KNOWLEDGE HYPERMARKET


Из чего рождается Вселенная
 
Строка 5: Строка 5:
<br>  
<br>  
-
'''&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 4.4.3. Из чего рождается Вселенная? '''<br><br>Теория&nbsp; Большого&nbsp; взрыва&nbsp; в&nbsp; настоящее&nbsp; время&nbsp; является&nbsp; доминирующей теорией&nbsp; в&nbsp; космологии.&nbsp; Она&nbsp; признает&nbsp; рождение&nbsp; Вселенной&nbsp; как&nbsp; физический факт&nbsp; материального&nbsp; мира.&nbsp; Главной&nbsp; проблемой&nbsp; космологии&nbsp; является&nbsp; поиск ответа&nbsp; на&nbsp; поставленный&nbsp; в&nbsp; заголовке&nbsp; вопрос.&nbsp; Постараемся&nbsp; наметить&nbsp; общий подход,&nbsp; который&nbsp; вырисовывается&nbsp; в&nbsp; современном&nbsp; естествознании,&nbsp; для&nbsp; выработки ответа.<br>&nbsp;<br>Прежде всего отметим, что классическая физика различает две формы существования Материи: вещество и поле. Неклассическая, квантовая физика показывает дуализм их&nbsp; свойств на уровне [[Проблема_адекватного_описания_микромира|микромира]],&nbsp; где существует некоторое минимальное&nbsp; разнообразие фундаментальных&nbsp; частиц&nbsp; полей (как&nbsp; правило, безмассовых) и частиц вещества (обладающих массой покоя). Частицы полей&nbsp; и&nbsp; вещества&nbsp; могут&nbsp; превращаться&nbsp; друг&nbsp; в&nbsp; друга,&nbsp; поскольку&nbsp; существует эквивалентность&nbsp; массы&nbsp; и&nbsp; энергии.&nbsp; Современное&nbsp; естествознание&nbsp; подошло&nbsp; к выделению ещё одной формы существования Материи – Физического вакуума.&nbsp; Твердые,&nbsp; жидкие, газообразные вещества окружают человека, они ему привычны, их свойства исследованы в первую очередь. Некоторые поля (тяготения&nbsp; Земли,&nbsp; света&nbsp; и&nbsp; теплового&nbsp; [[Плотность_потока_электромагнитного_излучения|излучения]])&nbsp; человек&nbsp; также&nbsp; ощущает,&nbsp; хотя отсутствие четко выраженной геометрической формы полей требует большего интеллекта в исследовании их свойств. Свойства физического вакуума ещё мало изучены, и здесь требуются значительные интеллектуальные усилия для их понимания. &nbsp;<br><br>Они выглядят столь же непривычными и странными, как свойства частиц-волн в период становления квантовой [[Загадка_квантовой_физики|физики]]. Физический вакуум не является абсолютной и стационарной пустотой, в нем непрерывно происходит виртуальное рождение и аннигиляция пар «частица-античастица». По аналогии с более известными явлениями макромира, такими, как поляризация диэлектриков,&nbsp; фазовые&nbsp; переходы&nbsp; между&nbsp; агрегатными&nbsp; состояниями&nbsp; или&nbsp; спонтанные изменения симметрии кристаллов, водится&nbsp; ассоциативная&nbsp; терминология - поляризация&nbsp; вакуума,&nbsp; спонтанное&nbsp; нарушение&nbsp; симметрии&nbsp; его&nbsp; вещественно-полевого&nbsp; состояния&nbsp; и&nbsp; ряд&nbsp; других. Для исследования вакуума требуются частицы-волны большой энергии, чтобы&nbsp; можно&nbsp; было «возмутить»&nbsp; непривычно&nbsp; энергоёмкую&nbsp; форму&nbsp; материи. <br>Очевидно, что при анализе акта рождения вселенной необходимо учитывать наличие и необычность свойств вакуума. &nbsp;<br><br>В самой общей формулировке ответ на проблемный вопрос сейчас дается в таком виде: Вселенная рождается из физического вакуума как следствие&nbsp; спонтанного (самопроизвольного)&nbsp; изменения&nbsp; его&nbsp; энергомассового&nbsp; состояния. При этом акт рождения [[Две_концепции_Вселенной|Вселенной]] в принципе не противоречит зану&nbsp; сохранения&nbsp; полной&nbsp; энергии&nbsp; Вселенной.&nbsp; На&nbsp; первый взгляд это утверждение парадоксально. &nbsp;<br><br>Но&nbsp; давайте&nbsp; рассмотрим&nbsp; аргументацию&nbsp; академика&nbsp; Я.Б.&nbsp; Зельдовича (1900-1987). По&nbsp; его мнению, формулировка&nbsp; самого&nbsp; общего закона природы в виде: «Из ничего не может образоваться ничего» является ненаучной&nbsp; и&nbsp; наивной.