Konzepte der modernen Naturwissenschaft. Ursprung chemischer Elemente im Universum

Da die Kraft, die die Planeten in der Nähe der Sonne hält, und die Kraft, die Körper dazu zwingt, auf Sterne und Planeten zu fallen, eine beobachtbare Tatsache sind, sollten wir zunächst das Wesen dieser Kraft verstehen. Aus der Tatsache, dass sich im Laufe der Jahrhunderte kein einziger Forscher überhaupt vorstellen konnte, wie der Prozess der gegenseitigen Anziehung von Massen abläuft, sollte man schlussfolgern, dass ein solcher Prozess im Universum einfach nicht existiert. Denn man kann sich nicht einmal vorstellen, wie ein Prozess nur dann abläuft, wenn er nicht existiert.

Wenn es keine Schwerkraft gibt, gibt es nur noch eine Möglichkeit: Es gibt eine Kraft, die von außen auf Körper einwirkt, die Planeten in der Nähe der Sonne hält und Körper dazu zwingt, auf Sterne und Planeten zu fallen.

Was ist das für eine Kraft, die von außen drückt?

Wenn wir annehmen, dass bestimmte für das Auge unsichtbare Teilchen sich im Raum in alle Richtungen bewegen und die Sterne, Planeten und Atome, denen man auf ihrem Weg begegnet, ein unüberwindbares Hindernis für ihre Bewegung darstellen, dann müssen die Sterne, Planeten und Atome unter der Voraussetzung Durch die Kraft der Schläge erhalten diese Körperchen die Kugelform, die auch in der Realität beobachtet wird. Da diese Teilchen keine Sterne, Planeten oder Atome passieren, werden die ihnen benachbarten Objekte von ihnen weniger Stöße erhalten als aus dem freien Weltraum. Diese größere Kraft aus dem freien Raum zwingt Objekte dazu, auf Sterne und Planeten zu fallen. Dann sollten sich zwei benachbarte Körper unter dem Einfluss größerer Kräfte aus dem freien Raum als von der Seite des Nachbarkörpers aufeinander zu bewegen, was im Cavendish-Experiment zur Bestimmung der „Gravitationskonstante“ beobachtet wird. Dann wird die Kraft deutlich, die die Planeten dazu zwingt, sich auf Umlaufbahnen um die Sonne zu drehen:

Jeder rotierende Körper verfügt über eine Zentrifugalkraft, was durch die Praxis allgemein bestätigt wird. Körperchen, die eine Zentripetalkraft ausüben, erzeugen eine Gegenkraft, die Zentrifugalkraft. Die Gegenkraft ist natürlich immer gleich der wirkenden Kraft. Mit welcher Kraft drücken die Teilchen in Richtung der Sonne auf die Planeten, mit der gleichen Kraft drücken die Planeten in Richtung von der Sonne auf die Teilchen. Die Gleichheit dieser Kräfte erlaubt es den Planeten nicht, sich von der Sonne zu entfernen und nicht auf sie zu fallen, wodurch sich die Planeten um die Sonne drehen.

Aus den betrachteten Prozessen folgt, dass alle Prozesse, die der Mensch durch die Kräfte des Prozesses der Gravitationsmassen zueinander erklärt, durch Druckkräfte auf Körper durch Korpuskeln von außen ausgeführt werden. Was ist das für ein Medium, das aus sich in alle Richtungen bewegenden Materiekörperchen besteht? Wir müssen davon ausgehen, dass es sich hierbei um das Medium handelt, das seit langem Äther genannt wird, was die Weisen des vergangenen Jahrhunderts fälschlicherweise ablehnten.

3. Was ist Äther?

Der Äther besteht aus zwei unterschiedlich großen, extrem harten, unteilbaren, kugelförmigen Teilchen. Kleinere Körperchen sind mehrere Größenordnungen kleiner als größere Körperchen. Die kleineren und größeren Körperchen verformen sich beim Aufprall etwas, werden aber durch die Kraft der Wiederherstellung ihrer Form sofort voneinander weggeschleudert. Bei einem Stoß weisen die Teilchen keine bleibende Verformung und damit keinen Impulsverlust auf. Aus diesem Grund entfernt sich das kleinere Körperchen mit der gleichen Geschwindigkeit vom größeren Körperchen, mit der es sich auf dieses zubewegt hat. Unter diesen Bedingungen eilen kleinere Teilchen ständig zwischen größeren Teilchen hin und her und halten die größeren Teilchen auf Abstand voneinander, was der Struktur des Äthers Elastizität verleiht. Diese elastische Gitterstruktur nimmt den gesamten Raum zwischen Sternen, Planeten und Atomen ein. Es gibt im Universum keinen Raum von der Größe eines Fingerhuts, durch den nicht Millionen von Ätherbestandteilen pro Zeiteinheit passieren würden. Da die Größe dieser Komponenten millionenfach kleiner ist als der Abstand zwischen ihnen, wird deutlich, dass der Raum zwischen großen Komponenten in der Struktur des Äthers praktisch leer ist.

Offizielle Vertreter der Wissenschaft lehnen die Aussage über die Unveränderlichkeit des Impulses der Bestandteile des Äthers mit der Begründung ab, dass es weder im Makrokosmos noch im Mikrokosmos Fakten über die Impulserhaltung bei Kollisionen von Körpern gebe. Das ist richtig, nein, und das kann nicht sein, weil die beobachteten Körper zusammengesetzte Körper sind, es sind Ansammlungen von Atomen, und jedes Atom ist ein Wirbel, der aus Milliarden großer Ätherkomponenten besteht, die sich durch das Zentrum des Atoms und um es herum bewegen, und kleineren Ätherkomponenten zwischen großen Bestandteilen des Äthers hin und her rasen. Wenn Körper kollidieren, ändert sich die Position der Atome in der Struktur des Körpers, die Form der Körper ändert sich, die Atome verlieren einige Bestandteile ihrer Zusammensetzung oder die Atome werden vollständig aus der Struktur der Körper herausgeschlagen, all das stellt eine Restverformung dar, für die Energie verschwendet wird. Die Bestandteile des Äthers sind monolithische, unteilbare, unzerstörbare, äußerst starre Teilchen, die kleinsten, strukturlosen Teile der Materie. Solche Teilchen können und dürfen keine Restverformung aufweisen und daher bei Kollisionen keinen Impulsverlust erleiden. Die Bestandteile des Äthers sind nicht beobachtbar, da sie so klein sind, dass sie keine Lichtströme reflektieren können, und daher grundsätzlich nicht beobachtbar.

Was ist beobachtbare Materie?

Sterne, Planeten und Atomhaufen sind Objekte, die größer sind als die Elemente des Lichtflusses, weshalb sie Licht reflektieren und so beobachtet werden können.

Sterne, Planeten und Atome sind ein Hindernis für die Bewegung kleinerer Bestandteile des Äthers. Aufgrund dieses Umstands erfahren große Ätherbestandteile, die sich in der Nähe von Sternen, Planeten und Atomen befinden, von ihrer Seite aus weniger Stößen kleinerer Ätherbestandteile als von der Seite des Weltraums, von der aus keine Hindernisse für die Bewegung kleinerer Bestandteile bestehen des Äthers. Dies liegt daran, dass die kleineren Bestandteile des Äthers, die aus der Region hinter den Sternen, Planeten und Atomen auf sie zukommen, von ihren Körpern blockiert werden. Mehr Schläge und mehr Kraft. Mit dieser größeren Kraft von außen in Richtung Sterne bewegen sich Planeten, Atome, große Ätherkörperchen und der gesamte Äther als Ganzes aus dem weiten Raum auf sie zu und dringen in sie ein. Beim Übergang von großen Raumvolumina zu relativ kleinen zentralen Volumina von Sternen, Planeten und Atomen wird der räumlich verdünnte Äther auf natürliche Weise in einen superdichten Zustand komprimiert. Bei der Annäherung an die Zentren von Sternen, Planeten und Atomen verschmilzt der Ätherstrom zu einem einzigen Strom und fließt in die Zentralregionen der Sterne, Planeten und Atome. Die Anzahl der Stöße kleinerer Komponenten auf größere Komponenten des Äthers wird gleich, wenn sich der Ätherfluss in ihre zentralen Regionen bewegt, und im Zentrum eines Sterns, Planeten oder Atoms wird sie auf allen Seiten gleich. Mit gleichem Druck auf allen Seiten. Es ist dieser gleiche Druck auf allen Seiten, der den Ätherfluss, der ein gewisses Maß an Bewegung aufweist, dazu zwingt, eine Translationsbewegung in eine Rotationsbewegung durch die Zentren von Sternen, Planeten, Atomen und um sie herum umzuwandeln. Ein solcher zentrifugaler Wirbel des Äthers, der zu einem superdichten Zustand komprimiert ist, führt zum Eintritt des Ätherflusses in das Zentrum von Sternen, Planeten und Atomen, das als magnetischer Nordpol der Sterne, Planeten, Atome usw. beobachtet wird Es gibt auch einen Austritt der Strömung, der als magnetischer Südpol der Sterne, Planeten und Atome beobachtet wird. Im Allgemeinen handelt es sich bei solchen Ätherwirbeln um magnetische Dipole, die als superdichte Kerne von Sternen, Planeten und Atomen existieren. Äußere Ätherströme magnetischer Dipole, die von einem Stern, Planeten oder Atom in den Weltraum austreten, werden als ihre Magnetfelder beobachtet.

Magnetische Dipole von Sternen und Planeten verfügen nicht über Parameter, die stark genug sind, um einen Ätherstrom anzuziehen, der sie durch seinen Druck vor dem Zerfall bewahren könnte. Ihre Oberflächenströme zerfallen in Mikrodipole, die Atome sind. Aus Atomen bilden zentripetale Ätherströme Hüllen um die Dipole von Sternen und Planeten. Zwischen den Hüllen des Dipols eines Sterns, Planeten und den Oberflächenschichten der Dipole bilden sich Zonen strömender kleinerer Bestandteile des Äthers, die durch ihren Druck auf die Dipole einen zusätzlichen Druck erzeugen, der notwendig ist, um deren Zerfall zu verhindern. Solche Formationen sind Sterne und Planeten, deren Masse im Laufe der Zeit aufgrund der ständigen Absorption des Raumäthers zunimmt.

Im Gegensatz zu Sternen und Planeten absorbieren Atome so viele Ätherbestandteile, wie sie in das Magnetfeld des Sterns oder Planeten abgeben, dessen Element Atome sind. Die Prozesse der Emission und Absorption von Ätherbestandteilen durch Atome werden als innere Schwingungen von Atomen beobachtet. Durch die Kombination magnetischer Spuren benachbarter Atome entstehen Strukturen aus Molekülen, Kristallen und Metallgittern.

Wie entstehen Planetensysteme?

Der räumliche Äther, der in den magnetischen Dipol des Sterns fließt, erhöht seine Masse. Dabei kommt es zu einem Moment, in dem die Masse des Dipols nicht mehr mit der Masse seiner Schalen übereinstimmt. Die Hüllen können den magnetischen Dipol des Sterns, der an Masse zugenommen hat, nicht vor dem Zerfall bewahren. Dadurch schießt ein starker Strahl superkomprimierten Äthers aus dem Dipol in den Weltraum. Dieser superdichte Strahl bildet wie jede dichte Formation sofort seinen eigenen zentripetalen Ätherfluss, durch dessen Kraft der Strahl zu einem unabhängigen magnetischen Dipol zusammenfällt und in Atome zerfällt. Wenn eine ausreichend starke Hülle gebildet wird, zerfällt der Dipol nicht mehr in Atome. Eine solche neue Formation, die den Druck der zentripetalen Strömung des Sterns überwindet, entfernt sich von ihm, bis die Kraft des Ausbruchs vom Stern gleich der Kraft der Stöße der kleineren Komponenten des Äthers in Richtung des Sterns wird . Bei Erreichen des Gleichgewichts dieser Kräfte hört diese Formation auf, sich vom Stern zu entfernen, und wechselt zu einer Umlaufbewegung um den Stern und erhält den Status eines Planeten. Während der magnetische Dipol des Sterns weiter wächst, entsteht eine weitere Diskrepanz zwischen der Masse des Dipols und der Masse seiner Hüllen. Infolgedessen bricht erneut ein Strahl superdichten Äthers aus dem Stern aus. Jeder nachfolgend ausgebrochene Jet hat eine größere Masse als der vorherige Jet, da er von einem Stern mit größerer Masse ausgebrochen ist. Aus einem Strahl größerer Masse entstehen Planeten größerer Masse. Ein Planet mit größerer Masse und größerem Widerstand wird durch einen stärkeren zentripetalen Ätherfluss von einem an Masse gewachsenen Stern erzeugt. Aufgrund dieser Umstände gelangt der große Stern auf eine kleinere Umlaufbahn. Nach einer Reihe solcher Eruptionen entsteht aus dem Stern ein harmonisches Planetensystem. Die größere Umlaufbahn enthält einen Planeten mit geringerer Masse und jede innere Umlaufbahn enthält einen Planeten mit höherer Masse. Wenn die Masse des Sterns zunimmt, wird die Kraft seiner zentripetalen Strömung so stark, dass der Ausbruch solch mächtiger Jets über dem dichten Äther, aus denen sich Planeten bilden könnten, unmöglich wird. Aus diesem Grund gelangt der magnetische Dipol eines Sterns vom Stadium der Entfaltung seines magnetischen Systems in das Stadium seines Zusammenbruchs. Ein Planet, der sich in einer äußeren Umlaufbahn befindet, ändert unter dem wachsenden Druck der zentripetalen Strömung des Sterns zunehmend seine Kreisbahn in eine elliptische Umlaufbahn, und schließlich reißt die zentripetale Strömung den Planeten aus seiner Umlaufbahn und er fällt in das Planetensystem . So fallen die Planeten nacheinander in das Planetensystem. Einige Planeten werden beim Fallen von den zentripetalen Strömungen der Riesenplaneten eingefangen und werden zu deren Satelliten, während andere sicher in kleinere Umlaufbahnen gelangen. Beim Übergang zu kleineren Umlaufbahnen des Planeten verschmelzen die Riesen zu einem umlaufenden Stern. Letztendlich führt der zentripetale Fluss des Zentralsterns, der immer stärker wird, alle Planeten in den Mutterleib zurück. Ein Stern, der Planeten absorbiert hat, bildet mächtige Hüllen, und dann wird der Stern als „Roter Riese“ beobachtet. Aber die Hüllen werden durch die schnell wachsende Kraft der zentripetalen Strömung zerstört, und was zurückbleibt, ist ein nackter magnetischer Dipol, der als Zwergstern beobachtet wird. Zwergsterne sammeln sich im zentripetalen Fluss der Galaxie im Zentrum der Galaxie, wo sie durch Verschmelzung einen Quasag bilden.

