Реферат: Проблема эволюции Вселенной
где G – гравитационная постоянная, М – масса галактики Млечный Путь, R – расстояние между галактиками.
Таким образом, настоящая скорость движения галактики Туманность Андромеды выше ее 2-й космической скорости на 7,77км/с.
Определим теперь величину мощности энергии излучения галактики Туманность Андромеды, которая будет расходоваться на торможение в пространстве против хода ее движения при скорости 42,48 км/с.
Е3 = (2,14·1037 /4) · √{[1 – (42,48 / 3·105 )] / [1 + (42,48 / 3·105 )]} = 0,53492·1037 (Дж/с)
Е4 = (2,14·1037 /4) · √{[1 + (42,48 / 3·105 )] / [1 – (42,48 / 3·105 )]} = 0,53507·1037 (Дж/с)
ΔЕ2 = Е4 – Е3 = 0,53507·1037 – 0,53492·1037 = 0,00015·1037 = 1,5·1033 (Дж/с).
Рассчитаем, какова будет в среднем мощность энергии излучения галактики Туманность Андромеды, расходуемая на ее торможение от 52,25 км/с до 42,48 км/с.
ΔЕср. = (ΔЕ1 + ΔЕ2 ) / 2 = (1,7·1033 + 1,5·1033 ) / 2 = 1,6·1033 (Дж/с).
Рассчитаем кинетическую энергию галактики Туманность Андромеды при скоростях 52,25 и 42,48 км/с.
W1 = mV1 2 / 2 = (6,0·1041 · 502502 ) / 2 = 7,57·1050 Дж
W2 = mV2 2 / 2 = (6,0·1041 · 424802 ) / 2 = 5,41·1050 Дж
ΔW = W1 – W2 = (7,57 – 5,41)·1050 = 2,16·1050 (Дж)
Таким образом, кинетическая энергия Туманности Андромеды при снижении скорости с 50,25 до 42,48 км/с уменьшается на 2,16·1050 Дж.
Теперь, зная затраты энергии на торможение галактики Туманности Андромеды от 50,25 до 42,48 км/с и располагая средней мощностью реактивной энергии торможения ΔЕср. /c, мы можем рассчитать величину отрезка времени, необходимого для снижения скорости галактики до 2-й космической скорости.
t = ΔW / ΔEср. = 2,16·1050 / 1,6·1033 = 1,35·1017 (с) = 4,3·109 (лет)
Следует также принять во внимание, что разбегание галактик сдерживают также силы тяготения, хотя их и недостаточно. Определим вклад сил тяготения в торможение галактики Туманность Андромеды.
Для этого определим среднюю величину ускорения, создаваемого энергией реактивного торможения (а1 ):
а1 = (VK – VH ) / t = (42,48 – 50,25) / 1,35·1017 = –5,75·10–17 (км/с2 )
Сделаем допущение, что в пространстве существуют только две галактики – наша и Туманность Андромеды. Определим ускорение замедления движения галактики Туманность Андромеды, создаваемое силами тяготения галактики Млечный Путь (а2 ) в настоящее время:
а2 = –GM / R2 = (6,67·10–11 · 2,8·1041 ) / (2,1·1022 )2 = –4,23·10–17 (км/с2 )
Однако реальное ускорение в 33 раза меньше этой величины (сказывается взаимовлияние сил тяготения других галактик Вселенной), т.е. во столько же раз, как и соотношение плотности материи Вселенной ρкр / ρрасч. согласно уравнениям Э.Хаббла.
Таким образом, вклад сил тяготения в торможение галактик невелик, и основную роль в этом отношении выполняют силы реактивного торможения за счет внутренней энергии галактик.
При сближении галактик силы реактивного излучения будут выполнять тормозную функцию. Таким образом, подтверждается теория А.Эйнштейна, что наряду с силами Всемирного тяготения существуют силы космического отталкивания между телами. Как показали наши расчеты, такая сила отталкивания создается за счет энергии излучения звездных систем.
Таким образом, расчеты показывают, что расширение Вселенной не бесконечно. В результате реактивного самоторможения галактик за счет их внутренней энергии происходит замедление их скоростей движения в пространстве Вселенной после Большого Взрыва. И через расчетное время они начнут сближаться.
Поскольку звездные системы в большом масштабе рассеяны равномерно, то и сближение их будет происходить синхронно. Предполагаем, что это будет осуществляться в соответствии с рассмотренной моделью на примере галактик Млечный Путь и Туманность Андромеды.
Все это означает, что Вселенная претерпевает определенные этапы в своем развитии, и что нынешнее ее состояние не бесконечно.
С момента Большого Взрыва прошло около 13 млрд. лет. Солнце, Земля и др. планеты Солнечной системы образовались примерно 5млрд. лет назад. Первые признаки жизни на Земле датируются возрастом 4 млрд. лет, а возникновение человека пятьюстами тысячелетий. История Земной цивилизации насчитывает 5...10 тысячелетий.
Таким образом, с момента Большого Взрыва во Вселенной до возникновения разума на Земле прошло примерно 12,5 млрд. лет. Если предположить, а это, по-видимому, верно с большой степенью вероятности, что все процессы во Вселенной идут синхронно, что жизнь и разум во Вселенной широко распространены, и что особенно важно подчеркнуть, они находятся на такой же стадии и уровне развития, как и на Земле. С этих позиций можно разрешить загадку парадокса Ферми и его уравнения, в котором иллюстрируется вероятность встречи землян с разумными существами Вселенной. Ферми предложил уравнение экспоненциального роста технологической цивилизации за время существования Вселенной:
K = exp (T / t) = 1043000000 , где Т = 1010 лет (время возникновения нынешнего состояния Вселенной), t = 100 лет (время экспоненциального развития современного уровня цивилизации).