Антропный космологический принцип - реферат

М. К. Гусейханов, Дагестанский муниципальный институт, Махачкала

Введение

Идеи антропного космологического принципа, развивавшиеся в последнем столетии XX века, представляют большой научный энтузиазм исходя из убеждений ответа на вопросы происхождения и эволюции мира вокруг нас. Основная мысль этого принципа заключается в том, что фундаментальные характеристики Вселенной, значения главных физических констант и Антропный космологический принцип - реферат даже форма физических закономерностей плотно сплетены с фактом структурности Вселенной во всех масштабах - от простых частиц до сверхскоплений галактик - с возможностью существования критерий, при которых появляются сложные формы движения материи, жизнь и человек.

Неувязка появления структурности мира и жизни во Вселенной обычно трактуется последующим образом: окружающая нас Вселенная обладает Антропный космологический принцип - реферат определенными физическими качествами и закономерностями, познаваемыми нами. Как в таком случае происходит эволюция Вселенной, приводящая к довольно сложным структурам, как зарождается и эволюционирует в таковой Вселенной жизнь? От ответа на эти, почти во всем еще не решенные вопросы, зависит возможность существования жизни в других областях Вселенной, в другие времена Антропный космологический принцип - реферат и направления ее поиска.

Неважно какая физическая теория, к примеру уравнения Максвелла в электродинамике, ставит впереди себя задачку дать полное физическое описание той либо другой системы, если известен полный набор исходных данных, так как в разных физических явлениях исходные данные различны. Но когда мы обращаемся к космологии, вопрос о исходных Антропный космологический принцип - реферат данных и базовых неизменных неразрывно связан с тем, почему Вселенная конкретно такая, какой мы ее смотрим. До того как подойти к ответу на этот вопрос, разглядим, какими представляются современному естествознанию исходные условия нашей Вселенной.

1. Современная космология

Более принципиальным в современной стандартной космологической модели Вселенной является вопрос о свойствах ранешней Вселенной. Удовлетворительное Антропный космологический принцип - реферат описание параметров ранешней Вселенной дается в модели В. де Ситтера. Более поздние промежутки эволюции Вселенной даются в модели А.А. Фридмана. Возникающая при всем этом зависимость размеров Вселенной от времени может быть приблизительно описана кривой, показанной на рис. 1. Время перехода от деситтеровской стадии расширения (1 ) к фридмановской (2 ) обозначено через Антропный космологический принцип - реферат tF . Физический смысл времени tF в том, что оно указывает момент конструктивного конфигурации закона расширения Вселенной. Переход от 1-го закона к другому в момент tF значит радикальное изменение главных параметров Вселенной в этот момент, изменение ее фазового состояния.

Модель экспоненциального роста размеров Вселенной де Ситтера на исходной стадии ее Антропный космологический принцип - реферат эволюции получила заглавие модели раздувающейся Вселенной [1]. По этой модели при вся энергия мира была заключена в его вакууме. Деситтеровская стадия расширения продолжалась приблизительно 10-35 с. Все это время Вселенная стремительно расширялась, заполняющий ее вакуум вроде бы растягивался без конфигурации собственных параметров. Образовавшееся состояние Вселенной было очень неуравновешенным, энергетически Антропный космологический принцип - реферат напряженным. В таких случаях довольно появления мельчайших неоднородностей, играющих роль случайной затравки, чтоб вызвать переход в другое состояние (в качестве примера можно привести явление кристаллизации). При переходе вакуума в другое состояние одномоментно выделилась колоссальная энергия за счет разности его исходного и конечного состояний. Приблизительно за 10-32 с место раздулось в огромный раскаленный шар Антропный космологический принцип - реферат с размерами много большенными видимой нами части Вселенной. При всем этом вышло рождение из вакуума реальных частиц, из которых с течением времени сформировалось вещество нашей Вселенной.

В ближайшее время усиленно дискуссируются предпосылки того первотолчка, который был началом расширений нашей Вселенной. Один из вероятных устройств, основанный на Антропный космологический принцип - реферат догадке о существовании кванта одного пространства-времени, описан в теории инфляционной Вселенной. Разглядим ее главные положения и выводы.

А. Эйнштейн выдвинул идею о существовании галлактического отталкивания. Если учитывать эти силы в уравнениях динамики Вселенной, то полное ускорение оказывается равным

Ускорение тяготения атяг

а ускорение отталкивания аотт в согласовании с догадкой Эйнштейна Антропный космологический принцип - реферат пропорционально R:

$а_{отт} = const \cdot R.$

Числовое значение константы в этой формуле можно отыскать определив среднюю плотность вещества во Вселенной. В текущее время считается, что очень близко к 10-29 г/см3 и

где - космологическая неизменная, равная ~10-56 см-2 .

Разглядим случай, когда во Вселенной нет вещества, она пуста. При всем этом М = 0 и атяг Антропный космологический принцип - реферат = 0. Динамика Вселенной описывается ускорением аотт . Можно показать, что при всем этом две пробные частички, помещенные в такую пустую Вселенную, будут удалятся друг от друга по закону

Согласно современным концепциям естествознания, вакуум не пустота, в физическом вакууме происходят процессы рождения и поражения виртуальных частиц. Это типичное кипение вакуума Антропный космологический принцип - реферат нельзя убрать, ибо оно означало бы нарушение 1-го из главных законов квантовой физики, а конкретно соотношения неопределенностей Гейзенберга. Как показал Я.В. Зельдович в 1967 году, в итоге взаимодействия виртуальных частиц в вакууме возникает некая плотность энергии и появляется отрицательное давление. Такое вакуумподобное состояние нестабильно, и со временем оно распадается, превратившись в Антропный космологический принцип - реферат обыденную жаркую материю. Энергия вакуумподобного состояния перейдет в энергию обыкновенной материи, гравитационное отталкивание сменится обыкновенной гравитацией, замедляющей расширение. Отныне Вселенная начнет развиваться по известной стандартной космологической жаркой модели эволюции. Разглядим начальные положения этой модели и ее главные результаты.

Жгучая модель Вселенной, как и неважно какая другая, исходит из Антропный космологический принцип - реферат наблюдаемого в текущее время факта ее расширения и разъясняет три достоверно установленных факта: наличие барионной асимметрии Вселенной; галлактическое отношение числа фотонов к числу барионов, приблизительно равное 109 ; однородность и изотропность реликтового излучения. Теория Огромного Взрыва в наши деньки считается принятой. Согласно этой теории, наша Вселенная развивалась из начального состояния Антропный космологический принцип - реферат, которое можно представить в виде сгустка сверхплотной раскаленной материи. Излучение и вещество в нем находились в термическом равновесии. В этой ранешней Вселенной фотоны отлично вели взаимодействие с веществом, а число частиц было равно числу античастиц.

Для разъяснения барионной асимметрии Вселенной подразумевается, что распад лептокварков происходит с превышением числа рождающихся кварков над антикварками Антропный космологический принцип - реферат. Исходя из наблюдаемой на данный момент барионной асимметрии, число кварков должно относиться к числу антикварков как 1000 000001 : 1000000000. Физическим обоснованием такового догадки является существование в микромире процессов, идущих с нарушением зарядовой симметрии (распад К0 -мезонов). При всем этом принципиальным будет то, что барионная асимметрия не находится в зависимости от исходных Антропный космологический принцип - реферат критерий. Родившиеся в итоге распада лептокварков антикварки и кварки аннигилируют, маленький же излишек кварков выживает и является материалом, из которого строится вещество Вселенной. Нейтроны и протоны - главные строй элементы нашего вещества - возникают через 10-6 с после Огромного Взрыва. До времени с подавляющая часть энергии сгустка заключена в излучении, после чего Антропный космологический принцип - реферат момента в связи с образованием протонов - в веществе. По мере расширения и остывания Вселенной в момент времени t = 3 мин 44 с начинается образование размеренных ядер легких частей - эпоха космологического нуклеосинтеза. Продолжительность этой эпохи невелика - всего полчаса. Рассчитанная по этой модели концентрация гелия во Вселенной (около 25% по массе) совпадает с данными астрофизических Антропный космологический принцип - реферат наблюдений.

После эпохи космологического нуклеосинтеза Вселенная тихо остывает. Ее температура понижается так, что электроны начинают соединяться с ядрами, образуя атомы. Энергии фотонов не хватает для их разрушения, отныне излучение отрывается от вещества. Предстоящая эволюция излучения происходит в полном согласовании с законами термического излучения. Теоретическое значение температуры Антропный космологический принцип - реферат этого реликтового излучения, дожившего до наших дней, в точности соответствует экспериментальным данным. Таким макаром, только водород и гелий образуются фактически в Большенном Взрыве. Томные элементы образуются позже в недрах звезд и рассеиваются в пространстве благодаря звездным взрывам.

Для предстоящего развития более принципиальным представляется то, что в 1-ые мгновения образования Антропный космологический принцип - реферат нашей Вселенной сформировался весь тот набор физических закономерностей и базовых неизменных, которые и определили ход следующей эволюции Вселенной.

2. Фундаментальные мировые неизменные

Фундаментальные мировые неизменные - это такие константы, которые дают информацию о более общих, основополагающих свойствах материи [2]. К таким, к примеру, относятся G, c, e, h, me и др. Общее, что Антропный космологический принцип - реферат соединяет воединыжды эти константы, - это содержащаяся в их информация. Так, гравитационная неизменная G является количественной чертой универсального, присущего всем объектам Вселенной взаимодействия - тяготения. Скорость света c есть очень вероятная скорость распространения всех взаимодействий в природе. Простый заряд e - это мало вероятное значение электронного заряда, имеющегося в природе в свободном состоянии (владеющие Антропный космологический принцип - реферат дробными электронными зарядами кварки, по-видимому, в свободном состоянии есть только в сверхплотной и жаркой кварк-глюонной плазме). Неизменная Планка h определяет малое изменение физической величины, именуемой действием, и играет фундаментальную роль в физике микромира. Масса покоя me электрона есть черта инерционных параметров размеренной легчайшей заряженной простой частички Антропный космологический принцип - реферат.

Константой некой теории мы называем значение, которое в рамках этой теории считается всегда постоянным. Наличие констант при выражениях многих законов природы отражает относительную неизменность тех либо других сторон реальной реальности, проявляющуюся в наличии закономерностей.

Сами фундаментальные неизменные G, c, e, h являются едиными для всех участков Вселенной Антропный космологический принцип - реферат и со временем не изменяются (об этом молвят наблюдения и стандартная теория), по этой причине их именуют глобальными неизменными. Некие композиции глобальных неизменных определяют нечто принципиальное в структуре объектов природы, также сформировывают нрав неких базовых теорий. Так, определяет размер пространственной области для атомных явлений, а - соответствующие энергии для этих Антропный космологический принцип - реферат явлений. Квант для крупномасштабного магнитного потока в сверхпроводниках задается величиной . Предельная масса для стационарных астрофизических объектов определяется композицией , где mN - усредненная масса нуклона.

Анализ размерностей базовых неизменных приводит к новенькому осознанию трудности в целом. Отдельные размерные фундаментальные неизменные, как ранее говорилось выше, играют определяющую роль в структуре соответственных физических Антропный космологический принцип - реферат теорий. Когда же идет речь о выработке одного теоретического описания всех физических процессов, формирования единой научной картины мира, размерные физические неизменные уступают место безразмерным базовым константам, таким, как , , , , me / mp и (mn - mp )/ mN . Роль этих неизменных в формировании структуры и параметров Вселенной очень велика. Неизменная узкой структуры ae является количественной Антропный космологический принцип - реферат чертой 1-го из 4 базовых взаимодействий, имеющихся в природе, - электрического. Кроме электрического взаимодействия базовыми взаимодействиями являются также гравитационное, сильное и слабенькое. Существование безразмерной константы электрического взаимодействия подразумевает, разумеется, наличие подобных безразмерных констант, являющихся чертами других 3-х типов взаимодействий. Эти константы также характеризуются последующими безразмерными базовыми неизменными:

константа сильного Антропный космологический принцип - реферат взаимодействия ;

константа слабенького взаимодействия

где величина Дж м3 - неизменная Ферми для слабеньких взаимодействий;

константа гравитационного взаимодействия

Числовые значения констант , , и определяют относительную силу этих взаимодействий. Так, электрическое взаимодействие приблизительно в 137 раз слабее сильного. Константы взаимодействия определяют также, как стремительно идут перевоплощения одних частиц в другие в разных процессах. Константа электрического взаимодействия обрисовывает Антропный космологический принцип - реферат перевоплощения всех заряженных частиц в те же частички, но с конфигурацией состояния движения плюс фотон. Константа сильного взаимодействия является количественной чертой обоюдных перевоплощений барионов с ролью мезонов. Константа слабенького взаимодействия определяет интенсивность перевоплощений простых частиц в процессах с ролью нейтрино и антинейтрино.

Стоит отметить еще одну безразмерную физическую константу Антропный космологический принцип - реферат, определяющую размерность физического места, которую обозначим через N. Для нас является обычным то, что физические действия разыгрываются в трехмерном пространстве, другими словами N = 3, хотя развитие физики не один раз приводило к возникновению понятий, не укладывающихся в здравый смысл, но отображающих реальные процессы, имеющиеся в природе.

Таким Антропный космологический принцип - реферат макаром, традиционные размерные фундаментальные неизменные играют определяющую роль в структуре соответственных физических теорий. Из их формируются фундаментальные безразмерные неизменные единой теории взаимодействий , , и . Эти и некие другие константы, также размерность места N определяют структуру Вселенной и ее характеристики.

3. Антропный космологический принцип

Почему из нескончаемой области различных значений базовых физических неизменных, характеризующих физические Антропный космологический принцип - реферат взаимодействия, и нескончаемого контраста исходных критерий, которые могли существовать в очень ранешней Вселенной, реализуются величины и условия, приводящие к полностью определенному набору особенностей, наблюдаемых нами? В пространстве N измерений точечные источники ведут взаимодействие с силой , где r - расстояние меж источниками. Можно показать, что устойчивые движения 2-ух тел, взаимодействующих по Антропный космологический принцип - реферат такому закону, отсутствуют при N > 3. Еще в 20-е годы XX столетия П. Эренфест показал, что если б число пространственных координат N было равно четырем, то не было бы замкнутых орбит планет и, естественно, Галлактики и человека. При N = 4 была бы невозможна также атомная структура вещества. При N Антропный космологический принцип - реферат < 2 движение происходит в ограниченной области. Только при N = 3 вероятны как связанные, так и несвязанные движения, что как раз и реализуется в наблюдаемой Вселенной.

Исследования демонстрируют, что Вселенная, в какой мы живем, успешно адаптирована для нашего существования. Главные характеристики Вселенной объясняются значениями нескольких базовых неизменных (гравитационная неизменная, масса протона и электрона Антропный космологический принцип - реферат, заряд электрона, скорость света и др.).

В наблюдаемой Вселенной существует необычное совпадение, точнее, согласование энергии расширения Вселенной и гравитационной энергии, значения базовых констант гравитационного, сильного, электрического взаимодействий имеют такие значения, что обеспечивают возможность появления галактик и звезд, в том числе размеренных, в каких термоядерные реакции протекают в Антропный космологический принцип - реферат течение многих млрд лет.

Для иллюстрации связи черт Вселенной с физическими константами представьте для себя, что вышло бы при изменении значений базовых глобальных неизменных. К примеру, если б масса электрона была в три-четыре раза выше ее сегодняшнего значения, то время существования нейтрального атома водорода исчислялось бы несколькими деньками Антропный космологический принцип - реферат. А это привело бы к тому, что галактики и звезды состояли бы в большей степени из нейтронов и обилия атомов и молекул, их в современном виде просто не было бы.

Современная структура Вселенной очень агрессивно обоснована величиной , другими словами различием в массах нейтрона и протона. Разность очень мала и составляет всего около Антропный космологический принцип - реферат 10-3 от массы протона. Но если б она была втрое больше, то во Вселенной не мог бы происходить нуклеосинтез и в ней не было бы сложных частей. Повышение константы сильного взаимодействия всего на несколько процентов привело бы к тому, что уже в 1-ые минутки расширения Вселенной водород стопроцентно Антропный космологический принцип - реферат выгорел бы и главным элементом в ней стал бы гелий.

Константа электрического взаимодействия тоже не может значительно отклоняться от собственного значения 1/137. Если б, к примеру, она была 1/80, то все частички, владеющие массой покоя, аннигилировали бы и Вселенная состояла бы только из безмассовых частиц.

Довольно было бы сравнимо маленького отличия Антропный космологический принцип - реферат констант от имеющихся в реальности, чтоб или галактики и звезды вообщем не успели появиться к нашему времени (если б константа гравитационного взаимодействия была на 8-10% меньше), или звезды эволюционировали очень стремительно (если б она была больше на 8-10%). В соотношении констант обнаружены такие тонкости, что, к примеру, константа сильного взаимодействия Антропный космологический принцип - реферат обеспечивает протекание ядерного синтеза в недрах звезд с образованием углерода и кислорода, которые поставляются в космос при взрыве сверхновых звезд и служат в предстоящем материалом для формирования звезд второго поколения типа Солнца и планетных систем. Ясно, что даже маленького отличия от константы сильного взаимодействия было бы довольно, чтоб жизнь Антропный космологический принцип - реферат на Земле оказалась неосуществимой. Если б величины этих констант несколько отличались от их значений, то характеристики Вселенной могли быть совершенно другими. Эти самые характеристики являются критериями появления той формы жизни, которая существует на Земле. Суть антропного принципа в том, что жизнь является неотъемлемой частью Вселенной, естественным следствием ее эволюции. Мы лицезреем, таким Антропный космологический принцип - реферат макаром, что наша настоящая Вселенная поразительно адаптирована для появления и развития в ней имеющейся формы жизни. Можно сказать, что нам просто подфартило - константы в Метагалактике оказались подходящими для появления жизни, потому мы существуем и познаем Вселенную. Но вместе с таковой Метагалактикой имеются многие другие с другими Антропный космологический принцип - реферат константами, с другим рассредотачиванием материи, геометрией и даже, может быть, с другими размерностями места, совсем неподходящими для жизни, с критериями, которые тяжело вообразить.

Другие Метагалактики - это миры других констант. Некие из их совершенно непохожи на нашу Вселенную, но полностью может быть, что в каких-либо метагалактиках есть и разумные существа.

Сущность антропного Антропный космологический принцип - реферат принципа, сформулированного Г.М. Идлисом из Института истории естествознания РАН в 1958 году, в последующем: Вселенная такая, какой мы ее лицезреем, так как в ней существуем мы, другими словами наблюдатели, способные задаться вопросом о свойствах Вселенной. При других параметрах во Вселенной невозможны сложные структуры и жизнь в узнаваемых Антропный космологический принцип - реферат нам формах [3].

Выше было отмечено, что даже маленькие конфигурации базовых неизменных приводят к высококачественным изменениям параметров Вселенной, а именно к невозможности существования сложных структур, а означает, и жизни [4].

Возможность согласованного и сильного конфигурации всего набора физических констант, характеристик Вселенной (а в принципе и физических законов) так, чтоб получить модели Антропный космологический принцип - реферат других вселенных, в каких выполнены если не достаточные, то хотя бы нужные условия для появления сложных структур и жизни, представляется увлекательной. Естественно, такая задачка в полном объеме пока неразрешима, потому в работе [3] создатели ограничились рассмотрением вероятных взаимосвязанных конфигураций 2-ух констант и . Разрешенные области характеристик и образуют два острова стойкости структур Антропный космологический принцип - реферат (рис. 2). Точка О соответствует нашей Вселенной. Расчеты демонстрируют, что в области А'В'С'D' образование сложных структур и жизни нереально, потому что малая масса объекта в этой области порядка 10-5 г (масса пылинки). Вселенные же, в каких значения базовых неизменных несколько отличаются от таких в нашей Вселенной, но в Антропный космологический принцип - реферат каких также может быть существование жизни, могут существовать (область АВСD ). В ней производятся нужные для образования сложных структур условия, область же нужных и достаточных критерий может быть значительно наименьшей.

Заключение

В нашей Вселенной произошла довольно-таки четкая подгонка числовых значений базовых констант, нужных для существования ее главных Антропный космологический принцип - реферат структурных частей: ядер, атомов, звезд и галактик. Их устойчивость делает условия для формирования более сложных неорганических и органических структур, а в конечном счете и жизни. Суть антропного космологического принципа заключается в том, что жизнь является неотъемлемой частью Вселенной, естественным следствием ее эволюции. Из-за того, что в очень ранешней Вселенной Антропный космологический принцип - реферат реализовались величины и условия, приведшие к полностью определенным значениям современных базовых физических неизменных, характеризующих физические взаимодействия, стало может быть наличие известной нам Вселенной, и мы имеем возможность узнавать конкретно ее [5]. При всем этом появляется достаточно увлекательный и непростой со всех точек зрения вопрос о причинах существования таковой исходной подгонки значений базовых Антропный космологический принцип - реферат неизменных. Будем надежды на то, что наиблежайшее будущее науки даст ответ на этот вопрос.

Литература

1. Линде А.Д. Раздувающаяся Вселенная // Успехи физ. наук. 1984. Т. 144, вып. 2.

2. Спиридонов О.П. Фундаментальные физические неизменные. М.: Высш. шк., 1991. 236 с.

3. Новиков И.Д., Полнарев А.Г., Розенталь И.Л. Числовые значения базовых неизменных и Антропный космологический принцип - реферат антропный принцип // Изв. АН ЭССР. 1982. Т. 31, N 3.

4. Розенталь И.Л. Физические закономерности и числовые значения базовых констант // Успехи физ. наук. 1980. Т. 131, вып. 2.

5. Сутт Т.Я. Мысль глобального эволюционизма и принцип антропности. М., 1986.

Рецензент статьи В.М. Липунов



antisocialnoe-povedenie-vo-vzrosloj-zhizni.html
antispasticheskie-sredstva.html
antitabachnij-zakonoproekt-prinyat-gosdumoj-vo-ii-chtenii-rossijskaya-blagotvoritelnost-v-zerkale-smi.html