго определенное число электронов - максимально 2n2. Энергетические уровни подразделяются на s-, p-, d- и f- подуровни; их число равно номеру уровня.

Билет 32.Строение солнечной системы. Солнечно-земные связи.Солнечная система представляет собой большую семью, состоящую из Солнца, планет и их спутников, комет, астероидов, большого количества пыли, газа и мелких частиц.
Представление о случайном характере возникновения Солнечной системы и ее уникальности в настоящее время подвергается все более аргументированной критике.
Во-первых, сам процесс возникновения и эволюции Вселенной представляет собой закономерный процесс самоорганизации материи на разных стадиях ее развития. Вряд ли поэтому можно сомневаться в том, что возникновение звезд, в том числе с окружающими их планетами, не является процессом случайным и уникальным.
Во-вторых, этот теоретический аргумент сейчас подкрепляется астрономическими наблюдениями как с помощью новейших наземных инструментов, так и особенно благодаря запускаемым беспилотным астрономическим спутникам и наблюдениям с пилотируемых спутников. Так, например, с помощью американского спутника ИРАС удалось обнаружить у 10% звезд в окрестности Солнца избыточное инфракрасное излучение, дальнейший анализ которого привел к заключению, что эти звезды окружены облаками, содержащими мелкие твердые частицы. Более тщательное исследование одной из молодых звезд такого типа (Р Живописца) показало, что вокруг него движется газопылевой диск, размеры которого превышают 600 млн километров. По-видимому, из подобного рода газопылевой материи путем ее конденсации и возникли планеты нашей Солнечной системы. К сожалению, в настоящее время наука не располагает более или менее правдоподобными гипотез.

Трудности, которые возникают на этом пути, обусловлены в первую очередь тем, что Солнечная система является единственным объектом, который мы в состоянии наблюдать и изучать. Поэтому ее невозможно исследовать с помощью сравнительного метода, как, например, изучают звезды, о которых накоплен большой статистический материал на основе многочисленных наблюдений множества самых различных звезд.Таким образом, метод исследования "Солнечной системы, как и любого единичного объекта, условно говоря, можно считать уникальным. Но по мере развития науки и наблюдательной техники, дальнейшего развития космических исследований открываются новые, зачастую неожиданные факты, которые вселяют уверенность, что проблема происхождения Солнечной системы будет со временем также решена. Тем не менее даже те знания, которыми мы располагаем относительно строения Солнечной системы и движения небесных тел в ней, дают нам возможность понять и объяснить многие процессы, которые происходят на поверхности и внутри нашей планеты.Солнечно-земные связи - влияние изменений солнечной активности на земные процессы: магнитные бури, ионизация газов в атмосфере и т.д.

32 Строение Солнечной системы. Солнечно-Земные связи.

В солнечную систему входят, кроме Солнца, обращающиеся вокруг него планеты со спутниками, а также малые небесные тела: кометы, бесчисленные метеориты и мелкие метеорные тела. Кроме того, в солнечной системе вокруг Солнца, Земли и Луны обращаются различные искусственные небесные тела, созданные за последние годы человеком. Искусственные небесные тела представляют собой сложнейшие автоматические межпланетные станции. Некоторые из них совершали посадки на большие небесные тела для их изучения и даже меняли положение на их поверхности. С таких станций был заснят земной шар, как он виден из мирового пространства.

Некоторые планеты окружены газовыми атмосферами, плотность которых быстро падает по мере удаления от их поверхностей. Пространство между планетами заполнено крайне разреженным газом. Это пространство пронизывают световые, тепловые, радио и другие излучения; оно является носителем электромагнитных полей и полей тяготения. Абсолютно пустого пространства в природе не существует.

Известно девять планет, называемых большими. Они обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, мало отличающимся от окружностей. Плоскости орбит планет близки к плоскости земной орбиты. В порядке возрастающего расстояния от Солнца планеты расположены так: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Быть может, существуют планеты и более далекие, чем Плутон, пока еще не открытые.

Между орбитами Марса и Юпитера обращается множество малых планет, или астероидов. Плоскости орбит всех астероидов близки к некоторой средней плоскости. Лишь единичные астероиды, имея очень вытянутые орбиты, могут пересекать орбиты соседних больших планет.