&nbsp; Во-первых,&nbsp; что&nbsp; для&nbsp; физика&nbsp; означает «ничего»? <br><br>Содержательным ответом будет: <br><br>«Ничего»&nbsp;&nbsp;&nbsp; 1. Масса равна нолю: М = 0. <br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp; 2. Полная энергия равна нолю: W = 0.&nbsp; &nbsp;<br>&nbsp; <br>Во-вторых, по условию «задачи»,&nbsp; кроме Вселенной ничего больше не рождается&nbsp; и&nbsp; она&nbsp; является&nbsp; изолированной&nbsp; системой. Для&nbsp; неё&nbsp; можно&nbsp; применять закон сохранения энергии, в данном случае значение начальной энергии равно&nbsp; нолю&nbsp; и&nbsp; должно&nbsp; оставаться&nbsp; нолевым.&nbsp; Это&nbsp; единственное&nbsp; ограничение, все остальное разрешено.<br>&nbsp;<br>С появлением массы Вселенной М появляется гравитационная энергия взаимодействия всех её частей, и эта энергия отрицательная. По формуле [[Общая_теория_относительности_А._Эйнштейна|Эйнштейна]] эквивалентная образованной массе энергия Мс<sup>2</sup> должна быть положительной. Если эквивалентная величина энергии и энергия гравитационного&nbsp; поля&nbsp; равны&nbsp; по&nbsp; абсолютной&nbsp; величине,&nbsp; то&nbsp; их&nbsp; сумма (то&nbsp; есть&nbsp; полная энергия&nbsp; системы)&nbsp; будет&nbsp; равна нолю,&nbsp; что и необходимо&nbsp; для&nbsp; удовлетворения требований закона сохранения. В книге Л.Д. Ландау и Е.М. Лифшица «Теория поля» строго математически доказано, что точная компенсация происходит тогда, и&nbsp; именно&nbsp; тогда,&nbsp; когда&nbsp; становится&nbsp; замкнутым&nbsp; искривленное&nbsp; пространство, в котором находится вещество.<br><br>Как пишет Я.Б. Зельдович: Энергия «ничего» равна нолю.&nbsp; Но и энергия замкнутой Вселенной равна нолю. Но и энергия замкнутой Вселенной равна нулю. Значит, закон сохранения энергии не противоречит образованию «из ничего» замкнутой Вселенной (но именно геометрически замкнутой, а не открытой бесконечной Вселенной). <br><br><br><br>  
+
'''&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 4.4.3. Из чего рождается Вселенная? '''<br><br>Теория&nbsp; Большого&nbsp; взрыва&nbsp; в&nbsp; настоящее&nbsp; время&nbsp; является&nbsp; доминирующей теорией&nbsp; в&nbsp; космологии.&nbsp; Она&nbsp; признает&nbsp; рождение&nbsp; Вселенной&nbsp; как&nbsp; физический факт&nbsp; материального&nbsp; мира.&nbsp; Главной&nbsp; проблемой&nbsp; космологии&nbsp; является&nbsp; поиск ответа&nbsp; на&nbsp; поставленный&nbsp; в&nbsp; заголовке&nbsp; вопрос.&nbsp; Постараемся&nbsp; наметить&nbsp; общий подход,&nbsp; который&nbsp; вырисовывается&nbsp; в&nbsp; современном&nbsp; естествознании,&nbsp; для&nbsp; выработки ответа.<br>&nbsp;<br>Прежде всего отметим, что классическая физика различает две формы существования Материи: вещество и поле. Неклассическая, квантовая физика показывает дуализм их&nbsp; свойств на уровне [[Проблема адекватного описания микромира|микромира]],&nbsp; где существует некоторое минимальное&nbsp; разнообразие фундаментальных&nbsp; частиц&nbsp; полей (как&nbsp; правило, безмассовых) и частиц вещества (обладающих массой покоя). Частицы полей&nbsp; и&nbsp; вещества&nbsp; могут&nbsp; превращаться&nbsp; друг&nbsp; в&nbsp; друга,&nbsp; поскольку&nbsp; существует эквивалентность&nbsp; массы&nbsp; и&nbsp; энергии.&nbsp; Современное&nbsp; естествознание&nbsp; подошло&nbsp; к выделению ещё одной формы существования Материи – Физического вакуума.