61.Тёмная энергия. Проблема космологической постоянной. Основные параметры -модели. Будущее Вселенной. Мультивселенная.

Тёмная энергия

Все вспыхивающие сверхновые типа Ia, находящиеся на одинаковом расстоянии, должны иметь одинаковую наблюдаемую яркость, поскольку они вспыхивают только тогда, когда масса старой звезды типа «белый карлик» достигает предела Чандрасекара, значение которого известно свысокой точностью. Однако, было обнаружено, что в удалённых галактиках, расстояние до которых было определено по закону Хаббла, сверхновые типа Ia имеют яркость ниже той, которая им полагается. Иными словами, расстояние до этих галактик, вычисленное по методусверхновых Ia, оказывается больше расстояния, вычисленного на основании ранее установленного значения параметра Хаббла. Получается, что параметр Хаббла для относительно близких галактик выше, чем для далёких галактик. То есть, параметр Хаббла не оставался постоянным на протяжении значительных промежутков времени, он увеличивался, и,следует полагать, продолжает увеличиваться. Вселенная не просто расширяется, она расширяется с ускорением. Расширение пространства при этом не приводит к расширению вещества, т.к. частицы вещества связаны более значительными на малых расстояниях силами взаимодействия (электромагнитными и гравитационными).В результате обработки обширных систематических наблюдений анизотропии РИ было установлено, что средняя плотность Вселенной ρ близка к критическому значению ρс. Не исключено, что обе плотности строго равны. Отношение плотностей Ω (параметр плотности):

При этом параметр плотности материи (видимой ρB и скрытой ρD) не превышает 30% от критической:

Для снятия противоречия можно предположить, что пространство Вселенной обладает ненулевой кривизной. Тогда критическая плотность будет зависеть от величины Rк – радиуса кривизны пространства в современную эпоху:

• Однако, во-первых, заметная кривизна пространства крайне трудно согласуется с идеей инфляционной Вселенной; во-вторых, современный возраст Вселенной в такой модели ограничивается 11 млрд. лет, в то время как оценки времени существования самых старых объектов во Вселенной дают значения 12–14 млрд. лет. По данным угловой анизотропии РИ было окончательно установлено, что трёхмерное пространство Вселенной с высокой точностью евклидово, т.е. 1/Rк близко к нулю. На основании новых наблюдений, свидетельствующих об ускорении расширения, нулевой кривизне пространства и др., было постулировано существование неизвестного вида энергии сотрицательным давлением. Ее назвали тёмной энергией. Предполагается, что тёмная энергия является носителем антитяготения, т.е., силы, которая приводит к ускоряющемуся расширению Вселенной. Антитяготение проявляется только на межгалактических расстояниях.

Проблема космологической постоянной

; По мнению многих физиков, занимающихся квантовой гравитацией, малая величина космологической постоянной трудно согласуется с предсказаниями квантовой физики и поэтому составляет отдельную проблему, именуемую «проблемой космологической постоянной».Дело в том, что у физиков нет теории, способной однозначно ответить на вопрос: почему космологическая постоянная так мала или вообще равна 0. Естественным разумным значением такой величины считается её планковское значение, даваемое и различными расчётами энергии квантовых флуктуаций. Оно, однако, отличается от экспериментального на 120 порядков, это худшее теоретическое предсказание в истории физики.

Основные параметры -модели:

Возраст вселенной: 13,75±0,11*10⁹ лет; Постоянная Хаббла: 70,4 км/с*Мпарсек; процент барионов: 0,046; процент тёмной материи: 0,227; процент тёмной энергии: 0,728

Будущее вселенной

Эпоха звёзд - эпоха активного рождения звёзд, закончится ровно в тот момент, когда галактики исчерпают все запасы межзвёздного газа; в это же время закончат свой путь и маломассивные звёзды— красные карлики,— полностью исчерпав свои источники горения.Эпоха распада - если в предыдущей стадии основные объекты Вселенной— звёзды, подобные нашемуСолнцу, то в эпоху распада—белыеикоричневые карлики, и совсем немногонейтронных звёздичёрных дыр. Обычных звёзд нет вообще, они все дошли до конечного этапа своей эволюции: белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры. Эпоха чёрных дыр - на этом этапе фактически всё вещество представляет собой море элементарных частиц. И лишь в некоторых уголках Вселенной продолжают жить нейтронные звёзды. На первый план выходят чёрные дыры.Эпоха вечной тьмы - это время уже без каких-либо источников энергии. Сохранились только остаточные продукты всех процессов, происходящих в прошлых декадах: фотоны с огромной длиной волны, нейтрино, электроны и позитроны. Температура стремительно приближается к абсолютному нулю. Время от времени позитроны и электроны образуют неустойчивые атомы позитрония, долгосрочная судьба их— полная аннигиляция.

Мультивселе́нная— гипотетическое множество всех возможныхреально существующихпараллельных вселенных. Представления о структуре такой мультивселенной, природе каждой вселенной, входящей в её состав, и отношениях между этими вселенными зависят от выбранной гипотезы.

63. Основные проблемы, решаемые астрономией и их философские аспекты.Научное, практическое и мировоззренческое значение астрономии. Антропный принцип. Формула Дрейка. Астрофизические условия появления жизни на Земле.

Среди важнейших нерешённых проблем современной космологии выделяются три основных: проблема начальной сингулярности, проблема сущности Большого взрыва и проблема общей топологии пространства и времени Вселенной. 

Антропный принцип

Вселенная такова, какой мы её видим, поскольку в ней существуем мы, т. е. наблюдатели, способные задаться вопросом о свойствах Вселенной. При других (отличных от наблюдаемых) параметрах во Вселенной невозможны сложные структуры и жизнь в известных нам формах. В частности, известно, что в пространстве N измерений точечные источники потенциальных полей взаимодействуют с силой:

Можно показать, что устойчивые движения двух тел, взаимодействующих по такому закону, отсутствуют при N > 3, а при N < 2 движение происходит только в ограниченной области. Только при N = 3 возможно как финитное, так и инфинитное движение, что и реализуется в наблюдаемой Вселенной.

Формула Дрейка—формула, с помощью которой можно определить числоцивилизацийвгалактике, с которыми у человечества есть шанс вступить в контакт: , где:

– количество разумных цивилизаций, готовых вступить в контакт;

– количество звёзд, образующихся в год в нашей галактике;

– доля звёзд, обладающих планетами

– среднее количество планет и спутников с подходящими условиями для зарождения цивилизации;

– вероятность зарождения жизни на планете с подходящими условиями;

- вероятность зарождения разумных форм жизни на планете, на которой есть жизнь;

– отношение количества планет, разумные жители которых способны к контакту и ищут его, к количеству планет, на которых есть жизнь;

– время жизни такой цивилизации

Практическое значение астрономии.

Астрономия и ее методы имеют большое значение в жизни современного общества.Вопросы, связанные с измерением времени и обеспечением человечества знаниемточного времени, решаются теперь специальными лабораториями - службами времени,организованными, как правило, при астрономических учреждениях. Астрономические методы ориентировки широков авиации и в космонавтике.Вычисление и составление календаря, который широко применяется в народномхозяйствеСоставление географических и топографических карт, предвычисление наступленийморских приливов и отливов, определение силы тяжести в различных точках земнойповерхности с целью обнаружения залежей полезных ископаемых. Исследования процессов, происходящих на различных небесных телах, позволяютастрономам изучать материю в таких ее состояниях, какие еще не достигнуты вземных лабораторных условиях. Поэтому астрономия, и в частности астрофизика,тесно связанная с физикой, химией, математикой, способствует развитию последних,а они, как известно, являются основой всей современной техники. Достаточносказать, что вопрос о роли внутриатомной энергии впервые был поставленастрофизиками, а величайшее достижение современной техники – созданиеискусственных небесных тел (спутников, космических станций а кораблей) вообщебыло бы немыслимо без астрономических знаний.