Кометы — огромные, но крайне разреженные тела, имеющие маленькое твердое ядро. Известно около тысячи ярких комет, но на самом деле их в сотни раз больше. Некоторые из них двигаются по орбитам, сходным с планетными орбитами, но большинство обращается вокруг Солнца по крайне вытянутым эллипсам, выходящим далеко за орбиту Плутона. Поэтому периоды их обращения вокруг Солнца составляют иногда многие тысячи лет.

Масса солнечной системы сосредоточена практически в Солнце. На долю всех планет приходится немногим более 0,1% массы Солнца. Оно в 333 000 раз массивнее Земли, имеет наибольшую силу притяжения и поэтому управляет движением всех членов солнечной системы.

Спутники, подобные Луне, имеются не у каждой планеты. Их больше всего (12) у Юпитера — самой большой и самой массивной из планет, немного меньше у Сатурна. Это вторая по величине планета. У Меркурия, Венеры и Плутона спутники неизвестны

Солнечно-земные связи.

Уже первые автоматические космические аппараты, вышедшие за пределы атмосферы Земли, нашли в межпланетном пространстве сгусток исходящих от
Солнца заряженных частиц – протонов, электронов, a-частиц. Этот сгусток, обтекающий Землю с сверхзвуковыми скоростями 400 – 800 км/с, получил заглавие «солнечного ветра». Частицы солнечного ветра, вытекающие из одного и того же места Солнца, соединены друг с другом. Из-за вращения Солнца магнитные силовые полосы межпланетного поля, вдоль которых распространяется солнечный ветер, зависящий от уровня солнечной активности, дозволил объяснить детали неких действий. Стало еще яснее, к примеру, почему солнечные вспышки сопровождаются увеличением числа полярных сияний, магнитными бурями, нарушением радиосвязи. Возник ключ к пониманию того, каким образом солнечная деятельность может влиять на погоду, а совместно с тем на растительность и жизнедеятельность человеческого организма.

Само собой очевидно, что долгий срок собственного развития человеческий организм приспособился к изменениям солнечной активности. Мы недаром называем Солнце источником жизни. И совсем неправильно мыслить, что солнечная активность представляет для человечества какую-то опасность. Но вполне резонно, что изменение солнечной активизации естественных действий, с точки зрения людей, как нужных, так и вредных.

Солнце влияет на следующие причины:
. эпидемиологическую обстановку на Земле;

. количество различного рода стихийных бедствий (тайфуны, землетрясения, наводнения и т. Д.);

. на количество авто и железнодорожных аварий.

Максимум всего этого приходится на годы активного Солнца.

к примеру, замечена связь роста солнечной активности с вспышками эпидемий неких болезней. Одно из более увлекательных исследований в данной области принадлежит русскому учёному А.Л. Чижевскому. Он собрал подробные сведения о периодичности эпидемических заболеваний и сопоставил их с данными о солнечной активности. На основании выведенной связи А.Л.
Чижевский в 1929 году предпринял попытку предсказать некие эпидемии на
35 лет вперёд. Результаты его прогноза поразительны. Семь из восьми предсказанных Чижевским эпидемий гриппа вправду произошли.

исследования действия солнечной активности на атмосферу Земли поможет уяснить, каким путём воздействует Солнце на человеческий организм. Эти знания в свою оче6редь помогут улучшить условия жизни человека, помогут профилактике заболеваний, правильной постановки медицинских исследований.

Для астрономов и геофизиков в наши дни нет колебаний, что принципиальные солнечно- земные связи есть. Их влияние может быть различно в зависимости от состояния солнечной активности, и от положения Земли относительно Солнца.

Смерчи и ураганы появляются в атмосфере из-за неодинакового разогрева отдельных ее участков. Они почаще всего возникают в определённые сезоны.
такового рода явления прямо – самым непосредственным образом – соединены с
Солнцем. Но ведь связь может быть и косвенной.

Вы, естественно, слышали о лавинах в горах. Как будто бы ни чего не предвещает несчастья, всё тихо. Но вот покатился по склону малеханький камешек, увлёк за собой несколько остальных – ещё мгновение, и вниз по склону, ломая вековые деревья, сметая всё на своём пути, устремляется огромная лавина. Причина в первом камешке? Нет. Опасные горы исподволь
«подготовили» эту лавину. Падение камешка послужило лишь сигналом.