&nbsp; Твердые,&nbsp; жидкие, газообразные вещества окружают человека, они ему привычны, их свойства исследованы в первую очередь. Некоторые поля (тяготения&nbsp; Земли,&nbsp; света&nbsp; и&nbsp; теплового&nbsp; [[Плотность потока электромагнитного излучения|излучения]])&nbsp; человек&nbsp; также&nbsp; ощущает,&nbsp; хотя отсутствие четко выраженной геометрической формы полей требует большего интеллекта в исследовании их свойств. Свойства физического вакуума ещё мало изучены, и здесь требуются значительные интеллектуальные усилия для их понимания. &nbsp;<br><br>Они выглядят столь же непривычными и странными, как свойства частиц-волн в период становления квантовой [[Загадка квантовой физики|физики]]. Физический вакуум не является абсолютной и стационарной пустотой, в нем непрерывно происходит виртуальное рождение и аннигиляция пар «частица-античастица». По аналогии с более известными явлениями макромира, такими, как поляризация диэлектриков,&nbsp; фазовые&nbsp; переходы&nbsp; между&nbsp; агрегатными&nbsp; состояниями&nbsp; или&nbsp; спонтанные изменения симметрии кристаллов, водится&nbsp; ассоциативная&nbsp; терминология - поляризация&nbsp; вакуума,&nbsp; спонтанное&nbsp; нарушение&nbsp; симметрии&nbsp; его&nbsp; вещественно-полевого&nbsp; состояния&nbsp; и&nbsp; ряд&nbsp; других. Для исследования вакуума требуются частицы-волны большой энергии, чтобы&nbsp; можно&nbsp; было «возмутить»&nbsp; непривычно&nbsp; энергоёмкую&nbsp; форму&nbsp; материи. <br>Очевидно, что при анализе акта рождения вселенной необходимо учитывать наличие и необычность свойств вакуума. &nbsp;<br><br>В самой общей формулировке ответ на проблемный вопрос сейчас дается в таком виде: Вселенная рождается из физического вакуума как следствие&nbsp; спонтанного (самопроизвольного)&nbsp; изменения&nbsp; его&nbsp; энергомассового&nbsp; состояния. При этом акт рождения [[Две концепции Вселенной|Вселенной]] в принципе не противоречит зану&nbsp; сохранения&nbsp; полной&nbsp; энергии&nbsp; Вселенной.&nbsp; На&nbsp; первый взгляд это утверждение парадоксально. &nbsp;<br><br>Но&nbsp; давайте&nbsp; рассмотрим&nbsp; аргументацию&nbsp; академика&nbsp; Я.Б.&nbsp; Зельдовича (1900-1987). По&nbsp; его мнению, формулировка&nbsp; самого&nbsp; общего закона природы в виде: «Из ничего не может образоваться ничего» является ненаучной&nbsp; и&nbsp; наивной.&nbsp; Во-первых,&nbsp; что&nbsp; для&nbsp; физика&nbsp; означает «ничего»? <br><br>Содержательным ответом будет: <br><br>«Ничего»&nbsp;&nbsp;&nbsp; 1. Масса равна нолю: М = 0. <br>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp; 2. Полная энергия равна нолю: W = 0.&nbsp; &nbsp;<br>&nbsp; <br>Во-вторых, по условию «задачи»,&nbsp; кроме Вселенной ничего больше не рождается&nbsp; и&nbsp; она&nbsp; является&nbsp; изолированной&nbsp; системой. Для&nbsp; неё&nbsp; можно&nbsp; применять закон сохранения энергии, в данном случае значение начальной энергии равно&nbsp; нолю&nbsp; и&nbsp; должно&nbsp; оставаться&nbsp; нолевым.&nbsp; Это&nbsp; единственное&nbsp; ограничение, все остальное разрешено.<br>&nbsp;<br>С появлением массы Вселенной М появляется гравитационная энергия взаимодействия всех её частей, и эта энергия отрицательная. По формуле [[Общая теория относительности А. Эйнштейна|Эйнштейна]] эквивалентная образованной массе энергия Мс<sup>2</sup> должна быть положительной. Если эквивалентная величина энергии и энергия гравитационного&nbsp; поля&nbsp; равны&nbsp; по&nbsp; абсолютной&nbsp; величине,&nbsp; то&nbsp; их&nbsp; сумма (то&nbsp; есть&nbsp; полная энергия&nbsp; системы)&nbsp; будет&nbsp; равна нолю,&nbsp; что и необходимо&nbsp; для&nbsp; удовлетворения требований закона сохранения. В книге Л.Д. Ландау и Е.М. Лифшица «Теория поля» строго математически доказано, что точная компенсация происходит тогда, и&nbsp; именно&nbsp; тогда,&nbsp; когда&nbsp; становится&nbsp; замкнутым&nbsp; искривленное&nbsp; пространство, в котором находится вещество.<br><br>Как пишет Я.Б. Зельдович: Энергия «ничего» равна нолю.&nbsp; Но и энергия замкнутой Вселенной равна нолю. Но и энергия замкнутой Вселенной равна нулю. Значит, закон сохранения энергии не противоречит образованию «из ничего» замкнутой Вселенной (но именно геометрически замкнутой, а не открытой бесконечной Вселенной). <br><br><br><br>  
<br>  
<br>  

