Слайд 2
План лекции
1. Понятие Влеченной
2. Развитие представлений о Вселенной
3.
Строение Вселенной. Галактики
4. Звезды и созвездия
5. Эволюция звезд.
6. Гипотезы
возникновения Вселенной
7. Космологические модели
8. Антропный космологический принцип
9. Проблема существования и поиска жизни во Вселенной.
Слайд 3
Вселенная (Универсум)
это весь существующий материальный мир, безграничный во
времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые
принимает материя в процессе своего развития.
Слайд 4
Представления о Вселенной древних индийцев и греков
Слайд 5
Геоцентрическая модель Вселенной по Аристотелю (384-322 гг. до
н.э.)
1. в центре Вселенной неподвижная Земля
2. Вокруг Земли вращаются
восемь твердых и непрозрачных небесных сфер
3. На этих сферах неподвижно закреплены небесные тела.
Девятая сфера – двигатель Вселенной.
Слайд 6
Аристарх Самосский
(320-250 гг. до н.э.)
Предложил гелиоцентрическую систему мира
1.
Центром Вселенной является не Земля, а Солнце.
2. Земля и
другие планеты движутся вокруг Солнца.
Слайд 7
Аристарх Самосский
(320-250 гг. до н.э.)
Радиус Солнца – 7
радиусов Земля
Радиус Луны – 7/19 радиусов Земля
Расстояние от Земли
до Луны – 19 радиусов Земли
Расстояние от Земли до Солнца – 19 расстояний от Земли до Луны (ошибка в 20 раз!) – 361 радиус Земли
Слайд 8
Геоцентрическая модель Вселенной по Клавдию Птолемею (100-168 гг.
н.э.)
1. В центре Вселенной – неподвижная шарообразная Земля.
2. Вокруг
Земли движутся Луна, Солнце, планеты и «сфера неподвижных звезд».
3. Планеты вращаются
4. «Сфера неподвижных звезд» ограничивает пространство Вселенной.
Слайд 9
Гелиоцентрическая система мира по Николаю Копернику (1473-1543)
Земля обращается
вокруг Солнца.
2. - Центром мира является Солнце.
3. - Вокруг Солнца движутся
все планеты.
4. - Планеты вращаются вокруг своих осей.
5. - Звезды неподвижны и находятся на огромных расстояниях от Земли и Солнца.
6. - Вращение звезд вокруг Земли кажущееся, и связано оно с тем, что наша планета сама вращается вокруг своей оси, совершая один оборот за 24 часа.
- Звезды образуют сферу, которая ограничивает Вселенную
Слайд 10
Взгляды Джордано Бруно на Вселенную
Вселенная бесконечна.
Вселенная не имеет
и не может иметь единого центра.
Солнце – центр
Солнечной системы.
Солнце – одна из множества звезд, вокруг которых обращаются планеты.
Возможно, на далеких планетах тоже есть жизнь.
Возможно в Солнечной Системе существуют еще неоткрытые планеты.
Слайд 11
Заполните таблицу
Сравнительная характеристика геоцентрической и гелиоцентрической систем мира
Слайд 12
Сравнительная характеристика геоцентрической и гелиоцентрической систем мира
Слайд 13
Метагалактика
(наша Вселенная)
Это часть Вселенной, охваченная астрономическими наблюдениями.
Размеры Метагалактики очень велики: радиус космологического горизонта составляет ~
20 млрд. световых лет.
Световым годом называют расстояние, которое световой луч, движущийся со скоростью 300 000 км/с, преодолевает за один год, т.е. составляет 10 триллионов км.
Слайд 14
Космология
Это раздел астрономии, изучающий строение и эволюцию Вселенной.
Это междисциплинарная наука, она использует достижения и методы физики,
математики, философии.
Предмет космологии - весь окружающий нас мегамир, вся «большая Вселенная».
Задача космологии состоит в описании наиболее общих свойств, строения и эволюции Вселенной.
Выводы космологии имеют большое мировоззренческое значение.
Слайд 15
Особенности Вселенной как объекта познания
это самый большой и
масштабный объект научного познания;
над этим объектом невозможно экспериментировать;
этот объект
не с чем сравнить.
Слайд 16
Вселенная состоит из совокупности скоплений звезд, планет, космической
пыли, называемых галактиками. Галактик существует множество. Вселенная только одна.
Во Вселенную включается все, что можно увидеть в телескопы, и вообще все, что хоть как-то может воздействовать на нашу Землю.
Слайд 19
Многообразие галактик
Взаимодействующие галактики
Туманность Андромеды
Большое Магелланово Облако
Кольцевая галактика
*
Слайд 21
СВЕТОВОЙ ГОД – это путь, который свет проходит
за один год.
Скорость света - 300 тыс. км в
секунду.
За год свет преодолевает почти 10 триллионов км.
Слайд 22
Созвездия – участки звездного неба
Все небо разделено на
88 созвездий, а с территории нашей страны можно увидеть
54 созвездия.
*
Слайд 23
Питер Пауль Рубенс
«Персей и Андромеда»
Слайд 27
с помощью специальной технологии фотосъемки видно, что после
взрыва на месте звезды осталась маленькая звезда - белый
карлик.
Слайд 32
Гипотезы возникновения Вселенной
Вселенная возникла примерно 20 млрд. лет
тому назад из некоего плотного и горячего протовещества.
Слайд 33
Гипотеза о цикличности состояния Вселенной
Возникнув когда-то из сверхплотного
сгустка материи, Вселенная, возможно, уже в первом цикле породила
внутри себя миллиарды звездных систем и планет.
Но затем неизбежно Вселенная начинает стремиться к тому состоянию, с которого началась история цикла, красное смещение сменяется фиолетовым, радиус Вселенной постепенно уменьшается и, в конце концов, вещество Вселенной возвращается в первоначальное сверхплотное состояние, по пути к нему, безжалостно уничтожив всяческую жизнь.
И так повторяется каждый раз, в каждом цикле на протяжении вечности!
Слайд 34
Примерно 20 млрд. лет назад вся Вселенная была
сосредоточена в очень маленькой области.
Многие ученые считают, что
в то время плотность Вселенной была такая же, как у атомного ядра. Проще говоря, Вселенная тогда представляла собой одну гигантскую «ядерную каплю».
По каким-то причинам эта «капля» пришла в неустойчивое состояние и взорвалась.
Такой процесс называется Большим взрывом.
Слайд 35
По современным представлениям, наблюдаемая нами
сейчас Вселенная возникла из некоторого начального сингулярного состояния с гигантскими температурой
и плотностью и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. В последнее время ученым удалось определить, что скорость расширения Вселенной, начиная с определённого момента в прошлом, постоянно увеличивается,.
Слайд 37
Гипотеза
«пульсирующей Вселенной»
В настоящее время космологи предполагают, что
Вселенная не расширяется «от точки до точки», а как
бы пульсирует между конечными пределами плотности.
Это означает, что в прошлом скорость разлета галактик была меньше, чем сейчас, а еще раньше система галактик сжималась, т. е. галактики приближались друг к другу с тем большей скоростью, чем большее расстояние их разделяло.
Слайд 38
Космологическая модель
Выводы космологии получили название моделей происхождения и
развития Вселенной или космологических моделей, т.е. возможных вариантов объяснения
известных в данный момент явлений и процессов в мегамире.
Слайд 40
Модель Ньютона
В конце 18-го века Исаак Ньютон обосновал
идею бесконечного пространства Вселенной. Вселенная – бесконечна.
Однако он
не решил проблему начала движения планет и допускал существование перводвигателя – Бога.
«Ньютон был счастливейшим из смертных, ибо существует только одна Вселенная, и Ньютон открыл ее законы» – Лагранж Ж.-Л.
А. Эйнштейна
Современная космология возникла в начале XX
в. после создания релятивистской теории тяготения.
Первая релятивистская модель, основанная на новой теории тяготения и претендующая на описание всей Вселенной, была построена А. Эйнштейном в 1917 г.
Слайд 42
Релятивистская космология Эйнштейна моделирует наш мир как замкнутый
пространственно-временной континиум.
Вселенная имеет сферическую форму с конечной массой вещества.
Вселенная
стационарна – не меняется во времени.
Стационарная модель опирается на следующие постулаты:
1. Материя вселенной однородна, то есть вещество распределено в крупном масштабе равномерно.
2. Вселенная изотропна, то есть все изменения происходят одинаково во всех направлениях.
Слайд 43
Модель А. А. Фридмана – модель нестационарной Вселенной
В
1922- 1924 гг. советским математиком А.А. Фридманом были предложены
общие уравнения для описания всей Вселенной, меняющейся с течением времени.
Звездные системы не могут находиться на неизменных расстояниях друг от друга. Они должны либо удаляться, либо сближаться. Такой результат - неизбежное следствие наличия сил тяготения, которые главенствуют в космических масштабах.
Вывод Фридмана означал, что Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься (модель пульсирующей Вселенной).
Слайд 44
Исходя из модели А. А. Фридмана Вселенная имеет
два варианта будущего:
1. радиус кривизны увеличивается до бесконечности, и
Вселенная расширяется до бесконечности. Она имеет начало во времени – точку сингулярности;
2. Вселенная пульсирует, так как радиус кривизны сначала увеличивается, а потом уменьшается.
Теоретические расчеты Фридмана получили эмпирическое подтверждение.
Слайд 45
В 1929г. американский астроном Эдвин Пауэлл Хаббл (1889-1953)
с помощью астрофизических наблюдений открыл расширение Вселенной, подтверждающее правильность
выводов Фридмана.
Телескоп «Хаббл» - автоматическая обсерватория на орбите вокруг Земли
Слайд 46
Теория «горячей Вселенной» Георгия Антоновича Гамова
Рассматривались ядерные реакции,
протекавшие в самом начале расширения Вселенной в очень плотном
веществе.
Температура вещества была велика и падала с расширением Вселенной.
Теория предсказывала, что вещество, из которого формировались первые звезды и галактики, должно состоять в основном из водорода (75%) и гелия (25%), примесь других химических элементов незначительна.
Слайд 47
Другой вывод теории - у сегодняшней Вселенной должно
существовать слабое электромагнитное излучение, оставшееся от эпохи большой плотности
и высокой температуры вещества. Такое излучение в ходе расширения Вселенной было названо реликтовым излучением.
В 1965 г. экспериментально наблюдалось реликтовое излучение.
Это открытие подтвердило справедливость теории горячей Вселенной.
Слайд 48
Антропный космологический принцип
Вселенная должна быть такой, чтобы в
ней на некотором этапе эволюции допускалось существование разумного мыслящего
существа – наблюдателя.
Слайд 49
Глобальные свойства нашей астрономической Вселенной, включая появление в
ней разумной жизни, обусловлены тонкой подстройкой, соответствием ряда постоянных
параметров: констант физических взаимодействий, значений масс электрона, протона, нейтрона, трехмерности физического пространства.
Мегаскопические свойства Метагалактики оказались связанными со свойствами микромира.
Слайд 50
Антропный принцип космологии основывается на выявленной наукой тонкой
согласованности фундаментальных постоянных из различных областей естествознания. Весьма незначительное
отклонение в значениях каждой из них приводит к нарушению их целостной системы, что существенно меняет весь сценарий мироздания и делает невозможным существования в нем человека.
Слайд 51
Структура Вселенной, как показал анализ, оказывается весьма неустойчивой
относительно численных значений этих констант. Так двухкратное увеличение массы
электрона на ранних стадиях эволюции Вселенной превратило бы все вещество в ней в нейтроны, кардинальным образом изменив структуру мира и не оставив в нем места для человека.
Поэтому факт существования человека во Вселенной свидетельствует, что ее строение обусловило появление разумного наблюдателя.
Слайд 52
Таким образом,
возможно, что само существование человека как наблюдателя
закодировано в универсальных закономерностях самоорганизации эволюции.
Слайд 53
Проблема существования и поиска жизни во Вселенной
Слайд 54
Взгляды античных мыслителей
поскольку мир образован из единой
субстанции (либо воды, либо огня, либо атомов) и подчиняется
общему логосу (закону), то в разных частях Вселенной, как и на Земле, должны с необходимостью возникнуть жизнь и разум.
Слайд 55
Аналогичной аргументации, хотя и в естественнонаучных терминах, в
начале ХХ века придерживались К.Э. Циолковский, В.И. Вернадский, П.
Тейяр де Шарден и др.
Так, К.Э. Циолковский научно обосновал возможность межпланетных сообщений при помощи ракет, что спустя несколько десятилетий было воплощено в жизнь.
Слайд 56
Начиная с 50–х годов ХХ столетия, на первый
план выдвигается направление, связанное с поиском радиосигналов.
Первые работы по
поиску радиосигналов были выполнены в 1960 году в США Ф. Дрейком, а затем В.С. Троицким в СССР.
Слайд 57
В 60–х годах ХХ столетия работы по поиску
внеземных цивилизаций приобретают характер международных программ:
SETI
поиск внеземных цивилизаций
CETI
Связь с
внеземными цивилизациями
С выдвижением этих международных программ
проблема существования и поиска жизни во
Вселенной стала научной дисциплиной,
включающей как теоретические, так и
экспериментальные исследования.
Слайд 58
«… вся совокупность наук позволяет сделать неопровержимый вывод
о возможности и большой вероятности существования жизни, в том
числе разумной, в подходящих для этого местах Вселенной, в частности в нашей Галактике».
В.С. Троицкий
Слайд 59
Физика и астрономия установили факт тождественности физических законов
во всей видимой части Вселенной.
Астрономия показала, что Солнце
и наша Галактика (Млечный Путь) по различным параметрам являются «средними», рядовыми объектами Вселенной среди множества себе подобных.
Слайд 60
В последние десятилетия астрономы обнаружили в туманностях до
50 различных, в том числе органических соединений.
Были обнаружены
соединения, являющиеся основой белков живых организмов.
Космология достаточно надежно установила пути эволюционного синтеза вещества во Вселенной от нуклеосинтеза тяжелых атомов до образования низкомолекулярных и высокомолекулярных органических соединений.
Но с астрофизической точки зрения все еще не ясен переход от неживых органических соединений к живым, способных воспроизводиться по определенному генетическому коду.
Слайд 61
Общая цепь прогрессивной эволюции
Атомные ядра.
Атомы.
Низкомолекулярные соединения
Высокомолекулярные соединения
Надмолекулярные
соединения (начало жизни).
Прокариоты (организмы с неоформленным ядром).
Эукариотические формы (организмы,
имеющие полноценное ядро).
Одноклеточные организмы.
Колониальные формы существования одноклеточных.
10.Многоклеточные организмы.
Слайд 62
В.С. Троицкий суммировал научные данные, свидетельствующие об эволюции
вещества во Вселенной
Тождественность материи, физических и химических законов во
Вселенной.
Ординарность Солнца и Галактики. Большое число солнцеподобных звезд в Галактике и подобных галактик во Вселенной.
Обилие двойных звезд, косвенные изменения которых указывают на возможность существования внесолнечных планет.
Обилие низкомолекулярных соединений, обнаруженных в Галактике и других галактиках.
Открытие химической эволюции Вселенной.
Существование биологической эволюции на планете Земля, эволюционное возникновение нашей цивилизации.
Слайд 63
Гипотеза одноразового взрывного происхождения жизни во Вселенной в
определенной фазе ее эволюции на подходящих планетах (В. С.
Троицкий)
жизнь – это высшая форма организации материи, и скорее всего она возникла однократно как закономерный этап эволюции Вселенной на сложившихся к тому времени планетах, и позднее она спонтанно не возникала.
Слайд 64
Сигналы внеземных цивилизаций, возможно, нами уже принимаются, но
«мощность» культурной традиции, в рамках которой они интерпретируются, пока
не достаточна для того, чтобы осознать их искусственную природу.
Наука наиболее развитая, но не единственная форма человеческого знания. Осознание, каких-либо космических сигналов как целенаправленных передач возможно лишь при использовании всей человеческой культуры, а не только науки.
В. Ф. Шварцман
Слайд 65
Несмотря на масштабность поисков внеземных цивилизаций, эти работы
пока не принесли успешных результатов.
Вывод о молчании космоса
может быть истолкован различными способами:
Во–первых, либо неверны наши теоретические предположения о внеземных цивилизациях и их возможностях;
Во–вторых, либо недостаточны наблюдательные данные;
В–третьих, не верна теория и внеземных цивилизаций нет вообще, а земля уникальна и цивилизация единственная на ней во всей Галактике.
Слайд 66
Таким образом, «молчание космоса» не снимает проблемы существования
и поиска жизни во Вселенной.
Проделанное переосмысление теоретических посылок
и методических приемов подготовило фундамент для дальнейшего продвижения исследований на качественно новом теоретическом и эмпирическом уровне.