Цепь событий в этом случае напоминает ту, которая бывает при ружейном выстреле. Ружьё заряжено, всё готово к выстрелу, но само по себе ружьё стрелять не станет. Охотник спускает предохранитель, надавливает спусковой крючок – всё это действия незначительные, человек не прикладывает огромных физических усилий. Щелчок – и из дула вырывается смертоносная пуля.

Может быть, нечто аналогичное происходит при разрушительных землетрясениях, и при извержениях вулканов. Исподволь идет «подготовка» в недрах Земли к этим ужасным событиям. И вдруг маленькое изменение солнечной активности – как будто Солнце нажало на невидимый крючок – влечёт за собой излияние расплавленной лавы, сотрясения земли, появление чудовищных океанских волн цунами.

Так ли всё это – ответить пока нереально. Но, повторяем, учёные в принципе не сомневаются в существовании солнечно-земных связей. Им предстоит установить характер этих связей, научиться на этом основании предвидеть будущее.

Весь мир, вся живая и неживая природа находится в развитии. Мы обязаны постоянно учить процессы, обязаны смотреть за событиями в их развитии. Ни какое развитие не может происходить гладко, его никак нельзя уподобить поезду, безостановочно мчащегося по накатанной дороге. Совершенно напротив.
Всякое развитие происходит в борьбе, скачками, оно безизбежно связано с бессчетными трудностями.

Предсказание грядущего – это основная задачка хоть какой науки. К примеру, математик предсказывает траекторию грядущего полёта ракеты. Ошибка астрологов в средневековье состояло в том, что они пробовали предсказать будущее, не имея на то научных оснований.

Потребовались сотни лет, чтоб открыть многие законы астрономии. И сейчас наука вплотную подошла к вопросу о влиянии Солнца на Землю.

Земля совершает оборот вокруг Солнца за год. В течение этого срока
Солнце для земного наблюдающего проходит круг по небосводу. Как говорили астрологи, Солнце проходит знаки Рыб, Овна, Тельца и т.Д. – все знаки зодиака. Не исключено, что с прохождением Солнцем тех либо других символов зодиака, а лучше сказать, с положением Земли относительно Солнца вправду каким-то образом соединены те либо другие проявления особенностей солнечного действия.

В 1957 – 1958 гг. Наблюдается очевидный максимум солнечной активности.
конкретно в этот период для лучшего исследования солнечно-земных связей и выявления действий, вызываемых на земле повышением солнечной активности, по призыву интернационального Совета научных союзов при ЮНЕСКО учёные различных государств объединили свои усилия в проведении интернационального Геофизического
Года. На протяжении 20-и месяцев фаворитные научные кадры во всём мире были сосредоточены на одновременном совместном исследовании разнообразных действий на суше и в атмосфере, в Арктика и Антарктике, на Солнце и в недрах земли – тех действий, которые расширяют наши представления об общих закономерностях «жизни» солнечной системы

33. Эволюция звезд

Хотя по человеческой шкале времени звезды и кажутся вечными, они, подобно всему сущему в природе, рождаются, живут и умирают. Согласно общепринятой гипотезе газопылевого облака звезда зарождается в результате гравитационного сжатия межзвездного газопылевого облака. По мере уплотнения такого облака сначала образуется протозвезда, температура в ее центре неуклонно растет, пока не достигает предела, необходимого для того, чтобы скорость теплового движения частиц превысила порог, после которого протоны способны преодолеть макроскопические силы взаимного электростатического отталкивания (см. Закон Кулона) и вступить в реакцию термоядерного синтеза (см. Ядерный распад и синтез).

