Практическое занятие

В необъятной Вселенной безмерно долгое время будут возникать для нас, одни за другим, новые нерешенные вопросы; таким образом, перед человеком лежит уходящий в бесконечность путь научного труда...

Академик Ф.А. Бредихин

План семинара

  • 1. Начальная стадия Вселенной.
  • 2. Происхождение и эволюция Вселенной.
  • 3. Космологические модели Вселенной.
  • 4. Экспериментальные основы современной космологической модели Вселенной.
  • 5. Философско-мировоззренческие проблемы космологической эволюции.

Методические советы и упражнения Основные понятия

Доплера эффект — если объект приближается к нам, то частота колебаний, исходящих от него, возрастает, если удаляется, то уменьшается.

Изотропность (грен, изо + Пороз — свойство) — одинаковость свойств объектов (пространства, вещества и др.) но всем направлениям. Это условие служит одно из предпосылок стандартной модели Вселенной.

Импульс — в физике: произведение массы на скорость; в физиологии: быстро распространяющаяся по нервному волокну волна возбуждения.

Инерциальная система — каждая система, движущаяся прямолинейно и равномерно относительно первоначальной и в которой выполняются законы классической механики.

Креационизм (лат. сгеайо — создание) — тезис о божественном сотворении мира и человека.

Реликтовое излучение — космическое электромагнитное излучение, сохранившееся от ранних стадий эволюции Вселенной.

Телеология (грен. «ТсЬз» — цель + логия) — воззрение, считающее, что всякое развитие в мире служит осуществлением заранее предопределенных целей.

Тензор — совокупность всех величин, определяющих метрику пространства — времени и его геометрические свойства.

Однородность — одинаковость свойств объектов (пространства, вещества и др.) во всех точках и областях. Это условие также служит одной из предпосылок стандартной модели Вселенной.

Закон Хаббла — закон, согласно которому красное смещение (а значит, и скорость удаления галактик) возрастает пропорционально расстоянию от галактик, можно записать в виде: У = НК, где У — лучевая скорость галактик; Я — расстояни до нее; II постоянная Хаббла.

Задачи и упражнения

1. Определить скорость, с которой удаляются друг от друга галактики, разделенные расстоянием 10 Мик.

Решение. По закону Хаббла скорость расширения У=НЯ, Я — постоянная Хаббла (50—100 км/с-Мпк)« 75 км/с-Мпк, У= 75 км/с-Мпк • 10 Мпк = 750 км/с.

2. С какой скоростью удаляется от Солнечной системы некоторая туманность если линия водорода Л = 434 нм в ее спектре смещена в сторону длинных волн н ДА= 13 им?

Решение. Смещение спектральной линии произошло вследствие эффекта Доплера

Так как , и, упрощая подкоренное выражение, соотношение

запишется в виде:

Решая последнее уравнение относительно и, получаем

Тестовые задания

  • 1. По какому параметру определяется модель развития Вселенной в теори Фридмана?
  • а) массе;
  • б) температуре;
  • в) светимости;
  • г) скорости движения;
  • д) средней плотности.
  • 2. В какую эру в основном сформировался химический состав Вселенной?
  • а) адронную эру;
  • б) лептонную эру;
  • в) эру излучения;
  • г) эру вещества;
  • д) при «Большом Взрыве».
  • 3. Какая из следующих эр не принята в эволюции Вселенной?
  • а) адронная эра;
  • б) эра вещества;
  • в) лептонная эра;
  • г) атомная эра;
  • д) эра излучения. [1]
  • 5. Исходя из однородности и изотропности свойств пространства А. Эйнштей в ОТО показал, что наша Вселенная:
    • а) открытая;
    • б) замкнутая;
    • в) пульсирующая;
    • г) расширяющаяся;
    • д) сжимающаяся.
  • 6. Советский математик А. Фридман доказал, что замкнутая Вселенная:
    • а) стационарна;
    • б) открыта;
    • в) покоится;
    • г) не статична;
    • д) взрывается.
  • 7. Какой элемент наиболее распространен во Вселенной?
  • а) А1; б) 51; в) Н; г) О; д) Не.
  • 8. Согласно теории Фридмана, к какой модели близка паша Вселенная?
  • а) пульсирующей;
  • б) открытой;
  • в) замкнутой;
  • г) стационарной;
  • д) расширяющейся;
  • е) сжимающейся.
  • 9. В какую эру сформировались значения фундаментальных мировых постоянных определивших развитие нашей Вселенной?
  • а) адронную эру;
  • б) лептонную эру;
  • в) эру излучения;
  • г) в момент «Большого Взрыва».
  • 10. Теорию «Большого Взрыва» и расширяющейся Вселенной предложил:
    • а) А. Эйштейн;
    • б) А. Фридман;
    • в) Э. Хаббл;
    • г) Дж. Гамов;
    • д) А. Пензиас.
  • 11. Американский астрофизик Э. Хаббл по красному смещению спектров галакти показал, что наша Вселенная:
    • а) стационарная;
    • б) покоящая;
    • в) расширяющаяся;
    • г) сжимающаяся;
    • д) замкнутая.
  • 12. Когда произошел «Большой Взрыв» согласно современной науке?
  • а) 5 млрд лет назад;
  • б) 13 млрд лет назад;
  • в) 4,6 млрд лет назад;
  • г) 15—20 млрд лет назад;
  • д) 10 млрд лет назад.
  • 13. Какие звезды в нашей Галактике считаются по современным теориям наиболее старыми?
  • а) горячие сверхгиганты;
  • б) звезды, находящиеся в спиральных ветвях Галактики;
  • в) звезды на главной последовательности;
  • г) звезды шаровых скоплений.