Quasare.

Der Quazag absorbiert nicht nur die Masse von Zwergsternen und den räumlichen Äther, sondern akkumuliert auch deren Bewegungsmenge, was sich in einer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit um die eigene Achse äußert. Mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit verändert das Quasag unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft seine Kugelform in die Form eines Torus, und dann wird der Torus durch die wachsende Zentrifugalkraft in mehrere magnetische Dipole zerrissen, die um ein einziges Zentrum rotieren. Die dem Rotationszentrum zugewandten Halbkugeln der Dipole werden durch die Dipole vor den Stößen kleinerer Bestandteile des Äthers geschützt, wodurch von ihnen Strahlen superdichten Äthers in das Zentrum des rotierenden Systems strömen. Jets aus superdichtem Äther werden durch die Energie des Zerfalls in einen verdünnten räumlichen Äther in Fragmente zerrissen, die durch die Zerfallsenergie auf beiden Seiten eines rotierenden Systems, das als Quasar beobachtet wird – dem Epizentrum der nächsten Supergalaxie – ausgeführt werden . ****** Somit findet ein weiterer Übergang von den Prozessen der Kompression und Sammlung der Materie zum Prozess ihrer Auflösung und Streuung im Raum statt. Und sofort beginnt der nächste Prozess des Sammelns und Komprimierens von Materie in jedem Stern und Planeten. Tatsächlich sind Atome die Agenten von Sternen und Planeten, um räumlichen Äther zu sammeln.

Abschließend soll ein einfacher und übersichtlicher mathematischer Apparat angegeben werden, der es ermöglicht, die Druckkraft des bewegten Äthers auf Körper im Äther zu bestimmen und alle Parameter der Körper und ihrer Bewegungen zu bestimmen.

Die Menschen haben eine bestimmte Menge an Masse zugewiesen, auf die das Erdfeld mit einer Kraft von 982 Dyn einwirkt, also einer Kraft, die dem Erdfeld eine Beschleunigung auf eine Einheitsmasse von 982 cm/s.2 verleiht. Diese Massemenge wurde als Masseneinheit angenommen. Aber die Schläge der kleineren Bestandteile des Äthers können nicht auf die Massen angewendet werden! Die Schläge werden auf die Querschnittsfläche großer Ätherbestandteile ausgeübt, die die Masse des Körpers ausmachen. Es wurde eine solche Menge großer Ätherkomponenten isoliert, deren Querschnittsfläche eine Flächeneinheit betrug – 1 cm2. Am Prozess des Ätherdrucks auf Körper nimmt die Masse nur indirekt teil. Die Größe der Druckkraft des Äthers auf Körper ist im absoluten Wert immer gleich der Größe der Beschleunigung von Körpern in einem bestimmten Feldbereich. Dies liegt daran, dass die Krafteinheit Dyn einer Körpermasseeinheit eine Beschleunigung von 1 cm/s.2 verleiht. Da an der Erdoberfläche die Beschleunigung der auf die Erde fallenden Körper 982 cm/s2 beträgt, kommt es folglich pro Flächeneinheit auf der Erdoberfläche zu Stößen kleinerer Bestandteile des Äthers mit einer Kraft von 982 Dynes. Wenn dies der Fall ist, dringen durch eine Flächeneinheit der Erdoberfläche kleinere Komponenten in die Erde ein, deren potentielle Kraft 982 Dyn beträgt. Diese Größen bieten auch die Möglichkeit, die Gesamtkraft der zentripetalen Strömung zu berechnen, die sich in die Erde hinein bewegt. Die Größe dieser Kraft wird durch das Ergebnis der Multiplikation der Größe der Kraft des zentripetalen Flusses der Erde, der durch eine Einheitsfläche der Erdoberfläche fließt, mit dem Wert der Gesamtoberfläche des Planeten angezeigt:

F = f * S = 982 dyn/cm 2 * 4p (6,378e+8) 2 cm 2 = 5e+21 din

Im Cavendish-Experiment wurde zur Bestimmung der „Gravitationskonstante“ der Wert 6,673e-8 ermittelt. Aus Sicht der Logik der Druckprozesse der zentripetalen Strömung auf Objekte ist dieser Wert die Kraft der Stöße der kleineren Komponenten des Äthers auf 1 cm2 der Querschnittsfläche der größeren Komponenten von des Äthers, die im Testkörper des Cavendish-Experiments enthalten sind – 6,673e-8 Dyn/cm2. Die kleineren Bestandteile des Äthers, die diese Kraft erzeugen, sind nur der Teil des zentripetalen Flusses, der durch eine Masse von einem Gramm erzeugt wird und zum zweiten Testkörper von 1 g gelangt, der sich im Abstand von 1 cm befindet. Dieser Teil der Komponenten erreicht die Masse von 1 g im Abstand von einem Zentimeter, alle 1 cm. 2 Kugeln. Eine Kugel mit einem Radius von 1 cm hat eine Fläche von 12,56 cm2, daher wird die volle Kraft der zentripetalen Strömung, die durch eine Masse von 1 g erzeugt wird, durch das Ergebnis der Multiplikation dieser Kraft mit der Fläche von a angezeigt Kugel mit einem Radius von 1 cm2:

F = f * S = 6,673e-8 Dyn/cm 2 * 4 pr 2 = 8,385e-7din

Wenn man die Gesamtkraft des zentripetalen Flusses eines beliebigen Objekts durch die Kraft des zentripetalen Flusses von einem Gramm dividiert, erhält man natürlich den Wert der Masse des Objekts, das diesen zentripetalen Fluss bildet. Daher die Masse der Erde:

M = F / f = 5e+21 din / 8,385e-7din = 5,963e+27 g.

Wenn die Größe der Gesamtkraft des zentripetalen Flusses durch die Fläche der Kugel geteilt wird, dann gibt das Ergebnis der Division die Größe der Kraft des zentripetalen Flusses in einem Abstand an, der dem Radius dieser Kugel entspricht. Wenn es beispielsweise notwendig ist, die Kraft des zentripetalen Flusses der Erde in der Entfernung des Mondes zu berechnen, dann ist es notwendig, die Kraft des zentripetalen Flusses der Erde durch die Fläche der Kugel zu dividieren, dessen Radius gleich der Entfernung von der Erde zum Mond ist:

f = F/S =5e+21 din/ 4p (3,84e+10 cm.) 2 = 0,271 din/cm.2

Wenn wir verstehen, dass jedes Objekt seinen eigenen zentripetalen Ätherfluss hat, der eine Kraft auf die darin befindlichen Körper ausübt, dann erscheint ein einfacher mathematischer Apparat, mit dem man die Werte von Massen, Beschleunigungen von Körpern und wirkenden Kräften berechnen kann auf Körpern.

Natürlich können ähnliche Berechnungen für jedes Objekt durchgeführt werden, für das mindestens ein Parameter bekannt ist, entweder die Masse oder die Beschleunigung oder die Kraft des zentripetalen Ätherflusses, da diese Größen in einem engen Zusammenhang zueinander stehen.

Ursprung chemischer Elemente im Universum

Entstehung chemischer Elemente auf der Erde

Jeder weiß Periodensystem der chemischen Elemente - Tisch Mendelejew . Es gibt dort eine ganze Reihe von Elementen und Physiker arbeiten kontinuierlich daran, immer mehr schweres Transuran herzustellen Elemente . In der Kernphysik gibt es viele interessante Dinge im Zusammenhang mit der Stabilität dieser Kerne. Es gibt alle möglichen Stabilitätsinseln, die Menschen, die an den entsprechenden Beschleunigern arbeiten, zu schaffen versuchen chemisch Elemente mit sehr hohen Ordnungszahlen. Aber das alles Elemente Sie leben nicht sehr lange. Das heißt, Sie können davon mehrere Kernel erstellen Element , haben Sie Zeit, etwas zu recherchieren, beweisen Sie, dass Sie es wirklich synthetisiert und entdeckt haben Element . Holen Sie sich das Recht, ihm einen Namen zu geben, und holen Sie sich vielleicht einen Nobelpreis. Aber in der Natur dieser chemische Elemente Es scheint nicht so, aber tatsächlich können sie in manchen Prozessen auftreten. Aber sie zerfallen in absolut unbedeutenden Mengen und in kurzer Zeit. Daher in Universum , im Grunde sehen wir Elemente beginnend mit Uran und leichter.

Entwicklung des Universums

Aber Universum unseres entwickelt sich weiter. Und im Allgemeinen kommt man, sobald man auf die Idee einer globalen Veränderung kommt, unweigerlich auf die Idee, dass alles, was man um sich herum sieht, auf die eine oder andere Weise vergänglich wird. Und wenn wir uns im Sinne von Menschen, Tieren und Dingen irgendwie damit abgefunden haben, dann erscheint es uns manchmal seltsam, den nächsten Schritt zu gehen. Ist zum Beispiel Wasser immer Wasser oder ist Eisen immer Eisen?! Die Antwort ist nein, denn es entwickelt sich weiter. Universum Im Allgemeinen und natürlich gab es einmal keine Erde, zum Beispiel waren die Erde und alle ihre Bestandteile über einen Nebel verstreut, aus dem das Sonnensystem entstand. Man muss noch weiter zurückgehen und es stellt sich heraus, dass es einst nicht nur Mendelejew und sein Periodensystem gab, sondern darin auch keine Elemente enthalten waren. Seit unserem Universum wurde geboren und durchlief einen sehr heißen, sehr dichten Zustand. Und wenn es heiß und dicht ist, werden alle komplexen Strukturen zerstört. Und so, in einer sehr frühen Geschichte Universum Es gab keine uns bekannten stabilen Substanzen oder gar Elementarteilchen.

Ursprung leichter chemischer Elemente im Universum

Bildung des chemischen Elements Wasserstoff

Als Das Universum dehnte sich aus , kühlte ab und wurde weniger dicht, einige Partikel erschienen. Grob gesagt können wir mit der Formel jeder Teilchenmasse Energie zuordnen E=mc 2 . Für jede Energie können wir eine Temperatur zuordnen, und wenn die Temperatur unter diese kritische Energie fällt, kann das Teilchen stabil werden und existieren.
Jeweils Das Universum dehnt sich aus , kühlt ab und erscheint auf natürliche Weise zuerst im Periodensystem Wasserstoff . Weil es nur ein Proton ist. Das heißt, Protonen erschienen, und das können wir sagen Wasserstoff . In diesem Sinne Universum An 100% besteht aus Wasserstoff, plus dunkler Materie, plus dunkler Energie und viel Strahlung. Aber aus gewöhnlicher Materie gibt es nur Wasserstoff . Erscheinen Protonen , beginnen zu erscheinen Neutronen . Neutronen etwas schwerer Protonen und das führt dazu, dass Neutronen erscheint etwas weniger. Damit es einige vorübergehende Faktoren im Kopf gibt, sprechen wir von den ersten Bruchteilen einer Sekunde des Lebens Universum .

„Die ersten drei Minuten“
Erschien Protonen Und Neutronen , scheint heiß und eng zu sein. Und mit Proton Und Neutron thermonukleare Reaktionen können wie in den Tiefen von Sternen beginnen. Tatsächlich ist es aber immer noch zu heiß und zu dicht. Daher müssen Sie ab den ersten Sekunden des Lebens ein wenig und irgendwo warten Universum bis zu den ersten Minuten. Es gibt ein berühmtes Buch von Weinberg mit dem Titel „Die ersten drei Minuten“ und es ist diesem Lebensabschnitt gewidmet Universum .

Ursprung des chemischen Elements Helium

In den ersten Minuten beginnen thermonukleare Reaktionen, weil alle Universum Ähnlich wie im Inneren eines Sterns kann es zu thermonuklearen Reaktionen kommen. beginnen sich zu bilden Wasserstoffisotope – Deuterium und entsprechend Tritium . Es beginnen sich schwerere zu bilden chemische Elemente – Helium . Es ist jedoch schwierig, weiter voranzukommen, da stabile Kerne mit der Anzahl der Teilchen vorhanden sind 5 Und 8 Nein. Und es stellt sich heraus, dass es ein so komplizierter Stecker ist.
Stellen Sie sich vor, dass Ihr Raum mit Legosteinen übersät ist und Sie herumlaufen und Strukturen zusammenbauen müssen. Aber die Details zerstreuen sich oder der Raum weitet sich, das heißt, irgendwie bewegt sich alles. Es ist schwierig für Sie, Teile zu sammeln, und außerdem fügt man zum Beispiel zwei zusammen und dann zwei weitere zusammen. Aber es ist unmöglich, den fünften reinzustecken. Und deshalb in diesen ersten Minuten des Lebens Universum Im Grunde gelingt es nur, sich zu bilden Helium , ein wenig Lithium , ein wenig Deuterium Überreste. Es verbrennt bei diesen Reaktionen einfach, verwandelt sich in dasselbe Helium .
Also im Grunde genommen Universum Es stellt sich heraus, dass es aus besteht Wasserstoff Und Helium , nach den ersten Minuten seines Lebens. Plus eine sehr kleine Anzahl etwas schwererer Elemente. Und hier endete sozusagen die Anfangsphase der Entstehung des Periodensystems. Und es gibt eine Pause, bis die ersten Sterne erscheinen. Die Sterne erweisen sich erneut als heiß und dicht. Es werden Voraussetzungen für eine Fortsetzung geschaffen thermonukleare Fusion . Und Stars verbringen den größten Teil ihres Lebens mit der Synthese Helium aus Wasserstoff . Das heißt, es ist immer noch ein Spiel mit den ersten beiden Elementen. Aufgrund der Existenz von Sternen ist Wasserstoff wird kleiner Helium grösser werden. Es ist jedoch wichtig zu verstehen, dass die Substanz größtenteils darin liegt Universum steht nicht in den Sternen. Überwiegend gewöhnliche Materie, überall verstreut Universum in Wolken aus heißem Gas, in Galaxienhaufen, in Filamenten zwischen Haufen. Und dieses Gas wird möglicherweise nie zu Sternen werden, das heißt in diesem Sinne, Universum wird weiterhin hauptsächlich bestehen aus Wasserstoff Und Helium . Wenn es sich um eine gewöhnliche Substanz handelt, nimmt jedoch vor diesem Hintergrund prozentual die Menge an leichten chemischen Elementen ab und die Menge an schweren Elementen zu.