В результате многоступенчатой реакции термоядерного синтеза из четырех протонов в конечном итоге образуется ядро гелия (2 протона + 2 нейтрона) и выделяется целый фонтан разнообразных элементарных частиц. В конечном состоянии суммарная масса образовавшихся частиц меньше массы четырех исходных протонов, а значит, в процессе реакции выделяется свободная энергия (см. Теория относительности). Из-за этого внутренне ядро новорожденной звезды быстро разогревается до сверхвысоких температур, и его избыточная энергия начинает выплескиваться по направлению к ее менее горячей поверхности — и наружу. Одновременно давление в центре звезды начинает расти (см. Уравнение состояния идеального газа). Таким образом, «сжигая» водород в процессе термоядерной реакции, звезда не дает силам гравитационного притяжения сжать себя до сверхплотного состояния, противопоставляя гравитационному коллапсу непрерывно возобновляемое внутреннее термическое давление, в результате чего возникает устойчивое энергетическое равновесие. О звездах на стадии активного сжигания водорода говорят, что они находятся на «основной фазе» своего жизненного цикла или эволюции (см. Диаграмма Герцшпрунга—Рассела). Превращение одних химических элементов в другие внутри звезды называют ядерным синтезом или нуклеосинтезом.

В частности, Солнце находится на активной стадии сжигания водорода в процессе активного нуклеосинтеза уже около 5 миллиардов лет, и запасов водорода в ядре для его продолжения нашему светилу должно хватить еще на 5,5 миллиарда лет. Чем массивнее звезда, тем большим запасом водородного топлива она располагает, но для противодействия силам гравитационного коллапса ей приходится сжигать водород с интенсивностью, превосходящей по темпу роста темп роста запасов водорода по мере увеличения массы звезды. Таким образом, чем массивнее звезда, тем короче время ее жизни, определяемое исчерпанием запасов водорода, и самые крупные звезды в буквальном смысле сгорают за «какие-то» десятки миллионов лет. Самые мелкие звезды, с другой стороны, «безбедно» живут сотни миллиардов лет. Так что по этой шкале наше Солнце относится к «крепким середнякам».

Рано или поздно, однако, любая звезда израсходует весь пригодный для сжигания в своей термоядерной топке водород. Что дальше? Это также зависит от массы звезды. Солнце (и все звезды, не превышающие его по массе более чем в восемь раз) заканчиваю свою жизнь весьма банальным образом. По мере истощения запасов водорода в недрах звезды силы гравитационного сжатия, терпеливо ожидавшие этого часа с самого момента зарождения светила, начинают одерживать верх — и под их воздействием звезда начинает сжиматься и уплотняться. Этот процесс приводит к двоякому эффекту: Температура в слоях непосредственно вокруг ядра звезды повышается до уровня, при котором содержащийся там водород вступает, наконец, в реакцию термоядерного синтеза с образованием гелия. В то же время температура в самом ядре, состоящем теперь практически из одного гелия, повышается настолько, что уже сам гелий — своего рода «пепел» затухающей первичной реакции нуклеосинтеза — вступает в новую реакцию термоядерного синтеза: из трех ядер гелия образуется одно ядро углерода. Этот процесс вторичной реакции термоядерного синтеза, топливом для которого служат продукты первичной реакции, — один из ключевых моментов жизненного цикла звезд.

При вторичном сгорании гелия в ядре звезды выделяется так много энергии, что звезда начинает буквально раздуваться. В частности, оболочка Солнца на этой стадии жизни расширится за пределы орбиты Венеры. При этом совокупная энергия излучения звезды остается примерно на том же уровне, что и в течение основной фазы ее жизни, но, поскольку излучается эта энергия теперь через значительно бо_льшую площадь поверхности, внешний слой звезды остывает до красной части спектра. Звезда превращается в красный гигант.

Для звезд класса Солнца после истощения топлива, питающего вторичную реакцию нуклеосинтеза, снова наступает стадия гравитационного коллапса — на этот раз окончательного. Температура внутри ядра больше не способна подняться до уровня, необходимого для начала термоядерной реакции следующего уровня. Поэтому звезда сжимается до тех пор, пока силы гравитационного притяжения не будут уравновешены следующим силовым барьером. В его роли выступает давление вырожденного электронного газа (см. Предел Чандрасекара). Электроны, до этой стадии игравшие роль безработных статистов в эволюции звезды, не участвуя в реакциях ядерного синтеза и свободно перемещаясь между ядрами, находящимися в процессе синтеза, на определенной стадии сжатия оказываются лишенными «жизненного пространства» и начинают «сопротивляться» дальнейшему гравитационному сжатию звезды. Состояние звезды стабилизируется, и она превращается в вырожденного белого карлика, который будет излучать в пространство остаточное тепло, пока не остынет окончательно.

