Цвет:
Размер шрифта:
а
а
а
Интервал:
Изображения:
Вкл
Выкл
Все разделы

Теория «Большого взрыва» и не только: научный сотрудник УрО РАН прочитал в УрГПУ лекцию для всех интересующихся проблемами космологии

8 февраля 354
Поделиться
8 февраля 354
Поделиться

В честь Дня науки в УрГПУ 8 февраля в дистанционном формате прошел семинар кандидата физико-математических наук, председателя Совета молодых ученых Уральского отделения РАН, кандидата физико-математических наук, научного сотрудника Института физики металлов Юрия Саламатова на тему «Введение в космологию». Встреча организована управлением научно-образовательной и проектной деятельности УрГПУ в рамках реализации сотрудничества Совета молодых ученых УрО РАН и Совета молодых ученых УрГПУ.

Юрий Александрович начал лекцию с предуведомления о том, что космология — сложная наука, охватывающая несколько разделов физики, общую теорию относительности и ряд философских аспектов. Космология — раздел астрономии, который изучает Вселенную как единое целое, от возникновения до вероятного конца существования. 

В ходе экскурса в историю науки Юрий Саламатов отметил, что древние люди представляли Землю плоской, и это естественно, потому что вследствие огромного радиуса Земли непросто воспринять ее как шар. Но уже древние греки заметили, что корабли, уходящие за горизонт, скрываются за ним постепенно, что должно указывать на то, что поверхность Земли закругляется. Еще одним доводом за шарообразную землю стала форма тени, отбрасываемой Землей на поверхность Луны. Греки построили геоцентрическую модель Вселенной, в которой неподвижная шарообразная земля находится в центре, а Солнце и планеты вращаются вокруг нее по идеально круглым орбитам. С развитием науки стало понятно, что планеты вращаются с колебаниями, иногда даже совершают петли. Чтобы это объяснить, появилась теория эпициклов: согласно ей, планеты движутся не только вокруг Земли, но и каждая по своей собственной орбите. Хотя эта теория оказалась неверна физически, она хорошо описывает движение планет математически. 

В 1-й половине XVI века Николай Коперник предложил гелиоцентрическую систему и описал петлевое движение планет вокруг Солнца, не прибегая к эпициклам. Окончательно от эпициклов ученые отказались после работ Иоганна Кеплера, который открыл, что орбиты планет имеют эллиптические формы. Все возможные орбиты в космосе представляют собой конические сечения: если представить себе конус, рассеченный под разными углами, это и будут разные типы орбит. Но Кеплер только открыл этот факт, а математически движение планет описал и объяснил Исаак Ньютон. Так было окончательно объяснено взаимодействие внутри Солнечной системы. Дальнейшее уточнение и дополнение наших представлений о нем появилось в ходе наблюдений. 

XX век стал «золотым веком» космологии. Наблюдения приносят все более точные знания, совершенствуются и аналитические методы исследования Вселенной. Многие знают, что Нептун был открыт не в телескоп, а математическими методами. Ученые заметили колебания вокруг орбиты планеты Уран и предположили, что за Ураном есть еще одна планета, искажающая траекторию его движения. Орбита Нептуна была вычислена математически, и телескопы, наведенные в эту точку, подтвердили существование планеты. 

Еще одной загадкой для человечества были звезды. К разгадке люди приблизились тогда, когда они смогли измерить звездный параллакс. Это позволило определить расстояние от Земли до наблюдаемой звезды. Выяснилось, что звезды — исполинские газовые шары, которые светят собственным светом (Солнце — тоже звезда), они находятся очень далеко от Земли, но на разном расстоянии. 

Юрий Саламатов отдельно остановился на теории «схлопывания Вселенной» — теоретической ситуации, при которой гравитация должна была привести к тому, что все небесные тела стянутся в одну точку. Этого не произошло, что дало ученым основания полагать, что на больших расстояниях действие гравитации ослабевает. Более того, в достаточно крупных и удаленных от нас небесных телах существует собственная гравитация. Речь идет о туманностях — других галактиках. Их существование было открыто в XIX веке, но только в XX веке оно стало неоспоримым фактом, как и бесконечность космоса. В наше время считается, что помимо нашей галактики Млечного Пути в космосе существует около 100 миллиардов других галактик. Эти открытия неотделимы от имен Хаббла и Эйнштейна. 

Говоря о происхождении Вселенной, многие сразу же вспомнят теорию «Большого взрыва». Эта теория критикуется, но признается наиболее убедительной для объяснения происхождения небесных тел из некоего вещества сверхвысокой плотности (космической сингулярности), которое по некоторым причинам взорвалось. Помимо видимой материи существует «темная материя» — невидимая, но вычисляемая. Масса этой «темной материи» превышает видимую, и природа ее неизвестна. Это не единственная загадка, разгадать которую ученым пока не удалось. 

Еще один термин, который у многих на слуху — «расширяющаяся Вселенная». Речь идет о том, что галактики удаляются друг от друга, и более того, они удаляются с ускорением. Энергия этого процесса — так называемая «темная энергия» неизвестного происхождения. Установить ее природу — одна из самых важных задач космологии, потому что ответ на этот вопрос сможет объяснить вероятное будущее нашей Вселенной. Юрий Саламатов рассказал о том, что учеными смоделировано несколько сценариев. Дальнейшее расширение приведет к тому, что сила этого расширения разорвет галактики, разметает планеты, и это будет еще не конец, процесс пойдет дальше и разорвет молекулы, атому, элементарные частицы. Вселенная придет в плазмообразное состояние. Это сценарий «Большого разрыва». Возможно, наоборот, стягивание Вселенной, сближение галактик и столкновение «черных дыр», которые, поглотив друг друга, образуют новую космологическую сингулярность. Она может взорваться и породить новую Вселенную (сценарий «Большой отскок»). Вероятность этого события наводит на мысли, что «Большой взрыв», в результате которого появилась нынешняя Вселенная, — не первый и не последний. Разумеется, каждый из этих сценариев станет «концом света», но до этого гипотетического конца не менее 10 миллиардов лет. «Человечество имеет возможность к нему подготовиться», — на такой оптимистической ноте завершил свою лекцию ученый. 

Лекция Юрия Саламатова будет доступна в записи. Управление научно-образовательной и проектной деятельности УрГПУ благодарит Юрия Александровича за сотрудничество и поздравляет с Днем российской науки. 

Пресс-служба УрГПУ
Текст: Ирина Шаманаева