Текущая версия на 05:57, 9 июля 2012

Гипермаркет знаний>>Естествознание>>Естествознание 11 класс>> Из чего рождается Вселенная


                                                              4.4.3. Из чего рождается Вселенная?

Теория  Большого  взрыва  в  настоящее  время  является  доминирующей теорией  в  космологии.  Она  признает  рождение  Вселенной  как  физический факт  материального  мира.  Главной  проблемой  космологии  является  поиск ответа  на  поставленный  в  заголовке  вопрос.  Постараемся  наметить  общий подход,  который  вырисовывается  в  современном  естествознании,  для  выработки ответа.
 
Прежде всего отметим, что классическая физика различает две формы существования Материи: вещество и поле. Неклассическая, квантовая физика показывает дуализм их  свойств на уровне микромира,  где существует некоторое минимальное  разнообразие фундаментальных  частиц  полей (как  правило, безмассовых) и частиц вещества (обладающих массой покоя). Частицы полей  и  вещества  могут  превращаться  друг  в  друга,  поскольку  существует эквивалентность  массы  и  энергии.  Современное  естествознание  подошло  к выделению ещё одной формы существования Материи – Физического вакуума.  Твердые,  жидкие, газообразные вещества окружают человека, они ему привычны, их свойства исследованы в первую очередь. Некоторые поля (тяготения  Земли,  света  и  теплового  излучения)  человек  также  ощущает,  хотя отсутствие четко выраженной геометрической формы полей требует большего интеллекта в исследовании их свойств. Свойства физического вакуума ещё мало изучены, и здесь требуются значительные интеллектуальные усилия для их понимания.  

Они выглядят столь же непривычными и странными, как свойства частиц-волн в период становления квантовой физики. Физический вакуум не является абсолютной и стационарной пустотой, в нем непрерывно происходит виртуальное рождение и аннигиляция пар «частица-античастица». По аналогии с более известными явлениями макромира, такими, как поляризация диэлектриков,  фазовые  переходы  между  агрегатными  состояниями  или  спонтанные изменения симметрии кристаллов, водится  ассоциативная  терминология - поляризация  вакуума,  спонтанное  нарушение  симметрии  его  вещественно-полевого  состояния  и  ряд  других. Для исследования вакуума требуются частицы-волны большой энергии, чтобы  можно  было «возмутить»  непривычно  энергоёмкую  форму  материи.
Очевидно, что при анализе акта рождения вселенной необходимо учитывать наличие и необычность свойств вакуума.  

В самой общей формулировке ответ на проблемный вопрос сейчас дается в таком виде: Вселенная рождается из физического вакуума как следствие  спонтанного (самопроизвольного)  изменения  его  энергомассового  состояния. При этом акт рождения Вселенной в принципе не противоречит зану  сохранения  полной  энергии  Вселенной.  На  первый взгляд это утверждение парадоксально.  

Но  давайте  рассмотрим  аргументацию  академика  Я.Б.  Зельдовича (1900-1987). По  его мнению, формулировка  самого  общего закона природы в виде: «Из ничего не может образоваться ничего» является ненаучной  и  наивной.  Во-первых,  что  для  физика  означает «ничего»?

Содержательным ответом будет:

«Ничего»    1. Масса равна нолю: М = 0.
                    2. Полная энергия равна нолю: W = 0.   
 
Во-вторых, по условию «задачи»,  кроме Вселенной ничего больше не рождается  и  она  является  изолированной  системой. Для  неё  можно  применять закон сохранения энергии, в данном случае значение начальной энергии равно  нолю  и  должно  оставаться  нолевым.  Это  единственное  ограничение, все остальное разрешено.
 
С появлением массы Вселенной М появляется гравитационная энергия взаимодействия всех её частей, и эта энергия отрицательная. По формуле Эйнштейна эквивалентная образованной массе энергия Мс2 должна быть положительной. Если эквивалентная величина энергии и энергия гравитационного  поля  равны  по  абсолютной  величине,  то  их  сумма (то  есть  полная энергия  системы)  будет  равна нолю,  что и необходимо  для  удовлетворения требований закона сохранения. В книге Л.Д. Ландау и Е.М. Лифшица «Теория поля» строго математически доказано, что точная компенсация происходит тогда, и  именно  тогда,  когда  становится  замкнутым  искривленное  пространство, в котором находится вещество.

Как пишет Я.Б. Зельдович: Энергия «ничего» равна нолю.  Но и энергия замкнутой Вселенной равна нолю. Но и энергия замкнутой Вселенной равна нулю. Значит, закон сохранения энергии не противоречит образованию «из ничего» замкнутой Вселенной (но именно геометрически замкнутой, а не открытой бесконечной Вселенной).




Концепции современного естествознания. Стародубцев В.А., 2-е изд., доп. — Томск.: Том. политех. ун-т, 2002. — 184 с.



Содержание урока
1236084776 kr.jpg конспект урока
1236084776 kr.jpg опорный каркас  
1236084776 kr.jpg презентация урока
1236084776 kr.jpg акселеративные методы 
1236084776 kr.jpg интерактивные технологии 

Практика
1236084776 kr.jpg задачи и упражнения 
1236084776 kr.jpg самопроверка
1236084776 kr.jpg практикумы, тренинги, кейсы, квесты
1236084776 kr.jpg домашние задания
1236084776 kr.jpg дискуссионные вопросы
1236084776 kr.jpg риторические вопросы от учеников

Иллюстрации
1236084776 kr.jpg аудио-, видеоклипы и мультимедиа 
1236084776 kr.jpg фотографии, картинки 
1236084776 kr.jpg графики, таблицы, схемы
1236084776 kr.jpg юмор, анекдоты, приколы, комиксы
1236084776 kr.jpg притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

Дополнения
1236084776 kr.jpg рефераты
1236084776 kr.jpg статьи 
1236084776 kr.jpg фишки для любознательных 
1236084776 kr.jpg шпаргалки 
1236084776 kr.jpg учебники основные и дополнительные
1236084776 kr.jpg словарь терминов                          
1236084776 kr.jpg прочие 

Совершенствование учебников и уроков
1236084776 kr.jpg исправление ошибок в учебнике
1236084776 kr.jpg обновление фрагмента в учебнике 
1236084776 kr.jpg элементы новаторства на уроке 
1236084776 kr.jpg замена устаревших знаний новыми 

Только для учителей
1236084776 kr.jpg идеальные уроки 
1236084776 kr.jpg календарный план на год  
1236084776 kr.jpg методические рекомендации  
1236084776 kr.jpg программы
1236084776 kr.jpg обсуждения


Интегрированные уроки


Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.