Звезды более массивные, нежели Солнце, ждет куда более зрелищный конец. После сгорания гелия их масса при сжатии оказывается достаточной для разогрева ядра и оболочки до температур, необходимых для запуска следующих реакций нуклеосинтеза — углерода, затем кремния, магния — и так далее, по мере роста ядерных масс. При этом при начале каждой новой реакции в ядре звезды предыдущая продолжается в ее оболочке. На самом деле, все химические элементы вплоть до железа, из которых состоит Вселенная, образовались именно в результате нуклеосинтеза в недрах умирающих звезд этого типа. Но железо — это предел; оно не может служить топливом для реакций ядерного синтеза или распада ни при каких температурах и давлениях, поскольку как для его распада, так и для добавления к нему дополнительных нуклонов необходим приток внешней энергии. В результате массивная звезда постепенно накапливает внутри себя железное ядро, не способное послужить топливом ни для каких дальнейших ядерных реакций.

Как только температура и давление внутри ядра достигают определенного уровня, электроны начинают вступать во взаимодействие с протонами ядер железа, в результате чего образуются нейтроны. И за очень короткий отрезок времени — некоторые теоретики полагают, что на это уходят считанные секунды, — свободные на протяжении всей предыдущей эволюции звезды электроны буквально растворяются в протонах ядер железа, всё вещество ядра звезды превращается в сплошной сгусток нейтронов и начинает стремительно сжиматься в гравитационном коллапсе, поскольку противодействовавшее ему давление вырожденного электронного газа падает до нуля. Внешняя оболочка звезды, из под которой оказывается выбита всякая опора, обрушивается к центру. Энергия столкновения обрушившейся внешней оболочки с нейтронным ядром столь высока, что она с огромной скоростью отскакивает и разлетается во все стороны от ядра — и звезда буквально взрывается в ослепительной вспышке сверхновой звезды. За считанные секунды при вспышке сверхновой может выделиться в пространство больше энергии, чем выделяют за это же время все звезды галактики вместе взятые.

После вспышки сверхновой и разлета оболочки у звезд массой порядка 10-30 солнечных масс продолжающийся гравитационный коллапс приводит к образованию нейтронной звезды, вещество которой сжимается до тех пор, пока не начинает давать о себе знать давление вырожденных нейтронов — иными словами, теперь уже нейтроны (подобно тому, как ранее это делали электроны) начинают противиться дальнейшему сжатию, требуя себе жизненного пространства. Это обычно происходит по достижении звездой размеров около 15 км в диаметре. В результате образуется быстро вращающаяся нейтронная звезда, испускающая электромагнитные импульсы с частотой ее вращения; такие звезды называются пульсарами. Наконец, если масса ядра звезды превышает 30 солнечных масс, ничто не в силах остановить ее дальнейший гравитационный коллапс, и в результате вспышки сверхновой образуется черная дыра.

34. Теория расширяющейся Вселенной. Большой взрыв.

Расширяющаяся Вселенная

Многие знают, что согласно современным научным представлениям наша вселенная расширяется. Давайте попробуем разобраться в экспериментальных и теоретических вопросах этого расширения.

В 1929 году Эдвин Хаббл впервые экспериментально обнаружил эффект "разбегания" галактик. Позднее появился физический закон, названный законом Хаббла. Согласно этому закону, красное смещение удаленных объектов (звезд, галактик и т.д.) пропорционально их расстоянию от наблюдателя. Красное смещение отвечает за скорость объекта относительно наблюдателя и, таким образом, чем дальше от нас галактика, тем быстрее она от нас удаляется.

Разумеется, галактики удаляются не только от Земли, но и друг от друга. Наглядно представить себе такое расширение вселенной довольно легко. Представим себе небольшой воздушный шарик, на котором мы нарисуем различные космические объекты. Когда мы начнем надувать этот шарик, то расстояние между всему нарисованными объектами будет увеличиваться. Причем, чем больше будет расстояние между рисунками, там быстрее оно будет увеличиваться. Таким образом, мы получаем картину расширения вселенной под действием закона Хаббла. Математически закон Хаббла выражается очень просто:

Дата добавления: 2015-04-24