Stellare Nukleosynthese

Und so weiter nach der Anfangszeit Nukleosynthese , die Ära des Starruhms naht Nukleosynthese , was bis heute andauert. Im Stern, am Anfang Wasserstoff verwandelt sich in Helium . Wenn die Bedingungen es zulassen und die Bedingungen Temperatur und Dichte sind, finden die folgenden Reaktionen statt. Je weiter wir uns im Periodensystem bewegen, desto schwieriger ist es, diese Reaktionen auszulösen, und desto extremere Bedingungen sind erforderlich. Die Bedingungen entstehen in einem Stern von selbst. Der Stern drückt auf sich selbst, seine Gravitationsenergie wird mit seiner inneren Energie ausgeglichen, die mit dem Gasdruck und dem Studium verbunden ist. Je schwerer der Stern ist, desto stärker komprimiert er sich und erhält im Zentrum eine höhere Temperatur und Dichte. Und da können die nächsten hingehen Atomreaktionen .

Chemische Entwicklung von Sternen und Galaxien

In der Sonne nach der Synthese Helium , die nächste Reaktion beginnt und bildet sich Kohlenstoff Und Sauerstoff . Die Reaktionen werden nicht weitergehen und die Sonne wird sich in Sauerstoff-Kohlenstoff verwandeln weißer Zwerg . Gleichzeitig werden aber auch die durch die Fusionsreaktion bereits angereicherten äußeren Schichten der Sonne abgeschleudert. Die Sonne wird sich in einen planetarischen Nebel verwandeln, die äußeren Schichten werden auseinanderfliegen. Und zum größten Teil kann die ausgestoßene Materie, nachdem sie sich mit der Materie des interstellaren Mediums vermischt hat, Teil der nächsten Generation von Sternen werden. Sterne haben also diese Art von Entwicklung. Es gibt eine chemische Evolution Galaxien Jeder nachfolgende Stern, der sich bildet, enthält im Durchschnitt immer mehr schwere Elemente. Daher entstanden die allerersten Sterne, die aus reinem Wasserstoff Und Helium Sie könnten zum Beispiel keine Gesteinsplaneten haben. Weil es nichts gab, woraus man sie hätte machen können. Es war notwendig, dass der Evolutionszyklus der ersten Sterne durchlaufen wurde, und was hier wichtig ist, ist, dass sich massereiche Sterne am schnellsten entwickeln.

Der Ursprung schwerer chemischer Elemente im Universum

Ursprung des chemischen Elements Eisen

Die Sonne und ihre gesamte Lebensdauer sind fast 12 Milliarden Jahre. Und massereiche Sterne leben mehrmals Millionen Jahre. Sie bringen Reaktionen hervor Drüse , und am Ende ihres Lebens explodieren sie. Bei einer Explosion wird mit Ausnahme des innersten Kerns die gesamte Materie herausgeschleudert, und daher wird natürlich auch eine große Menge herausgeschleudert Wasserstoff , das in den äußeren Schichten unbearbeitet blieb. Wichtig ist aber, dass eine große Menge weggeworfen wird Sauerstoff , Silizium , Magnesium , das reicht schon schwere chemische Elemente , etwas zu kurz vor Erreichen Drüse und die mit ihm verwandten, Nickel Und Kobalt . Sehr hervorgehobene Elemente. Vielleicht erinnere ich mich noch an dieses Bild aus meiner Schulzeit: Nummer Chemisches Element und die Freisetzung von Energie bei Fusions- oder Zersetzungsreaktionen, und dort wird ein solches Maximum erreicht. UND Eisen, Nickel, Kobalt sind ganz oben. Das bedeutet, dass der Verfall schwere chemische Elemente profitabel bis zu Drüse Auch die Synthese aus der Lunge wirkt sich positiv auf Eisen aus. Es muss noch mehr Energie aufgewendet werden. Dementsprechend bewegen wir uns von der Seite des Wasserstoffs, von der Seite der leichten Elemente, und die thermonukleare Fusionsreaktion in Sternen kann Eisen erreichen. Sie müssen mit der Freisetzung von Energie einhergehen.
Wenn ein massereicher Stern explodiert, Eisen Im Grunde wird es nicht weggeworfen. Es bleibt im zentralen Kern und verwandelt sich in Neutronenstern oder schwarzes Loch . Aber sie werden weggeworfen chemische Elemente, die schwerer als Eisen sind . Bei anderen Explosionen wird Eisen freigesetzt. Weiße Zwerge können explodieren, was beispielsweise von der Sonne übrig bleibt. Der Weiße Zwerg selbst ist ein sehr stabiles Objekt. Aber es hat eine begrenzende Masse, wenn es diese Stabilität verliert. Die thermonukleare Verbrennungsreaktion beginnt Kohlenstoff .

Supernova-Explosion
Und wenn es ein gewöhnlicher Stern ist, ist es ein sehr stabiles Objekt. Wenn man es in der Mitte ein wenig erhitzt, reagiert es darauf und dehnt sich aus. Die Temperatur in der Mitte sinkt und alles reguliert sich von selbst. Egal wie stark es erhitzt oder gekühlt wird. Und hier weißer Zwerg Das kann ich nicht. Sie haben die Reaktion ausgelöst, sie will sich ausdehnen, kann es aber nicht. Daher erfasst die thermonukleare Reaktion schnell den gesamten Weißen Zwerg und er explodiert vollständig. Es stellt sich heraus Supernova-Explosion vom Typ 1A und das ist eine sehr gute, sehr wichtige Supernova. Sie ließen zu, dass es sich öffnete. Aber das Wichtigste ist, dass bei dieser Explosion der Zwerg vollständig zerstört wird und dort viel synthetisiert wird Drüse . Alle Drüsen Oh, all die Nägel, Nüsse, Äxte und das ganze Eisen sind in uns, man kann sich in den Finger stechen und es betrachten oder schmecken. Das ist also alles Eisen kam von Weißen Zwergen.

Herkunft schwerer chemischer Elemente

Aber es gibt noch schwerere Elemente. Wo werden sie synthetisiert? Lange Zeit glaubte man, dass der Hauptort der Synthese mehr sei schwere Elemente , Das Supernova-Explosionen mit massereichen Sternen verbunden. Bei einer Explosion, das heißt, wenn viel zusätzliche Energie vorhanden ist, wenn alle möglichen zusätzlichen Dinge fliegen Neutronen ist es möglich, energetisch ungünstige Reaktionen durchzuführen. Es ist einfach so, dass sich die Bedingungen so entwickelt haben und in dieser Streusubstanz Reaktionen ablaufen können, die ausreichend synthetisieren schwere chemische Elemente . Und sie kommen wirklich. Viele chemische Elemente , schwerer als Eisen, entstehen auf diese Weise.
Darüber hinaus explodieren sogar Sterne, die in einem bestimmten Stadium ihrer Entwicklung, in dem sie sich verwandelten, nicht Rote Riesen synthetisieren kann schwere Elemente . In ihnen finden thermonukleare Reaktionen statt, bei denen einige freie Neutronen entstehen. Neutron In diesem Sinne ist es ein sehr gutes Teilchen, da es keine Ladung hat und daher leicht in den Atomkern eindringen kann. Und wenn das Neutron in den Kern eingedrungen ist, kann es sich in verwandeln Proton . Und dementsprechend springt das Element zur nächsten Zelle Periodensystem . Dieser Prozess ist ziemlich langsam. Es wird genannt S-Prozess , vom Wort langsam. Aber es ist sehr effektiv und viele chemische Elemente werden auf diese Weise in Roten Riesen synthetisiert. Und in Supernovas geht es R-Prozess , also schnell. Übrigens passiert wirklich alles in sehr kurzer Zeit.
Kürzlich stellte sich heraus, dass es einen anderen guten Ort für den R-Prozess gibt, der nichts damit zu tun hat Supernova-Explosion . Es gibt noch ein weiteres sehr interessantes Phänomen – die Verschmelzung zweier Neutronensterne. Sterne lieben es, paarweise geboren zu werden, und massereiche Sterne werden meist paarweise geboren. 80-90% Massereiche Sterne werden in Doppelsternsystemen geboren. Als Ergebnis der Evolution können Doppelgänger zerstört werden, aber einige erreichen das Ende. Und wenn wir es in unserem System hätten 2 Bei massereichen Sternen können wir ein System aus zwei Neutronensternen erhalten. Danach nähern sie sich durch die Emission von Gravitationswellen einander an und verschmelzen schließlich.
Stellen Sie sich vor, Sie nehmen ein großes Objekt 20 km mit einer Masse von eineinhalb Sonnenmassen und fast mit Lichtgeschwindigkeit , legen Sie es auf ein anderes ähnliches Objekt. Auch nach einer einfachen Formel ist die kinetische Energie gleich (MV 2)/2 . Als ob M Nehmen wir an, Sie ersetzen 2 Masse der Sonne, wie v ein Drittel setzen Lichtgeschwindigkeit , Sie können absolut zählen und bekommen fantastische Energie . Es wird offenbar auch in der Installation in Form von Gravitationswellen freigesetzt LIGO Sie sehen solche Ereignisse bereits, aber wir wissen noch nichts davon. Aber gleichzeitig kommt es tatsächlich zu einer Explosion, da reale Objekte kollidieren. Es wird viel Energie freigesetzt Gammabereich , V Röntgen Reichweite. Im Allgemeinen geht in allen Bereichen ein Teil dieser Energie verloren Synthese chemischer Elemente .

Ursprung des chemischen Elements Gold

Ursprung des chemischen Elements Gold
Und moderne Berechnungen, die schließlich durch Beobachtungen bestätigt werden, zeigen, dass zum Beispiel Gold entsteht gerade in solchen Reaktionen. Ein solch exotischer Vorgang wie die Verschmelzung zweier Neutronensterne ist wirklich exotisch. Selbst in einem so großen System wie unserem Galaxis , kommt etwa einmal vor 20-30 tausend Jahre. Es scheint ziemlich selten zu sein, aber es reicht aus, um etwas zu synthetisieren. Nun, oder umgekehrt, wir können sagen, dass es so selten und deshalb vorkommt Gold so selten und teuer. Und im Allgemeinen ist es klar, dass viele chemische Elemente erweisen sich als recht selten, obwohl sie für uns oft wichtiger sind. Es gibt alle möglichen Seltenerdmetalle, die in Ihren Smartphones verwendet werden, und der moderne Mensch würde lieber ohne Gold als ohne Smartphone leben. Alle diese Elemente reichen nicht aus, da sie in einigen seltenen astrophysikalischen Prozessen entstehen. Und zum größten Teil hängen alle diese Prozesse auf die eine oder andere Weise mit Sternen zusammen, mit ihrer mehr oder weniger ruhigen Entwicklung, aber mit späteren Stadien, Explosionen massereicher Sterne, mit Explosionen Weiße Zwerge oder Bedingungen Neutronensterne .

Der Ursprung, die Entwicklung und die Struktur des Universums als Ganzes werden untersucht

Kosmologie.

Das Wort „Kosmologie“ stammt aus dem Griechischen. Kosmos – Universum und Logos – Gesetz. Schon die alten Weisen wunderten sich über den Ursprung und die Struktur des Universums, daher waren Kosmologie – das Studium der Struktur der Welt – und Kosmogonie – das Studium des Ursprungs der Welt – integraler Bestandteil der philosophischen Systeme der Antike.

Die moderne Kosmologie ist ein Zweig der Astronomie, in dem private wissenschaftliche Daten aus Physik und Mathematik sowie universelle philosophische Prinzipien gesammelt werden; die Kosmologie ist eine Synthese wissenschaftlicher und philosophischer Erkenntnisse. Dies bestimmt seine Spezifität. Die Schlussfolgerungen der Kosmologie werden fast ausschließlich von den philosophischen Prinzipien bestimmt, auf die sich der Forscher stützt. Tatsache ist, dass Gedanken über den Ursprung und die Struktur des Universums empirisch schwer zu überprüfen sind und in Form theoretischer Hypothesen oder mathematischer Modelle existieren (4.1). Der Kosmologe bewegt sich von der Theorie zur Praxis, vom Modell zum Experiment, in diesem Fall nimmt die Rolle der ursprünglichen philosophischen und allgemeinen wissenschaftlichen Grundlagen deutlich zu. Deshalb unterscheiden sich kosmologische Modelle radikal voneinander – sie basieren auf unterschiedlichen, manchmal widersprüchlichen Weltanschauungsprinzipien. Es ist klar, dass sich die religiöse Kosmologie erheblich von einer Kosmologie unterscheiden wird, die auf materialistischen ideologischen Grundlagen basiert. Alle kosmologischen Schlussfolgerungen wirken sich wiederum auch auf allgemeine philosophische Vorstellungen über die Struktur des Universums aus, das heißt, sie verändern die grundlegenden Vorstellungen des Menschen über die Welt und sich selbst. Daher können wir sagen, dass die moderne Kosmologie nicht nur „Physik“, sondern auch „Philosophie“ und manchmal „Religion“ ist.

Klassische kosmologische Konzepte, deren Kern die Behauptung der Absolutheit und Unendlichkeit von Raum und Zeit sowie der Unveränderlichkeit und Ewigkeit des Universums war, standen vor zwei unlösbaren Paradoxien – dem Gravitations- und dem Photometrieparadoxon.

Gravitationsparadoxon

bestand im Widerspruch zwischen den ursprünglichen Postulaten über die Unendlichkeit des Universums und seiner Ewigkeit. Wenn wir also die Unendlichkeit der Welt annehmen, dann ist es auch notwendig, die Unendlichkeit der in ihr wirkenden Gravitationskräfte zu erkennen. Die Unendlichkeit der Gravitationskräfte zwischen den Himmelskörpern würde zum Zusammenbruch führen, d. h. das Universum könnte nicht ewig existieren, und dies widerspricht dem Postulat seiner Ewigkeit.

Photometrisches Paradoxon

folgt auch aus dem Postulat der Unendlichkeit des Universums. Wenn das Universum unendlich ist, dann sollte es darin unendlich viele Himmelskörper geben, was bedeutet, dass auch die Leuchtkraft des Himmels unendlich sein sollte, aber das passiert nicht.

Die Paradoxien der klassischen Wissenschaft werden in der modernen relativistischen Kosmologie gelöst.

Als Beginn der Revolution in der Astronomie gilt die Schöpfung im Jahr 1917 durch A. Einstein

stationäres relativistisches kosmologisches Modell.

Sie basiert auf der relativistischen Gravitationstheorie, die durch die allgemeine Relativitätstheorie (3.2) begründet wird. A. Einstein gab die Postulate der Absolutheit und Unendlichkeit von Raum und Zeit auf, behielt jedoch das Prinzip der Stationarität bei, die Unveränderlichkeit des Universums in der Zeit und seine Endlichkeit im Raum. Die Eigenschaften des Universums hängen laut A. Einstein von der Verteilung der Gravitationsmassen darin ab. Das Universum ist grenzenlos, aber gleichzeitig räumlich abgeschlossen. Ein von einem Beobachter im Universum gesendetes Signal wird von der gegenüberliegenden Seite zu ihm zurückkehren. Nach dem stationären relativistischen Modell ist der Raum homogen und isotrop (3.2), die Materie ist darin gleichmäßig verteilt, die Zeit ist unendlich und ihr Fluss hat keinen Einfluss auf die Eigenschaften des Universums. Trotz der Neuheit und sogar revolutionären Natur der Ideen ließ sich A. Einstein in seiner kosmologischen Theorie von der üblichen klassischen Weltanschauung einer statischen Welt leiten: A. Einstein fühlte sich mehr zu einer harmonischen und stabilen Welt hingezogen als zu einer widersprüchlichen und instabilen Welt Welt. Am Ende seines Lebens sagte der große Wissenschaftler mit Bedauern, dass die Theorie eines statischen Universums keine empirische Bestätigung habe.

1922 kritisierte der russische Mathematiker und Physiker A. Friedman die Theorie von A. Einstein. Seine Ideen waren der Anfang

instationäre relativistische Kosmologie.

Das kosmologische Konzept von A. Friedman basiert auf mehreren Prinzipien.

Kosmologisches Prinzip der Homogenität und Isotropie des Raumes.

Isotropie bedeutet, dass es im Universum keine eindeutigen Punkte oder Richtungen gibt. Homogenität kennzeichnet die Verteilung der Materie im Universum. Das kosmologische Postulat hat starke und schwache Versionen. Die schwache Version geht davon aus, dass die im Universum ablaufenden Prozesse unabhängig von Richtung (Isotropie) und Ort (Homogenität) sind. Eine starke Version des kosmologischen Prinzips geht von der Unabhängigkeit (Invarianz der Transformationen) von Prozessen nicht nur von Richtung und Ort, sondern auch von der Zeit aus. Das bedeutet es Das Universum sieht von jedem Ort, in jede Richtung und zu jeder Zeit gleich aus. Dieses Prinzip heißt perfektes kosmologisches Prinzip.

Relativistisches Prinzip der Beziehung zwischen Raum und Zeit und ihrer Abhängigkeit von der Materie.

Die Raum-Zeit-Metrik des Universums wird durch Gravitationsfelder bestimmt; die Krümmung des Raums und die Zeitdilatation in allen Teilen der Metagalaxie werden ebenfalls erkannt. Die Raum-Zeit-Metrik wird durch die Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie beschrieben.

Das Prinzip der endlichen Geschwindigkeit jedes physikalischen Prozesses.

Das Prinzip der instationären Natur des Universums,

zunächst nur auf mathematischen Berechnungen basierend, wonach der gekrümmte Raum nicht stationär sein kann, seine Krümmung muss sich im Laufe der Zeit ändern.

Alle diese Prinzipien bilden die Grundlage für die Übertragung der in einem Teil des Universums gewonnenen Daten auf alle anderen Teile des Universums.

A. Friedman schlug drei Modelle des Universums vor. Der erste betrachtet den Fall der durchschnittlichen Materiedichte und der Nichtkrümmung des Raumes. In einer solchen Situation muss sich das Universum von einem bestimmten Ausgangspunkt aus auf unbestimmte Zeit ausdehnen. Im zweiten Modell wurde angenommen, dass die Dichte des Stoffes unter dem kritischen Wert liegt. In diesem Fall weist der Raum eine negative Krümmung auf und das Universum muss sich vom Ausgangspunkt aus ebenfalls auf unbestimmte Zeit ausdehnen. Im dritten Modell wurde der Fall einer Materiedichte über dem kritischen Wert betrachtet. In dieser Situation sollte der Raum eine positive Krümmung aufweisen und das Universum sollte sich periodisch ausdehnen und zusammenziehen.

Das Konzept von A. Friedman hatte lange Zeit keine empirische Bestätigung. Doch 1929 entdeckte der Physiker E. Hubble den „Rotverschiebungseffekt“ in den Spektren entfernter Galaxien. „Rotverschiebung“ bedeutet eine Abnahme der Frequenzen elektromagnetischer Strahlung, wenn sich die Lichtquelle vom Betrachter entfernt. Das heißt, wenn sich die Lichtquelle von uns entfernt, nimmt die wahrgenommene Frequenz der Strahlung ab und die Wellenlängen nehmen zu, die Linien des sichtbaren Spektrums verschieben sich in Richtung längerer roter Wellen. Es stellte sich heraus, dass die „Rotverschiebung“ proportional zum Abstand zur Lichtquelle ist. Forschungen von E. Hubble haben bestätigt, dass sich von uns entfernte Galaxien wegbewegen, d. h. das Universum befindet sich in einem Expansionszustand und ist daher instationär. Ein weiterer wichtiger experimenteller Beweis für die Hypothese des expandierenden Universums war die Entdeckung der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung – einer schwachen Radioemission, deren Eigenschaften genau die gleichen sind, die sie im Stadium des heißen, explosiven Universums hätten haben sollen.

1927 schlug der belgische Wissenschaftler J. Lemaitre das Konzept vor

Singularität

als Anfangszustand des Universums. J. Lemaitre schlug vor, dass der Anfangsradius des Universums 10-12 cm und seine Dichte 1096 g/cm3 betrug, d. h. im Anfangszustand sollte das Universum ein Mikroobjekt sein, dessen Größe einem Elektron nahe kommt. Im Jahr 1965 begründete S. Hawking mathematisch die Notwendigkeit eines Singularitätszustands in jedem Modell eines expandierenden Universums.

Die Idee der Entwicklung des Universums führte zur Formulierung des Problems des Beginns der Evolution (Geburt) des Universums und seines Endes (Todes). Das Universum entwickelt sich aus einem anfänglichen singulären Zustand, dessen Radius unendlich klein und die Dichte der Materie unendlich groß ist, durchläuft verschiedene Entwicklungsstadien und stirbt dann. Der Zustand der Singularität kann als ein Zeitbruch in der Vergangenheit interpretiert werden. Offenbar ist in Zukunft von einem solchen Zeitbruch auszugehen. In Modellen eines pulsierenden Universums wird der Punkt, an dem die Expansion in die Kompression übergeht, als Zeitbruch in der Zukunft betrachtet. Der Moment des „Anfangs“ der Zeit wird Urknall genannt. Der Moment des „Endes“ der Zeit wurde von F. Tipler benannt Toller Bestand.

Wenn es Geburt und Tod gibt, können wir über das Alter des Universums sprechen. Wissenschaftler haben berechnet, dass wir von einem Alter von 18 Milliarden Jahren sprechen könnten, wenn die Expansionsrate während der gesamten Existenz des Universums konstant wäre. Die moderne Kosmologie behauptet jedoch, dass sich die Expansion des Universums allmählich verlangsamt. Daher könnte die Zeit, die seit dem Urknall vergangen ist, 12 Milliarden Jahre betragen. Wenn wir die Existenz kosmischer Abstoßungskräfte annehmen – eine solche Annahme wird in Inflationsmodellen gemacht –, dann wird das Alter des Universums viel größer sein. Moderne Kosmologen schätzen das Alter des Universums auf 12–20 Milliarden Jahre.

Mit der Idee des Zeitalters des Universums verbunden ist das Konzept

kosmologischer Horizont,

Trennung des für die Beobachtung zugänglichen Raumbereichs vom unzugänglichen. In der Zeit, die seit der Entstehung des Universums vergangen ist, könnte Licht eine endliche Distanz zurückgelegt haben, die auf 6000 Mpc geschätzt wird. Wir können nur den Teil der Welt beobachten, der sich innerhalb dieses Radius befindet, da Licht aus weiter entfernten Bereichen des Weltraums noch keine Zeit hatte, uns zu erreichen. Darüber hinaus sehen wir entfernte Regionen des Weltraums so, wie sie vor Milliarden von Jahren aussahen. Der kosmologische Horizont wächst proportional zur Zeit; mit jedem Tag vergrößert sich der Bereich, der der Beobachtung des Universums zugänglich ist.

In den 40er Jahren 20. Jahrhundert Eine neue Etappe in der Entwicklung der Kosmologie hat begonnen: Um den Ursprung des Universums zu erklären, schlug der amerikanische Physiker J. Gamow hm vor

Urknall-Hypothese.

Dieser Hypothese zufolge entstand das Universum durch eine Explosion aus einem anfänglichen Zustand der Singularität. Die weitere Entwicklung erfolgte stufenweise und ging einerseits mit Differenzierung, andererseits mit Komplikation der Strukturen einher. Die Entwicklungsstadien des Universums werden als Epochen bezeichnet.

Hadronen-Ära:

Die Dauer beträgt 10-7 Sekunden, die Temperatur des Universums beträgt 1032 K. Die Hauptfiguren sind Elementarteilchen, zwischen denen eine starke Wechselwirkung besteht. Das Universum ist ein erhitztes Plasma.

Lepton-Ära:

Dauer 10 s, Temperatur des Universums 1015 K. Die Hauptfiguren sind Leptonen (Elektronen, Positronen usw.).

Strahlungszeitalter::

Dauer 1 Million Jahre, Temperatur des Universums 10.000 K. Zu dieser Zeit herrschte im Universum Strahlung vor und die Materie war ionisiert.

Ära der Substanz::

hält bis heute an. Das Universum kühlt ab, wird neutral und dunkel und es entsteht Materie. Zu Beginn dieser Ära erscheinen die ersten Protosterne und Protogalaxien. Die Strahlung hört auf, mit der Materie zu interagieren und beginnt, sich frei im Universum zu bewegen. Es sind diese auf 3 K abgekühlten Photonen und Neutrinos, die nun in Form der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung beobachtet werden.

Die Urknall-Hypothese wird auch als Modell des heißen Universums oder Standardmodell bezeichnet. Diese Hypothese wurde nach der Entdeckung der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung im Jahr 1965 allgemein akzeptiert. Trotz seines Standardcharakters und seiner allgemein akzeptierten Natur beantwortet das Urknallkonzept einige Fragen nicht. Was führt beispielsweise dazu, dass sich Galaxien aus ionisiertem Gas bilden? Warum gibt es eine Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie? Das größte Problem bleibt der Zustand der Singularität, dessen Einführung die Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie von A. Einstein erfordern.

Um die ersten Momente der Existenz des Universums zu simulieren, die Ursachen des Urknalls zu klären und die Singularität zu erklären, schlug der Physiker A. Gut vor

Inflationshypothese,

Modell des Inflationsuniversums.

In diesem Stadium der wissenschaftlichen Entwicklung kann das Inflationskonzept keine direkte empirische Bestätigung erhalten, aber es sagt neue Tatsachen voraus, die im Prinzip überprüft werden können. Die Inflationstheorie beschreibt die Entwicklung des Universums beginnend 10–45 Sekunden nach Beginn der Expansion. Das Modell eines sich aufblähenden (inflationären) Universums widerspricht nicht der Urknallhypothese, wenn man sie als Sonderfall betrachtet. Der Unterschied zwischen dem Konzept des Urknalls und dem Konzept des inflationären Universums betrifft nur die ersten Momente der Existenz der Welt – bis zu 10–30 s; es gibt keine grundlegenden ideologischen Unterschiede zwischen diesen Hypothesen.

Nach dem Inflationsmodell ist der Anfangszustand des Universums ein Zustand der Quantensupergravitation. Der Radius des Universums beträgt derzeit 10-50 cm. Dies ist deutlich kleiner als der Radius des Atomkerns, der auf 10-13 cm geschätzt wird. Der Ausgangszustand des Universums ist Vakuum, eine besondere Form von Materie, die sich durch hohe Aktivität auszeichnet. Das Vakuum scheint zu „kochen“, in ihm werden ständig virtuelle Teilchen erzeugt und zerstört. Die Entstehung von Teilchen aus dem Vakuum wird mit dem Begriff der Fluktuation beschrieben. Vakuum kann in Zuständen existieren, die durch unterschiedliche Drücke und Energien gekennzeichnet sind. Wenn das Vakuum angeregt wird (das sogenannte falsche Vakuum), entsteht im Prozess der Erzeugung und Zerstörung virtueller Teilchen eine enorme Kraft der kosmischen Abstoßung, die zum Aufblasen von „Blasen“ – den Embryonen von Universen – führt. Der Anfangszustand eines falschen Vakuums kann mit kochendem Wasser in einem Boiler verglichen werden. Jede der „Blasen“ ist eine Domäne, ein separates Universum, das durch seine eigenen Werte grundlegender physikalischer Konstanten gekennzeichnet ist. Es wird angenommen, dass unser Universum eine der „Blasen“ ist, die aus Vakuumschaum entstanden sind.

Die Inflation oder schnelle Expansion wurde Inflation genannt. Während der Inflationsphase, etwa im Intervall von 10-43 s bis 10-34 s, bilden sich die Raum-Zeit-Eigenschaften des Universums aus. Somit wird im Rahmen des Inflationsmodells die Existenz einer Welt ohne Raum und Zeit angenommen, da in der ersten Phase der Inflation des Universums solche Eigenschaften fehlen.

Während der Inflationsphase „blähte“ sich das Universum auf eine Größe von 101000000 cm auf, was viel größer ist als die Größe der derzeit beobachteten Metagalaxie (1028 cm). Ungefähr 10-34 s nach Beginn der Expansion löst sich das instabile Vakuum auf und die Kräfte der kosmischen Abstoßung versiegen. Wie Experimente gezeigt haben, werden Zersetzungsprozesse beobachtet, wenn die Temperatur unter 1027 K sinkt. Aufgrund der Tatsache, dass Teilchen und Antiteilchen unterschiedlich zerfallen, entsteht im Universum jedoch ein leichtes Übergewicht der Materie gegenüber der Antimaterie: Auf jede Milliarde Antiteilchen entsteht eine Milliarde plus ein Teilchen. Für diese Asymmetrie konnten bisher keine zufriedenstellenden Erklärungen gefunden werden. Es war diese überschüssige Materie, die zum „Material“ für das Universum wurde. Die Verletzung der Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie führte zu einer Verletzung des Gleichgewichts des Systems und es ging in einen neuen Zustand über und veränderte seine Struktur.

Zu diesem Zeitpunkt beginnt die uns bekannte Anziehungskraft der Schwerkraft im Universum zu wirken. Da der anfängliche Expansionsimpuls jedoch sehr stark war, dehnt sich das Universum weiter aus, allerdings viel langsamer. Die Ausdehnung geht mit einem Temperaturabfall einher. Zu diesem Zeitpunkt ist das Universum leer, es gibt weder Strahlung noch Materie. Die beim Zerfall des falschen Vakuums freigesetzte Energie wird jedoch genutzt, um das Universum sofort auf eine Temperatur von etwa 1027 K aufzuheizen. Es entsteht eine Art Lichtblitz. Die Energie, die das Universum augenblicklich erwärmte, wird heute als Superkraft verstanden, die alle bekannten vier Arten fundamentaler Wechselwirkungen vereint: gravitativ, stark, schwach und elektromagnetisch (3.5).

Dies beendet die Inflationsphase und beginnt die Entwicklung des heißen Universums, beschrieben durch das Urknallmodell. Die erste Stufe der Evolution des Universums nannte sich

die Ära der Großen Vereinigung.

10–12 Sekunden nach dem Urknall betrug die Temperatur des Universums etwa 1015 K. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Bildung der uns bekannten Teilchen und Antiteilchen. Aufgrund der Tatsache, dass die Temperatur sehr hoch war, unterschieden sich die Eigenschaften dieser Partikel jedoch stark von den jetzt beobachteten. Wenn die Temperatur unter 1015 K sinkt, entstehen moderne Partikel, die nun deutlich sichtbar werden.

Bei einer Temperatur von 1013 K beginnen sich Quarks zu Gruppen zusammenzuschließen und es bilden sich Hadronen – Protonen und Neutronen. In diesem Stadium zerfällt die einzelne Superkraft in gravitative, starke und elektroschwache Wechselwirkungen. Am Ende der ersten Sekunde nach dem Urknall beträgt die Temperatur des Universums 1010 K.

Zu Beginn der nächsten Stufe, die 1 s bis 1 Million Jahre dauert, wird die elektroschwache Wechselwirkung in elektromagnetische und schwache Wechselwirkung unterteilt. Eine Minute später sinkt die Temperatur des Universums auf 108 K, und nach wenigen Minuten entstehen Bedingungen, unter denen Kernreaktionen zur Synthese komplexer Elemente möglich werden. Zu diesem Zeitpunkt ist Materie ein Plasma, das zu 10 % aus Heliumkernen und zu 90 % aus Wasserstoffkernen besteht. In dem Moment, als Wasserstoff- und Heliumatome auftauchten, wurde die kosmische Materie „transparent“, durchlässig für Photonen, die in den Weltraum emittiert wurden. Jetzt können wir die Restphänomene dieses Prozesses in Form der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung beobachten. Aus Wasserstoff- und Heliumatomen wurde ein Gas gebildet und Bedingungen für die Bildung anderer chemischer Elemente – Beryllium und Lithium – geschaffen.

1 Million Jahre nach Beginn der Expansion des Universums begann die Phase der Entstehung von Sternen und Galaxien. In den Tiefen der Sterne begannen durch thermonukleare Reaktionen schwere Elemente zu synthetisieren, die durch Sternexplosionen im gesamten Universum verstreut wurden und zu Baumaterial für andere Weltraumobjekte wurden. Die weitere Entwicklung des Universums führte zur Schaffung immer komplexerer Strukturen, die im Laufe der Zeit zur Entstehung von Leben und Intelligenz führten. Somit fungierte die Mikroevolution als Voraussetzung für die Makroevolution und die Kosmogenese wurde in der Geo- und Chemogenese fortgesetzt.

Obwohl die Urknall- und Inflationsuniversumshypothesen in der wissenschaftlichen Gemeinschaft allgemein akzeptiert sind, werfen sie ernsthafte theoretische Probleme auf und werden kritisiert. Der amerikanische Wissenschaftler K. Balding ist beispielsweise der Ansicht, dass Probleme bereits auf der Ebene allgemein akzeptierter Postulate entstehen, die der kosmologischen Modellierung zugrunde liegen, und dass es keinen Grund gibt, alternative Ansätze zum Verständnis des Universums von vornherein abzulehnen.

Die größten Probleme der modernen Kosmologie hängen mit der Beschreibung des nicht beobachtbaren und schwer zu erklärenden Zustands der Singularität zusammen, der manchmal sogar als anomale Tatsache bezeichnet wird. Die Einführung eines Singularitätszustands ist für mathematische Berechnungen erforderlich, lässt sich jedoch selbst nicht mathematisch beschreiben und stellt ein ernstes konzeptionelles Problem dar. Einige Wissenschaftler erklären allgemein, dass die physikalische Theorie, die die Singularität vorhersagt, unhaltbar ist, da das Problem der Singularität die grundlegende Frage der Kosmologie offen lässt – nach den Anfangsparametern des Universums. Das Problem der Singularität hat eine wichtige ideologische Bedeutung, da es die Idee einer ewigen und unendlichen Welt zerstört und uns dazu drängt, ein neues Weltbild zu entwickeln.

Das zweite Problem der modernen Kosmologie hängt mit dem Prinzip der Extrapolation der unter terrestrischen Bedingungen entdeckten Gesetze auf das gesamte Universum zusammen. Es stellt sich die ernste Frage: Ist eine solche Extrapolation legitim? Darüber hinaus sprechen wir nicht nur von der Übertragung „irdischer Gesetze in den „überirdischen“ Bereich, sondern auch von der Extrapolation der Gesetze und Eigenschaften des beobachtbaren Universums auf ein grundsätzlich nicht beobachtbares. Es gibt keine Beweise dafür, dass die auf der Erde entdeckten physikalischen Gesetze im gesamten Universum und in allen Phasen seiner Entwicklung gelten. Nach Ansicht der Mathematiker S. Hawking und G. Ellis ist die Annahme, dass die im Labor entdeckten und untersuchten Gesetze der Physik auch an anderen Punkten des Raum-Zeit-Kontinuums gültig sein werden, sicherlich sehr gewagt.

Die Schwierigkeiten der modernen wissenschaftlichen Kosmologie werden als Argument für die Existenz einer höheren Intelligenz herangezogen, die das Universum erschafft. In diesem Fall wird das wissenschaftliche Weltbild durch ein theologisches ersetzt. In solchen kosmologischen Konzepten werden Zustände der Singularität und des falschen Vakuums als dasselbe „Nichts“ betrachtet, von dem in religiösen Texten gesprochen wird. Aus diesem „Nichts“ erschafft die göttliche Kraft die Welt. Die genaue „Passung“ der grundlegenden physikalischen Parameter unseres Universums, die letztendlich zur Entstehung von Leben und Intelligenz führte, wird auch im teleologischen und theologischen Geist neu interpretiert und als Beweis für einen höheren Plan angesehen, nach dem die Evolution von die Welt geschieht (7.3).

Religiöse und mystische Versionen des Ursprungs und der Entwicklung des Universums, die sich als wissenschaftliche Erklärungen tarnen, stellen verschiedene Varianten quasi-wissenschaftlichen Wissens dar (1.1), das in der nächsten Welle der Remythologisierung eine starke Position in der Kultur anstrebt. Es sollte dennoch gesagt werden, dass trotz aller Schwierigkeiten aktueller kosmologischer Modelle immer noch die Suche nach natürlichen Ursachen für die Entstehung und Entwicklung des Universums am akzeptabelsten ist, ohne sich auf übernatürliche Kräfte und Wesenheiten zu berufen.

Die Größe und Vielfalt der umgebenden Welt kann jede Fantasie in Erstaunen versetzen. Alle Objekte und Objekte rund um den Menschen, andere Menschen, verschiedene Arten von Pflanzen und Tieren, Partikel, die nur mit einem Mikroskop sichtbar sind, sowie unverständliche Sternhaufen: Sie alle werden durch das Konzept des „Universums“ vereint.

Theorien über den Ursprung des Universums werden seit langem vom Menschen entwickelt. Trotz des Fehlens auch nur eines grundlegenden Konzepts von Religion oder Wissenschaft tauchten in den neugierigen Köpfen der alten Menschen Fragen nach den Prinzipien der Weltordnung und nach der Stellung des Menschen in dem ihn umgebenden Raum auf. Es ist schwer zu zählen, wie viele Theorien über den Ursprung des Universums es heute gibt; einige davon werden von führenden weltberühmten Wissenschaftlern untersucht, andere sind geradezu fantastisch.

Kosmologie und ihr Thema

Die moderne Kosmologie – die Wissenschaft vom Aufbau und der Entwicklung des Universums – betrachtet die Frage nach seinem Ursprung als eines der interessantesten und noch immer unzureichend erforschten Rätsel. Die Art der Prozesse, die zur Entstehung von Sternen, Galaxien, Sonnensystemen und Planeten beigetragen haben, ihre Entwicklung, die Quelle der Entstehung des Universums sowie seine Größe und Grenzen: All dies ist nur eine kurze Liste der untersuchten Themen von modernen Wissenschaftlern.

Die Suche nach Antworten auf das grundlegende Rätsel um die Entstehung der Welt hat dazu geführt, dass es heute verschiedene Theorien über den Ursprung, die Existenz und die Entwicklung des Universums gibt. Die Aufregung von Spezialisten, die nach Antworten suchen, Hypothesen aufstellen und testen, ist gerechtfertigt, denn eine zuverlässige Theorie über die Geburt des Universums wird der gesamten Menschheit die Wahrscheinlichkeit der Existenz von Leben in anderen Systemen und Planeten offenbaren.

Theorien über den Ursprung des Universums haben den Charakter wissenschaftlicher Konzepte, individueller Hypothesen, religiöser Lehren, philosophischer Ideen und Mythen. Sie sind alle bedingt in zwei Hauptkategorien unterteilt:

1. Theorien, nach denen das Universum von einem Schöpfer erschaffen wurde. Mit anderen Worten, ihr Wesen besteht darin, dass der Prozess der Erschaffung des Universums eine bewusste und spirituelle Handlung, eine Manifestation des Willens war
2. Theorien über den Ursprung des Universums, die auf wissenschaftlichen Faktoren basieren. Ihre Postulate lehnen sowohl die Existenz eines Schöpfers als auch die Möglichkeit einer bewussten Erschaffung der Welt kategorisch ab. Solche Hypothesen basieren oft auf dem sogenannten Mittelmäßigkeitsprinzip. Sie deuten auf die Möglichkeit von Leben nicht nur auf unserem Planeten, sondern auch auf anderen Planeten hin.

Kreationismus – die Theorie der Erschaffung der Welt durch den Schöpfer

Wie der Name schon sagt, ist Kreationismus (Schöpfung) eine religiöse Theorie über den Ursprung des Universums. Diese Weltanschauung basiert auf dem Konzept der Erschaffung des Universums, des Planeten und des Menschen durch Gott oder den Schöpfer.

Die Idee war lange Zeit vorherrschend, bis sich Ende des 19. Jahrhunderts der Prozess der Wissensanhäufung in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft (Biologie, Astronomie, Physik) beschleunigte und die Evolutionstheorie weit verbreitet war. Der Kreationismus ist zu einer eigenartigen Reaktion von Christen geworden, die konservative Ansichten über die gemachten Entdeckungen vertreten. Die damals vorherrschende Idee verstärkte nur die Widersprüche, die zwischen religiösen und anderen Theorien bestanden.

Was ist der Unterschied zwischen wissenschaftlichen und religiösen Theorien?

Die Hauptunterschiede zwischen Theorien verschiedener Kategorien liegen vor allem in den von ihren Anhängern verwendeten Begriffen. In wissenschaftlichen Hypothesen gibt es also anstelle eines Schöpfers die Natur und anstelle der Schöpfung den Ursprung. Daneben gibt es Fragestellungen, die in ähnlicher Weise von unterschiedlichen Theorien abgedeckt oder sogar vollständig dupliziert werden.

Theorien über den Ursprung des Universums, die entgegengesetzten Kategorien angehören, datieren dessen Entstehung unterschiedlich. Beispielsweise entstand nach der gängigsten Hypothese (der Urknalltheorie) das Universum vor etwa 13 Milliarden Jahren.

Im Gegensatz dazu liefert die religiöse Theorie über die Entstehung des Universums völlig andere Zahlen:

• Christlichen Quellen zufolge betrug das Alter des von Gott geschaffenen Universums zum Zeitpunkt der Geburt Jesu Christi 3483-6984 Jahre.
• Der Hinduismus geht davon aus, dass unsere Welt etwa 155 Billionen Jahre alt ist.

Kant und sein kosmologisches Modell

Bis zum 20. Jahrhundert waren die meisten Wissenschaftler der Meinung, dass das Universum unendlich sei. Mit dieser Qualität charakterisierten sie Zeit und Raum. Darüber hinaus war das Universum ihrer Meinung nach statisch und homogen.

Die Idee der Grenzenlosigkeit des Universums im Weltraum wurde von Isaac Newton vertreten. Diese Annahme wurde von jemandem entwickelt, der eine Theorie über das Fehlen von Zeitgrenzen entwickelte. Kant erweiterte seine theoretischen Annahmen und erweiterte die Unendlichkeit des Universums auf die Anzahl möglicher biologischer Produkte. Dieses Postulat bedeutete, dass es unter den Bedingungen einer alten und riesigen Welt ohne Ende und Anfang unzählige mögliche Optionen geben könnte, wodurch tatsächlich jede biologische Art entstehen könnte.

Basierend auf der möglichen Entstehung von Lebensformen wurde später Darwins Theorie entwickelt. Beobachtungen des Sternenhimmels und Berechnungsergebnisse der Astronomen bestätigten Kants kosmologisches Modell.

Einsteins Reflexionen

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts veröffentlichte Albert Einstein sein eigenes Modell des Universums. Nach seiner Relativitätstheorie laufen im Universum zwei gegensätzliche Prozesse gleichzeitig ab: Expansion und Kontraktion. Er stimmte jedoch der Meinung der meisten Wissenschaftler über die stationäre Natur des Universums zu und führte daher das Konzept der kosmischen Abstoßungskraft ein. Seine Wirkung soll die Anziehungskraft der Sterne ausgleichen und den Bewegungsprozess aller Himmelskörper stoppen, um die statische Natur des Universums aufrechtzuerhalten.

Das Modell des Universums hat – laut Einstein – eine gewisse Größe, aber es gibt keine Grenzen. Diese Kombination ist nur möglich, wenn der Raum auf die gleiche Weise gekrümmt ist, wie es in einer Kugel der Fall ist.

Die Merkmale des Raums eines solchen Modells sind:

• Dreidimensionalität.
• Sich selbst verschließen.
• Homogenität (Fehlen von Zentrum und Rand), in der Galaxien gleichmäßig verteilt sind.

A. A. Friedman: Das Universum dehnt sich aus

Der Schöpfer des revolutionären Expansionsmodells des Universums, A. A. Friedman (UdSSR), baute seine Theorie auf der Grundlage von Gleichungen auf, die die allgemeine Relativitätstheorie charakterisieren. Zwar war die damals in der wissenschaftlichen Welt allgemein anerkannte Meinung, dass unsere Welt statisch sei, weshalb seiner Arbeit nicht die gebührende Aufmerksamkeit geschenkt wurde.

Einige Jahre später machte der Astronom Edwin Hubble eine Entdeckung, die Friedmans Ideen bestätigte. Die Entfernung von Galaxien zur nahegelegenen Milchstraße wurde ermittelt. Gleichzeitig ist die Tatsache, dass die Geschwindigkeit ihrer Bewegung proportional zur Entfernung zwischen ihnen und unserer Galaxie bleibt, unwiderlegbar geworden.

Diese Entdeckung erklärt die ständige „Streuung“ von Sternen und Galaxien im Verhältnis zueinander, was auf die Expansion des Universums schließen lässt.

Letztendlich wurden Friedmans Schlussfolgerungen von Einstein anerkannt, der anschließend die Verdienste des sowjetischen Wissenschaftlers als Begründer der Hypothese über die Expansion des Universums erwähnte.

Man kann nicht sagen, dass es Widersprüche zwischen dieser Theorie und der allgemeinen Relativitätstheorie gibt, aber während der Expansion des Universums muss es einen ersten Impuls gegeben haben, der den Rückzug der Sterne provozierte. In Analogie zu einer Explosion wurde die Idee „Urknall“ genannt.

Stephen Hawking und das anthropische Prinzip

Das Ergebnis der Berechnungen und Entdeckungen von Stephen Hawking war die anthropozentrische Theorie über die Entstehung des Universums. Sein Schöpfer behauptet, dass die Existenz eines Planeten, der so gut auf das menschliche Leben vorbereitet ist, kein Zufall sein kann.

Stephen Hawkings Theorie über die Entstehung des Universums sieht auch das allmähliche Verdampfen schwarzer Löcher, ihren Energieverlust und die Emission von Hawking-Strahlung vor.

Als Ergebnis der Beweissuche wurden mehr als 40 Merkmale identifiziert und getestet, deren Einhaltung für die Entwicklung der Zivilisation notwendig ist. Der amerikanische Astrophysiker Hugh Ross schätzte die Wahrscheinlichkeit eines solchen unbeabsichtigten Zufalls ein. Das Ergebnis war die Zahl 10 -53.

Unser Universum enthält eine Billion Galaxien mit jeweils 100 Milliarden Sternen. Nach Berechnungen von Wissenschaftlern dürfte die Gesamtzahl der Planeten 10 20 betragen. Dieser Wert liegt um 33 Größenordnungen unter dem bisher berechneten Wert. Folglich kann kein Planet in allen Galaxien Bedingungen vereinen, die für die spontane Entstehung von Leben geeignet wären.

Die Urknalltheorie: Der Ursprung des Universums aus einem winzigen Teilchen

Wissenschaftler, die die Urknalltheorie unterstützen, teilen die Hypothese, dass das Universum eine Folge einer großen Explosion ist. Das Hauptpostulat der Theorie ist die Aussage, dass vor diesem Ereignis alle Elemente des gegenwärtigen Universums in einem Teilchen mit mikroskopischen Abmessungen enthalten waren. Die darin befindlichen Elemente zeichneten sich durch einen singulären Zustand aus, in dem Indikatoren wie Temperatur, Dichte und Druck nicht gemessen werden konnten. Sie sind endlos. Materie und Energie in diesem Zustand unterliegen nicht den Gesetzen der Physik.

Was vor 15 Milliarden Jahren geschah, nennt man Instabilität, die im Inneren des Teilchens entstand. Die verstreuten winzigen Elemente legten den Grundstein für die Welt, die wir heute kennen.

Am Anfang war das Universum ein Nebel, der aus winzigen Teilchen (kleiner als ein Atom) bestand. Durch die Kombination bildeten sie dann Atome, die als Grundlage für Sterngalaxien dienten. Die Beantwortung von Fragen darüber, was vor der Explosion geschah und was sie verursachte, sind die wichtigsten Aufgaben dieser Theorie über die Entstehung des Universums.

Die Tabelle zeigt schematisch die Stadien der Entstehung des Universums nach dem Urknall.

Wie aus den obigen Daten hervorgeht, dehnt sich das Universum weiter aus und kühlt sich ab.

Die ständige Vergrößerung des Abstands zwischen Galaxien ist das Hauptpostulat: Was unterscheidet die Urknalltheorie? Die Entstehung des Universums auf diese Weise kann durch die gefundenen Beweise bestätigt werden. Es gibt auch Gründe, es zu widerlegen.

Probleme der Theorie

Angesichts der Tatsache, dass die Urknalltheorie in der Praxis nicht bewiesen wurde, ist es nicht verwunderlich, dass es mehrere Fragen gibt, die sie nicht beantworten kann:

1. Singularität. Dieses Wort bezeichnet den Zustand des Universums, komprimiert auf einen Punkt. Das Problem der Urknalltheorie ist die Unmöglichkeit, die in einem solchen Zustand in Materie und Raum ablaufenden Prozesse zu beschreiben. Das allgemeine Relativitätsgesetz gilt hier nicht, daher ist es unmöglich, eine mathematische Beschreibung und Gleichungen zur Modellierung zu erstellen.
   Die grundsätzliche Unmöglichkeit, eine Antwort auf die Frage nach dem Anfangszustand des Universums zu erhalten, diskreditiert die Theorie von Anfang an. Seine populärwissenschaftlichen Darstellungen vertuschen diese Komplexität lieber oder erwähnen sie nur am Rande. Für Wissenschaftler, die daran arbeiten, eine mathematische Grundlage für die Urknalltheorie zu schaffen, wird diese Schwierigkeit jedoch als großes Hindernis erkannt.
2. Astronomie. In diesem Bereich steht die Urknalltheorie vor der Tatsache, dass sie den Entstehungsprozess von Galaxien nicht beschreiben kann. Basierend auf aktuellen Versionen der Theorien lässt sich vorhersagen, wie eine homogene Gaswolke entsteht. Darüber hinaus dürfte seine Dichte inzwischen etwa ein Atom pro Kubikmeter betragen. Um mehr zu erreichen, kann man nicht darauf verzichten, den Anfangszustand des Universums anzupassen. Der Mangel an Informationen und praktischer Erfahrung in diesem Bereich stellt ein ernsthaftes Hindernis für die weitere Modellierung dar.

Es gibt auch eine Diskrepanz zwischen der berechneten Masse unserer Galaxie und den Daten, die durch die Untersuchung der Anziehungsgeschwindigkeit gewonnen wurden. Offenbar ist das Gewicht unserer Galaxie zehnmal größer als bisher angenommen.

Kosmologie und Quantenphysik

Heute gibt es keine kosmologischen Theorien, die nicht auf der Quantenmechanik basieren. Schließlich geht es um die Beschreibung des Verhaltens von Atomen und Quantenphysik. Der Unterschied zwischen der Quantenphysik und der klassischen (von Newton erklärten) besteht darin, dass die zweite physikalische Objekte beobachtet und beschreibt und die erste eine ausschließlich mathematische Beschreibung der Beobachtung und Messung selbst voraussetzt . Für die Quantenphysik sind materielle Werte nicht Gegenstand der Forschung, hier ist der Beobachter selbst Teil der untersuchten Situation.

Basierend auf diesen Merkmalen hat die Quantenmechanik Schwierigkeiten, das Universum zu beschreiben, da der Beobachter Teil des Universums ist. Allerdings ist es für außenstehende Beobachter unmöglich, sich die Entstehung des Universums vorzustellen. Versuche, ein Modell ohne Beteiligung eines externen Beobachters zu entwickeln, wurden mit der Quantentheorie der Entstehung des Universums von J. Wheeler gekrönt.

Sein Wesen besteht darin, dass das Universum zu jedem Zeitpunkt gespalten wird und eine unendliche Anzahl von Kopien entsteht. Dadurch kann jedes der Paralleluniversen beobachtet werden und Beobachter können alle Quantenalternativen sehen. Darüber hinaus sind die ursprüngliche und die neue Welt real.

Inflationsmodell

Die Hauptaufgabe, die die Inflationstheorie lösen soll, ist die Suche nach Antworten auf Fragen, die die Urknalltheorie und die Expansionstheorie unbeantwortet lassen. Nämlich:

1. Aus welchem ​​Grund dehnt sich das Universum aus?
2. Was ist ein Urknall?

Zu diesem Zweck beinhaltet die Inflationstheorie des Ursprungs des Universums die Extrapolation der Expansion auf den Zeitpunkt Null, wodurch die gesamte Masse des Universums an einem Punkt begrenzt wird und eine kosmologische Singularität entsteht, die oft als Urknall bezeichnet wird.

Die Irrelevanz der allgemeinen Relativitätstheorie, die derzeit nicht anwendbar ist, wird offensichtlich. Daher können nur theoretische Methoden, Berechnungen und Schlussfolgerungen angewendet werden, um eine allgemeinere Theorie (oder „neue Physik“) zu entwickeln und das Problem der kosmologischen Singularität zu lösen.

Neue alternative Theorien

Trotz des Erfolgs des Modells der kosmischen Inflation gibt es Wissenschaftler, die es ablehnen und es als unhaltbar bezeichnen. Ihr Hauptargument ist die Kritik an den Lösungsvorschlägen der Theorie. Gegner argumentieren, dass den erhaltenen Lösungen einige Details fehlen, das heißt, dass die Theorie das Problem der Anfangswerte nicht löst, sondern diese nur geschickt drapiert.

Eine Alternative sind mehrere exotische Theorien, deren Idee auf der Bildung von Anfangswerten vor dem Urknall basiert. Neue Theorien zur Entstehung des Universums lassen sich kurz wie folgt beschreiben:

• Stringtheorie. Ihre Anhänger schlagen vor, zusätzlich zu den üblichen vier Dimensionen von Raum und Zeit zusätzliche Dimensionen einzuführen. Sie könnten in den frühen Stadien des Universums eine Rolle spielen und sich derzeit in einem verdichteten Zustand befinden. Auf die Frage nach dem Grund für ihre Verdichtung geben Wissenschaftler eine Antwort, die besagt, dass die Eigenschaft von Superstrings die T-Dualität ist. Daher werden die Saiten in zusätzliche Dimensionen „gewickelt“ und ihre Größe ist begrenzt.
• Brane-Theorie. Sie wird auch M-Theorie genannt. Gemäß seinen Postulaten steht am Anfang des Entstehungsprozesses des Universums eine kalte, statische fünfdimensionale Raumzeit. Vier von ihnen haben (räumliche) Beschränkungen oder Mauern – Dreizweige. Unser Raum fungiert als eine der Wände und die zweite ist verborgen. Die dritte Drei-Brane befindet sich im vierdimensionalen Raum und wird von zwei Grenzbrane begrenzt. Die Theorie sieht vor, dass eine dritte Brane mit unserer kollidiert und große Energiemengen freisetzt. Es sind diese Bedingungen, die für die Entstehung eines Urknalls günstig sind.

1. Zyklische Theorien leugnen die Einzigartigkeit des Urknalls und argumentieren, dass sich das Universum von einem Zustand in einen anderen bewegt. Das Problem solcher Theorien ist nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik die Zunahme der Entropie. Dadurch war die Dauer der vorherigen Zyklen kürzer und die Temperatur der Substanz deutlich höher als bei der großen Explosion. Die Wahrscheinlichkeit, dass dies geschieht, ist äußerst gering.

Egal wie viele Theorien es über den Ursprung des Universums gibt, nur zwei haben den Test der Zeit bestanden und das Problem der ständig zunehmenden Entropie überwunden. Sie wurden von den Wissenschaftlern Steinhardt-Turok und Baum-Frampton entwickelt.

Diese relativ neuen Theorien über den Ursprung des Universums wurden in den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts aufgestellt. Sie haben viele Anhänger, die darauf basierende Modelle entwickeln, nach Beweisen für die Zuverlässigkeit suchen und an der Beseitigung von Widersprüchen arbeiten.

Stringtheorie

Eine der beliebtesten Theorien über den Ursprung des Universums – Bevor wir mit der Beschreibung seiner Idee fortfahren, ist es notwendig, die Konzepte eines seiner engsten Konkurrenten, des Standardmodells, zu verstehen. Es geht davon aus, dass Materie und Wechselwirkungen als eine bestimmte Menge von Teilchen beschrieben werden können, die in mehrere Gruppen unterteilt sind:

• Quarks.
• Leptonen.
• Bosonen.

Diese Teilchen sind tatsächlich die Bausteine ​​des Universums, da sie so klein sind, dass sie nicht in Bestandteile zerlegt werden können.

Ein charakteristisches Merkmal der Stringtheorie ist die Behauptung, dass es sich bei solchen Ziegeln nicht um Partikel, sondern um ultramikroskopisch kleine Saiten handelt, die schwingen. Gleichzeitig schwingen die Saiten mit unterschiedlichen Frequenzen und werden zu Analoga verschiedener im Standardmodell beschriebener Teilchen.

Um die Theorie zu verstehen, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass Strings keine Materie sind, sondern Energie. Daher kommt die Stringtheorie zu dem Schluss, dass alle Elemente des Universums aus Energie bestehen.

Eine gute Analogie wäre Feuer. Beim Betrachten gewinnt man den Eindruck seiner Materialität, die man aber nicht anfassen kann.

Kosmologie für Schulkinder

Theorien über die Entstehung des Universums werden in Schulen im Astronomieunterricht kurz behandelt. Den Studierenden werden die grundlegenden Theorien darüber erläutert, wie unsere Welt entstanden ist, was jetzt mit ihr geschieht und wie sie sich in Zukunft entwickeln wird.

Ziel des Unterrichts ist es, Kinder mit der Natur der Entstehung von Elementarteilchen, chemischen Elementen und Himmelskörpern vertraut zu machen. Theorien über die Entstehung des Universums für Kinder werden auf die Darstellung der Urknalltheorie reduziert. Lehrer verwenden visuelles Material: Folien, Tabellen, Poster, Illustrationen. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, das Interesse der Kinder für die sie umgebende Welt zu wecken.

Was wissen wir über das Universum, wie ist der Weltraum? Das Universum ist eine grenzenlose Welt, die für den menschlichen Geist schwer zu begreifen ist und unwirklich und ungreifbar erscheint. Tatsächlich sind wir von Materie umgeben, die räumlich und zeitlich unbegrenzt ist und verschiedene Formen annehmen kann. Um zu versuchen, das wahre Ausmaß des Weltraums, die Funktionsweise des Universums, die Struktur des Universums und die Evolutionsprozesse zu verstehen, müssen wir die Schwelle unserer eigenen Weltanschauung überschreiten und die Welt um uns herum aus einem anderen Blickwinkel betrachten. von innen.

Bildung des Universums: erste Schritte

Der Raum, den wir mit Teleskopen beobachten, ist nur ein Teil des Sternenuniversums, die sogenannte Megagalaxie. Die Parameter des kosmologischen Horizonts von Hubble sind kolossal – 15-20 Milliarden Lichtjahre. Diese Daten sind Näherungswerte, da sich das Universum im Laufe der Evolution ständig ausdehnt. Die Ausdehnung des Universums erfolgt durch die Ausbreitung chemischer Elemente und kosmischer Mikrowellen-Hintergrundstrahlung. Die Struktur des Universums verändert sich ständig. Im Weltraum erscheinen Galaxienhaufen, Objekte und Körper des Universums – das sind Milliarden von Sternen, die die Elemente des nahen Weltraums bilden – Sternsysteme mit Planeten und Satelliten.

Wo ist der Anfang? Wie ist das Universum entstanden? Vermutlich beträgt das Alter des Universums 20 Milliarden Jahre. Möglicherweise war die Quelle der kosmischen Materie heiße und dichte Protomaterie, deren Ansammlung in einem bestimmten Moment explodierte. Die durch die Explosion entstandenen kleinsten Partikel zerstreuten sich in alle Richtungen und bewegen sich auch in unserer Zeit weiter vom Epizentrum weg. Die Urknalltheorie, die heute in wissenschaftlichen Kreisen vorherrscht, beschreibt die Entstehung des Universums am genauesten. Die infolge der kosmischen Katastrophe entstandene Substanz war eine heterogene Masse, die aus winzigen instabilen Teilchen bestand, die durch Kollision und Streuung miteinander zu interagieren begannen.

Der Urknall ist eine Theorie über den Ursprung des Universums, die seine Entstehung erklärt. Nach dieser Theorie existierte zunächst eine bestimmte Menge Materie, die infolge bestimmter Prozesse mit kolossaler Kraft explodierte und die Masse der Mutter in den umgebenden Raum verstreute.

Nach einiger Zeit, nach kosmischen Maßstäben – einem Augenblick, nach irdischer Chronologie – Millionen von Jahren, begann die Phase der Materialisierung des Weltraums. Woraus besteht das Universum? Die verstreute Materie begann sich zu großen und kleinen Klumpen zu konzentrieren, an deren Stelle anschließend die ersten Elemente des Universums, riesige Gasmassen – Kinderstuben zukünftiger Sterne – zu entstehen begannen. In den meisten Fällen wird der Entstehungsprozess materieller Objekte im Universum durch die Gesetze der Physik und Thermodynamik erklärt, es gibt jedoch eine Reihe von Punkten, die noch nicht erklärt werden können. Warum ist beispielsweise expandierende Materie in einem Teil des Weltraums stärker konzentriert, während in einem anderen Teil des Universums die Materie sehr verdünnt ist? Antworten auf diese Fragen können nur erhalten werden, wenn der Mechanismus der Entstehung großer und kleiner Weltraumobjekte klar wird.

Nun wird der Entstehungsprozess des Universums durch die Wirkung der Gesetze des Universums erklärt. Gravitationsinstabilität und Energie in verschiedenen Bereichen lösten die Bildung von Protosternen aus, die wiederum unter dem Einfluss von Zentrifugalkräften und Schwerkraft Galaxien bildeten. Mit anderen Worten: Während sich die Materie weiter ausdehnte und ausdehnte, begannen unter dem Einfluss der Gravitationskräfte Kompressionsprozesse. Teilchen aus Gaswolken begannen sich um ein imaginäres Zentrum zu konzentrieren und bildeten schließlich eine neue Verdichtung. Die Baustoffe dieses gigantischen Bauvorhabens sind molekularer Wasserstoff und Helium.

Die chemischen Elemente des Universums sind das primäre Baumaterial, aus dem später die Objekte des Universums entstanden

Dann beginnt das Gesetz der Thermodynamik zu wirken und die Zerfalls- und Ionisierungsprozesse werden aktiviert. Wasserstoff- und Heliummoleküle zerfallen in Atome, aus denen unter dem Einfluss der Gravitationskräfte der Kern eines Protosterns entsteht. Diese Prozesse sind die Gesetze des Universums und haben die Form einer Kettenreaktion angenommen, die in allen entfernten Ecken des Universums abläuft und das Universum mit Milliarden, Hunderten von Milliarden Sternen füllt.

Evolution des Universums: Höhepunkte

Heutzutage gibt es in wissenschaftlichen Kreisen eine Hypothese über die zyklische Natur der Zustände, aus denen sich die Geschichte des Universums ergibt. Durch die Explosion von Promaterial entstanden Gashaufen, die zur Kinderstube von Sternen wurden, die wiederum zahlreiche Galaxien bildeten. Ab einer bestimmten Phase neigt die Materie im Universum jedoch dazu, in ihren ursprünglichen, konzentrierten Zustand zurückzukehren, d. h. Auf die Explosion und anschließende Expansion der Materie im Raum folgt eine Kompression und eine Rückkehr in einen superdichten Zustand, zum Ausgangspunkt. Anschließend wiederholt sich alles, auf die Geburt folgt das Finale und so weiter, viele Milliarden Jahre lang, bis ins Unendliche.

Der Anfang und das Ende des Universums entsprechend der zyklischen Entwicklung des Universums

Lassen wir jedoch das Thema der Entstehung des Universums aus, das eine offene Frage bleibt, sollten wir uns der Struktur des Universums zuwenden. Bereits in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts wurde klar, dass der Weltraum in Regionen unterteilt ist – Galaxien, riesige Formationen mit jeweils einer eigenen Sternpopulation. Darüber hinaus sind Galaxien keine statischen Objekte. Die Geschwindigkeit der Galaxien, die sich vom imaginären Zentrum des Universums entfernen, ändert sich ständig, was durch die Konvergenz einiger und die Entfernung anderer voneinander belegt wird.

Alle oben genannten Prozesse dauern im Hinblick auf die Dauer des irdischen Lebens sehr langsam. Aus Sicht der Wissenschaft und dieser Hypothesen laufen alle Evolutionsprozesse schnell ab. Herkömmlicherweise kann die Entwicklung des Universums in vier Phasen – Epochen – unterteilt werden:

• Hadronenzeitalter;
• Lepton-Ära;
• Photonenzeitalter;
• Star-Ära.

Kosmische Zeitskala und Entwicklung des Universums, anhand derer das Erscheinen kosmischer Objekte erklärt werden kann

In der ersten Stufe war die gesamte Materie in einem großen Kerntröpfchen konzentriert, bestehend aus Teilchen und Antiteilchen, zusammengefasst in Gruppen – Hadronen (Protonen und Neutronen). Das Verhältnis von Teilchen zu Antiteilchen beträgt etwa 1:1,1. Als nächstes kommt der Prozess der Vernichtung von Teilchen und Antiteilchen. Die verbleibenden Protonen und Neutronen sind die Bausteine, aus denen das Universum entsteht. Die Dauer der Hadronenära ist vernachlässigbar, nur 0,0001 Sekunden – die Zeitspanne der explosiven Reaktion.

Dann, nach 100 Sekunden, beginnt der Prozess der Synthese der Elemente. Bei einer Temperatur von einer Milliarde Grad entstehen bei der Kernfusion Moleküle aus Wasserstoff und Helium. Während dieser ganzen Zeit dehnt sich die Substanz im Weltraum weiter aus.

Von diesem Moment an beginnt eine lange, 300.000 bis 700.000 Jahre dauernde Phase der Rekombination von Kernen und Elektronen unter Bildung von Wasserstoff- und Heliumatomen. In diesem Fall wird eine Abnahme der Temperatur des Stoffes beobachtet und die Strahlungsintensität nimmt ab. Das Universum wird transparent. Wasserstoff und Helium, die unter dem Einfluss der Gravitationskräfte in kolossalen Mengen entstehen, verwandeln das Primäruniversum in eine riesige Baustelle. Nach Millionen von Jahren beginnt das Sternzeitalter – der Prozess der Entstehung von Protosternen und den ersten Protogalaxien.

Diese Einteilung der Evolution in Stufen passt in das Modell des heißen Universums, das viele Prozesse erklärt. Die wahren Ursachen des Urknalls und der Mechanismus der Materieexpansion bleiben ungeklärt.

Struktur und Struktur des Universums

Die stellare Ära der Entwicklung des Universums beginnt mit der Bildung von Wasserstoffgas. Unter dem Einfluss der Schwerkraft sammelt sich Wasserstoff zu riesigen Clustern und Klumpen an. Die Masse und Dichte solcher Cluster ist enorm, Hunderttausende Male größer als die Masse der gebildeten Galaxie selbst. Die ungleichmäßige Verteilung von Wasserstoff, die im Anfangsstadium der Entstehung des Universums beobachtet wurde, erklärt die Unterschiede in der Größe der resultierenden Galaxien. Megagalaxien entstanden dort, wo die maximale Ansammlung von Wasserstoffgas vorhanden sein sollte. Wo die Wasserstoffkonzentration unbedeutend war, entstanden kleinere Galaxien, ähnlich unserer stellaren Heimat – der Milchstraße.

Die Version, nach der das Universum ein Anfangs- und Endpunkt ist, um den sich Galaxien in verschiedenen Entwicklungsstadien drehen

Von diesem Moment an erhält das Universum seine ersten Formationen mit klaren Grenzen und physikalischen Parametern. Dies sind keine Nebel mehr, Ansammlungen von Sterngas und kosmischem Staub (Explosionsprodukte), Protocluster von Sternmaterie. Dies sind Sternenländer, deren Fläche aus der Sicht des menschlichen Geistes riesig ist. Das Universum wird voller interessanter kosmischer Phänomene.

Aus der Sicht der wissenschaftlichen Begründung und des modernen Modells des Universums entstanden Galaxien zunächst durch die Einwirkung von Gravitationskräften. Es kam zu einer Umwandlung der Materie in einen kolossalen, universellen Strudel. Zentripetale Prozesse sorgten für die anschließende Fragmentierung von Gaswolken in Cluster, die zur Geburtsstätte der ersten Sterne wurden. Protogalaxien mit schnellen Rotationsperioden verwandelten sich im Laufe der Zeit in Spiralgalaxien. Wo die Rotation langsam war und hauptsächlich der Prozess der Kompression der Materie beobachtet wurde, bildeten sich unregelmäßige Galaxien, meist elliptisch. Vor diesem Hintergrund fanden im Universum weitere grandiose Prozesse statt – die Bildung von Superhaufen von Galaxien, deren Ränder in engem Kontakt miteinander stehen.

Superhaufen sind zahlreiche Galaxiengruppen und Galaxienhaufen innerhalb der großräumigen Struktur des Universums. Innerhalb von 1 Milliarde St. Es gibt seit Jahren etwa 100 Superhaufen

Von diesem Moment an wurde klar, dass das Universum eine riesige Karte ist, auf der die Kontinente Galaxienhaufen und die Länder Megagalaxien und Galaxien sind, die vor Milliarden von Jahren entstanden sind. Jede der Formationen besteht aus einer Ansammlung von Sternen, Nebeln und Ansammlungen von interstellarem Gas und Staub. Diese Gesamtpopulation macht jedoch nur 1 % des Gesamtvolumens der universellen Formationen aus. Der Großteil der Masse und des Volumens von Galaxien wird von Dunkler Materie eingenommen, deren Natur nicht bestimmt werden kann.

Vielfalt des Universums: Galaxienklassen

Dank der Bemühungen des amerikanischen Astrophysikers Edwin Hubble verfügen wir nun über die Grenzen des Universums und eine klare Klassifizierung der Galaxien, die es bewohnen. Die Klassifizierung basiert auf den Strukturmerkmalen dieser Riesenformationen. Warum haben Galaxien unterschiedliche Formen? Die Antwort auf diese und viele andere Fragen gibt die Hubble-Klassifikation, nach der das Universum aus Galaxien der folgenden Klassen besteht:

• Spiral;
• elliptisch;
• unregelmäßige Galaxien.

Die ersten umfassen die häufigsten Formationen, die das Universum füllen. Die charakteristischen Merkmale von Spiralgalaxien sind das Vorhandensein einer klar definierten Spirale, die um einen hellen Kern rotiert oder zu einem galaktischen Balken tendiert. Spiralgalaxien mit einem Kern werden mit S bezeichnet, während Objekte mit einem zentralen Balken mit SB bezeichnet werden. Zu dieser Klasse gehört auch unsere Milchstraßengalaxie, in deren Zentrum der Kern durch eine leuchtende Brücke geteilt ist.

Eine typische Spiralgalaxie. In der Mitte ist deutlich ein Kern mit einer Brücke zu erkennen, von deren Enden Spiralarme ausgehen.

Ähnliche Formationen sind im gesamten Universum verstreut. Die nächstgelegene Spiralgalaxie, Andromeda, ist ein Riese, der sich schnell der Milchstraße nähert. Der größte uns bekannte Vertreter dieser Klasse ist die Riesengalaxie NGC 6872. Der Durchmesser der galaktischen Scheibe dieses Monsters beträgt etwa 522.000 Lichtjahre. Dieses Objekt befindet sich in einer Entfernung von 212 Millionen Lichtjahren von unserer Galaxie.

Die nächste häufige Klasse galaktischer Formationen sind elliptische Galaxien. Ihre Bezeichnung gemäß der Hubble-Klassifikation ist der Buchstabe E (elliptisch). Diese Formationen haben eine ellipsoide Form. Obwohl es im Universum viele ähnliche Objekte gibt, sind elliptische Galaxien nicht besonders ausdrucksstark. Sie bestehen hauptsächlich aus glatten Ellipsen, die mit Sternhaufen gefüllt sind. Im Gegensatz zu galaktischen Spiralen enthalten Ellipsen keine Ansammlungen von interstellarem Gas und kosmischem Staub, die die wichtigsten optischen Effekte bei der Visualisierung solcher Objekte darstellen.

Ein heute bekannter typischer Vertreter dieser Klasse ist der elliptische Ringnebel im Sternbild Leier. Dieses Objekt befindet sich in einer Entfernung von 2100 Lichtjahren von der Erde.

Blick auf die elliptische Galaxie Centaurus A durch das CFHT-Teleskop

Die letzte Klasse galaktischer Objekte, die das Universum bevölkern, sind unregelmäßige oder unregelmäßige Galaxien. Die Bezeichnung gemäß der Hubble-Klassifikation ist das lateinische Symbol I. Das Hauptmerkmal ist eine unregelmäßige Form. Mit anderen Worten, solche Objekte haben keine klaren symmetrischen Formen und charakteristischen Muster. In ihrer Form ähnelt eine solche Galaxie einem Bild des universellen Chaos, in dem sich Sternhaufen mit Wolken aus Gas und kosmischem Staub abwechseln. Auf der Skala des Universums sind unregelmäßige Galaxien ein häufiges Phänomen.

Unregelmäßige Galaxien werden wiederum in zwei Untertypen unterteilt:

• Unregelmäßige Galaxien des Subtyps I haben eine komplexe unregelmäßige Struktur, eine hochdichte Oberfläche und zeichnen sich durch Helligkeit aus. Oft ist diese chaotische Form unregelmäßiger Galaxien eine Folge kollabierter Spiralen. Ein typisches Beispiel für eine solche Galaxie ist die Große und Kleine Magellansche Wolke;
• Unregelmäßige, unregelmäßige Galaxien des Subtyps II haben eine niedrige Oberfläche, eine chaotische Form und sind nicht sehr hell. Aufgrund der abnehmenden Helligkeit sind solche Formationen in den Weiten des Universums nur schwer zu erkennen.

Die Große Magellansche Wolke ist die uns am nächsten gelegene unregelmäßige Galaxie. Beide Formationen wiederum sind Satelliten der Milchstraße und könnten bald (in 1-2 Milliarden Jahren) von einem größeren Objekt absorbiert werden.

Unregelmäßige Galaxie Große Magellansche Wolke – ein Satellit unserer Milchstraße

Obwohl Edwin Hubble Galaxien ziemlich genau in Klassen eingeteilt hat, ist diese Klassifizierung nicht ideal. Wir könnten mehr Ergebnisse erzielen, wenn wir Einsteins Relativitätstheorie in den Prozess des Verständnisses des Universums einbeziehen würden. Das Universum wird durch eine Fülle verschiedener Formen und Strukturen repräsentiert, von denen jede ihre eigenen charakteristischen Eigenschaften und Merkmale aufweist. Kürzlich konnten Astronomen neue galaktische Formationen entdecken, die als Zwischenobjekte zwischen Spiral- und elliptischen Galaxien beschrieben werden.

Die Milchstraße ist der berühmteste Teil des Universums

Zwei symmetrisch um das Zentrum angeordnete Spiralarme bilden den Hauptkörper der Galaxie. Die Spiralen wiederum bestehen aus Armen, die fließend ineinander übergehen. An der Kreuzung der Arme Sagittarius und Cygnus befindet sich unsere Sonne, in einer Entfernung von 2,62·10¹⁷km vom Zentrum der Milchstraße. Die Spiralen und Arme von Spiralgalaxien sind Sternhaufen, deren Dichte zunimmt, wenn sie sich dem galaktischen Zentrum nähern. Der Rest der Masse und des Volumens galaktischer Spiralen ist dunkle Materie, und nur ein kleiner Teil entfällt auf interstellares Gas und kosmischen Staub.

Die Position der Sonne in den Armen der Milchstraße, der Platz unserer Galaxie im Universum

Die Dicke der Spiralen beträgt etwa 2.000 Lichtjahre. Dieser gesamte Schichtkuchen ist in ständiger Bewegung und rotiert mit einer enormen Geschwindigkeit von 200–300 km/s. Je näher am Zentrum der Galaxie, desto höher ist die Rotationsgeschwindigkeit. Es wird 250 Millionen Jahre dauern, bis die Sonne und unser Sonnensystem eine Revolution um das Zentrum der Milchstraße vollenden.

Unsere Galaxie besteht aus einer Billion großer und kleiner, superschwerer und mittelgroßer Sterne. Der dichteste Sternhaufen in der Milchstraße ist der Sagittarius-Arm. In dieser Region wird die maximale Helligkeit unserer Galaxie beobachtet. Der gegenüberliegende Teil des galaktischen Kreises hingegen ist weniger hell und durch visuelle Beobachtung schwer zu unterscheiden.

Der zentrale Teil der Milchstraße wird durch einen Kern dargestellt, dessen Abmessungen auf 1000–2000 Parsec geschätzt werden. In dieser hellsten Region der Galaxie ist die maximale Anzahl an Sternen konzentriert, die unterschiedliche Klassen, ihre eigenen Entwicklungs- und Entwicklungswege haben. Dabei handelt es sich hauptsächlich um alte superschwere Sterne im Endstadium der Hauptreihe. Eine Bestätigung für das Vorhandensein eines Alterungszentrums der Milchstraße ist das Vorhandensein einer großen Anzahl von Neutronensternen und Schwarzen Löchern in dieser Region. Tatsächlich ist das Zentrum der Spiralscheibe jeder Spiralgalaxie ein supermassereiches Schwarzes Loch, das wie ein riesiger Staubsauger Himmelsobjekte und echte Materie ansaugt.

Ein supermassereiches Schwarzes Loch im zentralen Teil der Milchstraße ist der Ort des Todes aller galaktischen Objekte

Was Sternhaufen betrifft, ist es Wissenschaftlern heute gelungen, zwei Arten von Sternhaufen zu klassifizieren: kugelförmige und offene. Neben Sternhaufen bestehen die Spiralen und Arme der Milchstraße wie jede andere Spiralgalaxie auch aus verstreuter Materie und dunkler Energie. Als Folge des Urknalls befindet sich die Materie in einem stark verdünnten Zustand, der durch dünne interstellare Gas- und Staubpartikel repräsentiert wird. Der sichtbare Teil der Materie besteht aus Nebeln, die wiederum in zwei Typen unterteilt werden: planetarische und diffuse Nebel. Der sichtbare Teil des Nebelspektrums entsteht durch die Lichtbrechung von Sternen, die innerhalb der Spirale Licht in alle Richtungen aussenden.

Unser Sonnensystem existiert in dieser kosmischen Suppe. Nein, wir sind nicht die Einzigen auf dieser riesigen Welt. Wie die Sonne haben viele Sterne ihr eigenes Planetensystem. Die ganze Frage ist, wie man entfernte Planeten erkennen kann, wenn die Entfernungen selbst innerhalb unserer Galaxie die Existenzdauer einer intelligenten Zivilisation überschreiten. Die Zeit im Universum wird nach anderen Kriterien gemessen. Planeten und ihre Satelliten sind die kleinsten Objekte im Universum. Die Zahl solcher Objekte ist unübersehbar. Jeder dieser Sterne im sichtbaren Bereich kann sein eigenes Sternsystem haben. Wir können nur die existierenden Planeten sehen, die uns am nächsten sind. Was in der Nachbarschaft passiert, welche Welten in anderen Armen der Milchstraße existieren und welche Planeten in anderen Galaxien existieren, bleibt ein Rätsel.

Kepler-16 b ist ein Exoplanet in der Nähe des Doppelsterns Kepler-16 im Sternbild Schwan

Abschluss

Da der Mensch nur über ein oberflächliches Verständnis davon verfügt, wie das Universum entstanden ist und wie es sich entwickelt, hat er nur einen kleinen Schritt in Richtung Verständnis und Verständnis der Ausmaße des Universums gemacht. Die enorme Größe und Reichweite, mit der sich Wissenschaftler heute auseinandersetzen müssen, legt nahe, dass die menschliche Zivilisation nur ein Moment in diesem Bündel aus Materie, Raum und Zeit ist.

Modell des Universums gemäß dem Konzept der Anwesenheit von Materie im Raum unter Berücksichtigung der Zeit

Die Erforschung des Universums reicht von Kopernikus bis zur Gegenwart. Zunächst gingen Wissenschaftler vom heliozentrischen Modell aus. Tatsächlich stellte sich heraus, dass der Raum kein wirkliches Zentrum hat und alle Rotationen, Bewegungen und Bewegungen nach den Gesetzen des Universums erfolgen. Obwohl es eine wissenschaftliche Erklärung für die ablaufenden Prozesse gibt, werden universelle Objekte in Klassen, Typen und Typen eingeteilt, kein einziger Körper im Raum gleicht dem anderen. Die Größen der Himmelskörper sind ungefähre Angaben, ebenso wie ihre Masse. Der Standort von Galaxien, Sternen und Planeten ist willkürlich. Die Sache ist, dass es im Universum kein Koordinatensystem gibt. Bei der Beobachtung des Weltraums erstellen wir eine Projektion auf den gesamten sichtbaren Horizont und betrachten dabei unsere Erde als Nullbezugspunkt. Tatsächlich sind wir nur ein mikroskopisch kleines Teilchen, verloren in den endlosen Weiten des Universums.

Das Universum ist eine Substanz, in der alle Objekte in enger Verbindung mit Raum und Zeit existieren

Ähnlich wie beim Zusammenhang mit der Größe sollte die Zeit im Universum als Hauptkomponente betrachtet werden. Der Ursprung und das Alter von Weltraumobjekten ermöglichen es uns, ein Bild von der Geburt der Welt zu zeichnen und die Stadien der Entwicklung des Universums hervorzuheben. Das System, mit dem wir es zu tun haben, ist eng mit Zeitrahmen verknüpft. Alle im Raum ablaufenden Prozesse haben Zyklen – Anfang, Bildung, Transformation und Ende, begleitet vom Tod eines materiellen Objekts und dem Übergang der Materie in einen anderen Zustand.