Реферат: Этюды о Вселенной

В начале был взрыв...

Известный всем закон Хаббла, по которому разбегаются все галактики и другие объекты Вселенной, может рассказать или точнее дать более обширную информацию о динамике Вселенной, если взглянуть на него как на формулу из учебника математики или физики и не смотря на то, что он носит гордое название закона, взять производную. Напомню, что закон имеет следующий вид:

V = Hr,

где: V – скорость объекта Вселенной, H – постоянная Хаббла, r – расстояние до объекта.

Чем дальше мы вглядываемся в просторы Вселенной, тем дальше мы двигаемся по шкале времени, уходя от наших дней все дальше в прошлое Вселенной. Т.к. свет двигается с постоянной скоростью, то задержка времени с которой мы получаем информацию об объектах Вселенной, а именно о скорости, расстоянии и в том числе о постоянной Хаббла, будет пропорциональна расстоянию до объекта поделенной на скорость света:

t = –r/c,

где: t – задержка времени, r – расстояние, c – скорость света (т.к. мы вглядывается в прошлое, то перед дробью стоит знак минус).

Возьмем производную:

V' = a = (Hr)' = d(Hr)/dt = –H(dr/dr)c = –Hc.

Производная от скорости, есть ускорение, в данном случае замедление, т.к. знак минус. Первый вывод, который можно сделать, это постоянство ускорения, которое не зависит ни от возраста Вселенной, ни от расстояния до объектов. Можно вычислить его величину: подставив соответствующие значения:

a = Hc = 50км/c мпк · 300000 км/c = –5·10^–10 м/с² .

Теперь вычислим время необходимое объекту вылетевшему при взрыве Вселенной со скоростью света, чтобы улететь на максимальное расстояние или иными словами половину Возраста Вселенной. Вторую половину своей жизни Вселенная увы будет сжиматься т.к. все объекты имеют постоянное замедление. Формула равнозамедленного движения будет выглядеть следующим образом:

Vk = c – aT,

где: Vk – конечная скорость равная нулю, c – скорость света, a – ускорение, вернее замедление, Т – возраст Вселенной на момент максимального расширения.

T = c/a ≈ 300000 м/с / 5·10^–10 м/с ² ≈ 6·10¹⁷ с ≈ 2·10¹⁰ лет.

В зависимости от уточнения Н значение это может меняться. Полный цикл расширение-сжатие будет длиться примерно сорок миллиардов лет.

Принимая во внимание, что законы физики никто еще не отменил, то можно вычислить распределение плотности вещества во Вселенной. На любой объект Вселенной действуют две силы: сила инерции и сила гравитации, которые уравновешивают друг друга.

F_ин = –ma,

где: m – масса объекта, a – ускорение, F_ин – сила инерции.

F_гр = G(Mm/R² ),

где: F_гр – сила гравитации, G – гравитационная постоянная, m – масса объекта, r – расстояние до объекта, M – масса вещества заключенного в объеме радиусомr.

Ma = G(Mm/r ² ) Hc = G(4πρr ³ /3r ² )

Мы заменили массу вещества плотностью, теперь найдем зависимость плотности от радиуса:

ρ = ³ /₄ (HcG)/πr,

где: ρ – плотность вещества во Вселенной.

Вывод, который можно сделать не утешителен: плотность вещества во Вселенной зависит от радиуса. Это прямой вывод из закона Хаббла, и это означает, что Вселенная не изотропна и не однородна, что противоречит современным представлениям об устройстве Вселенной. Иными словами сторонний наблюдатель нашу Вселенную не как пространство равномерно заполненное галактиками и их скоплениями, а нечто подобное шаровым скоплением звезд, где плотность объектов увеличивается к центру. Вопрос стал о центре, может ли быть центр у вселенной? По современным представлениям, однозначно, как говорят некоторые, нет. Но факты... измерение интенсивности реликтового излучения в разных направлениях, позволяет сделать вывод, что наша Галактика движется относительно реликтового излучения. Пока трудно утверждать к центру или от него мы движемся, но то что оно есть несомненно.

Кстати говоря, зная скорость движения нашей галактики и примерный возраст Вселенной производя не очень утомительные расчеты можно сделать вывод, что мы не очень далеко, по масштабам Вселенной удалились от её центра.

Еще можно сделать вывод, что закон Хаббла не совсем точен. Дело в том, что если скорость разлета вещества после Большого Взрыва были меньше определенного значения, то оно на данный момент времени, должно было подвергнуться сжатию.

Скорость и расстояние объектов, которые на данный момент подвержены сжатию, можно вычислить по формулам:

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--