Вопросы и задания для обсуждения

  • 1. На какую физическую теорию опирается современная космология?
  • 2. Какие этапы в своем развитии прошла современная теория космологии?
  • 3. На каких данных основывается современная космология?
  • 4. Что собой представляет стандартная модель Вселенной?
  • 5. Когда но стандартной модели произошел «Большой Взрыв»?
  • 6. Расскажите вкратце об эволюции Вселенной до возникновения макротел.
  • 7. Как реликтовое излучение подтверждает стандартную модель?
  • 8. Как связана эволюция Вселенной с разрешением прежних симметрий межд физическими взаимодействиями?
  • 9. Какое значение имеет парадигма самоорганизации материи?
  • 10. Расскажите о значении открытий в космологии для формирования научног мировоззрения.
  • 11. Сформулируйте закон Хаббла.
  • 12. Какими наблюдениями подтверждается расширение Вселенной?
  • 13. Охарактеризуйте кратко эволюцию Вселенной.
  • 14. Какова структура Вселенной?
  • 15. Возможен ли нуклеосинтез при увеличении постоянной Планка более че на 25%?
  • 16. Почему в результате первичного нуклеосинтеза не могли образоваться химические элементы, наблюдаемые в современной Вселенной?
  • 17. Можно ли говорить о том, что реликтовое изучение сохранило память о структуре барионного вещества ранней Вселенной?
  • 18. Как можно доказать, что все произошло из ничего?
  • 19. На какие экспериментальные данные опирается современная космология?
  • 20. Расскажите вкратце об эволюции Вселенной до возникновения макротел.
  • 21. Назовите основные типы взаимодействий. Какую роль они играют в образовании новых структур?
  • 22. Чем отличается космология, космогония, астрономия, астрофизика, космонавтика?
  • 23. Как влияют фундаментальные взаимодействия на разных уровнях организации материи?
  • 24. Какова природа реликтового излучения?

Тематика рефератов

  • 1. Модель «Большого Взрыва» и расширяющейся Вселенной.
  • 2. Космологические модели Вселенной.
  • 3. Теория горячей Вселенной.
  • 4. Естественно-научная концепция развития и эволюции Вселенной.
  • 5. Этапы образования и развития Вселенной.

Литература

  • 1. Гусейхапов, М. К. Концепции современного естествознания / М. К. Гусейханов О. Р. Раджабов. — М., 2009. — 540 с.
  • 2. Новиков, И.Д. Эволюция Вселенной. — М., 1983. — С. 9.
  • 3. Бесконечность и Вселенная. — М., 1969.
  • 4. Шама,Д. Современная космология: пер. с англ. — М., 1973.
  • 5. Ефремов, Ю. Н. В глубины Вселенной. — М., 1977.
  • 6. Шкловский, И. С. Вселенная, жизнь, разум. — М„ 1977.

  • [1] Что подтверждает модель расширяющейся Вселенной? а) красное смещение спектров галактик; б) реликтовое, фоновое излучение; в) критическая средняя плотность Метагалактики; г) однородность и изотропность Метагалактики; д) фотометрический, гравитационный, термодинамический парадоксы.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >