Реферат: Рассуждения о размерности Вселенной - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Рассуждения о размерности Вселенной

Банк рефератов / Биология

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 36 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

План. 1. Введение 2. Рассуждая абс трактно. 3. Ближе к ре альност и. 4. Как взаимодей ствуют “взаимодействующие галактики” ? 5. Самый темный вопрос – о темной материи. 6. Каков возраст Вселенной ? Конечен ли он ? 7. Элементы мало мерия в стиле Ньютона. 8. В стиле Эйнштейна и Фридмана-Робертсон а-Уокера. 1.Введение. Мы уже привыкли , что пространс тво и время в физике мало соответствуют нашим наглядным представлениям . Пока еще пр ивычным остается представление о существовании в природе объектов нецелочисленной размерности , фрактальных . Фрактальность уже н ашла применение в физике и астрономии . Но можн о пойти дальше и применить понятие фракта льности к самому пространству . Оказывается , чт о при этом можно разрешить некоторые астр ономические проблемы , которые долго остаются без удовлетворительного объяснения . Д ля этого достаточно предположить , что размернос ть пространства меняется с расстоянием от привычной в земных масштабах трехмерности до пространства с двумя измерениями на ко смологических расстояниях. 2. Рассуждая абстрактно. Опыт или з дравый смысл , формир уемый с детства , о рганично встраивает в себя первичные представ ления о пространстве . Это – место , среда , это – н ечто , из чего , если убрать предмет , остаетс я пустота , которая может быть опять занята предметом . Однако , место , занимаемое ящиком , имеющим длину , ширину и высоту , не может быть вновь полностью занято листом бумаги , имеющим длину и ширину . Позже , шк ольный курс физики одаривает нас термином “пространство” , который сам по себе ничего не объясняет , но нечто обозначает . Помимо утверждения , что простра н ство хар актеризуется числом измерений 3, он нам ничего не сообщает . Интуитивно предполагается , что пространство не имеет кривизны и что в нем справедливы законы стереометрии . А шк ольная физика продолжает учить нас , что гр авитационная и электростатические с илы , освещенность и прочее убывают обратно пр опорционально квадрату расстояния , как и види мая площадь тел . В пространстве с числом измерений n “площадь убывала бы обратно пропорцион ально расстоянию в степени n -1 . В ВУЗе представления о пространстве р асширя ются (если не ломаются ) до пространства-времени , при чем пространство-время само становится относитель ным : расщепление последнего на собственно про странство и время не абсолютно , а зависит от движения субъекта – наблюдателя . Для изучающего это бывает эстети ческим ш оком , ибо теория относительности – удивитель но красивая и непостижимая для обыденного здравого смысла концепция . Но это пока последний твердый шаг в эволюции идей о пространстве , “твердый” , - поскольку проведен с огромной экспериментальной точност ь ю в доступных нам масштабах . По крайней м ере для большей части научного сообщества оно остается континуальным (непрерывным ) и в сюду постоянной и непременно целой размерност и , равной трем. Вообще , загадка пространства-пустоты волновала умы давно . Но , несмо тря на огромн ую мозговую работу поколений мыслителей , резу льтаты ничтожны – так ничего и не по нятно . Хотя , не будем останавливаться на и стории этого вопроса , это удел историков н ауки и философов . Старые идеи не помогают генерировать новые , и в том смысле п редмет физики гораздо полезнее з абывать , чем помнить. Наше столетие знаменательно разрушением м еханистических представлений о мире в смысле Лапласа : мир – это огромный механизм , который стоит только “завести” , т.е . задать начальные условия , а дальше он буд ет сам детерминировано развиваться . Это представление потеряло свои позиции в нача ле века после появления квантовой механики и потерпело окончательное поражение во вто рой половине века : даже в самой классическ ой механике появились такие понятия как бифурка ции , хаос , перемешивани е … Оказалось , что существуют динамические системы , поведение которых нельзя предсказать однозначно , поскольку малые отли чия в начальных данных приводят к экспоне нциально расходящимся траекториям . Рано или п оздно нечто подобное должн о произойти с представлениями о самом пространстве. Понятие фрактала как объекта с нецело й размерностью , возникшее как чисто математич еское , с необходимостью приведет к революции понятия пространства и времени . Для фракт алов придумано несколько хитроумных определ ений размерности , которые могут совпадать , а могут и не совпадать у разных объектов . Фрактальность нашла обширные приложения в физике (турбулентность , движения в вязких ср едах , протекание электрического тока , сверхпроводи мость и многое другое ). Она имеет приложение так же в химии и биологии . Уже в космологии очень много говорят о фрактальном , точнее даже о мультифрактальном (простым фракталом оно не описывается ) ра спределении галактик , их групп , скоплений и пустот между ними – т.е . при исследован ии к рупномасштабной структуры Вселенной (Земля и Вселенная , 1993, № 1; 1997, № 6). Теперь пр едставим , что фрактальные абстракции имеют ка кое-то отношение к реальным свойствам простра нства . Тогда вопрос : какое из определений размерности , т.е . какое из чисел мы д о лжны использовать в физических ф ормулах и , в частности , в упомянутых закон ах ? А может быть понятие физической размер ности так же разделится на несколько , кажд ое из которых будет применяться в своей определенной физической ситуации ? Фрактальность пространст ва означала б ы его неконтинуальность , прерывность , дискретность . До сих пор предполагается a priori континуальным , что дает право описывать его с помощью интегрального и дифференциал ьного исчисления (тоже механистическая идея и з шкатулки XVIII века ). Однак о , чтобы подтвердить континуальность реального пространства , потребовалось бы несчетно-бесконечное количество информации . Что же касается числ а измерений , то в трехмерное континуальное пространство можно погрузить неконтинуальное п ространство произвольног о их числа . Российский ученый В.Ю . Колосков ввел стохастич ескую метризацию пространства-времени . А это , в свою очередь , позволит сформировать теорию относительности и , вообще , любую теорию поля в терминах нецелой размерности . Такой под ход , как кажется авто р у , может привести к более общей физической теории , в которой размерность было бы необязательно задавать с самого начала , до решения полевых уравнений , она оказалась бы динамичес кой характеристикой , функцией координат , времени и еще чего-нибудь , следующего из уравнения поля. Основной характеристикой пространства-времени , которая нас будет интересовать дальше , буде т именно размерность пространства. 3. Ближе к реальности. Итак , что м ы знаем о природе пространства и времени , мы , чье существование ограничено и х весьма небольшими масштабами ? “Знаем” здесь употреблено в смысле накопления чисто на учной позитивной информации . Отдельные представит ели человечества отважно заявляют , что они познали природу от масштабов 10 -13 см (размер атомного ядра ) до 10 28 см ~ 10 10 св.лет (расстоян ие до наиболее удаленных астрономических объе ктов ). На наш взгляд , следовало бы ограничи ться более скромным интервалом от 10 -8 см (размер атома или его электронных оболочек ) до диаметра орбиты Плутона. Действительно , система электронных обо лочек хорошо описывается в смысле сог ласия с экспериментом квантовой механикой и не требует привлечения каких-то неизвестных свойств пространства и времени . То же самое можно сказать о движении тел в Солнечной системе . В ее пределах пространст во трехмерно или неотличимо близко к этому . По крайней мере закон обратных квадратов справедлив с точностью до пято й значащей цифры , за которой дальше уже начинается порядок , где мы должны учитывать теорию относительности или какие-то другие релятивистские теории грав и тации . Т ам же может открыться и область непознанн ого . Что же касается масштабов меньших или больших , то об этом очень мало извест но и слишком много проблем . Теория ядерных взаимодействий и теория элементарных частиц еще далеки от завершения . Например , до с их пор нет единого мнения , по чему кварки удерживаются в протонах и ней тронах и не наблюдаются в свободном состо янии . А вдруг это тоже иные пространственн о-временные отношения ? Если устремиться в область больших ма сштабов , то мы придем к конкретному и единс твенному объекту : нашей Вселенной . Кт о-то скажет , что мы знаем о ней много , позволим себе в этом не согласиться . Мы наблюдаем ее фактически из одной точки , находясь в данных нам физических условия х , получая и интерпретируя информацию в со ответствии с разв и тием технических и теоретических возможностей , а так же с нашем чисто человеческим разумением : мышлен ием , логикой , языком и т.д . Глубокая философ ская проблема . Не нам и не здесь ее решать . Зададим более конкретный вопрос : а есть ли какие-нибудь наблюдател ь н ые факты , которые можно интерпретировать как отличные от принятых свойств , например , п ространства ? Отличную от стандартной размерность ? Оказывается , есть . Попробуем аргументировать свою точку зрения тремя следующими сюжетами. 4. Как взаимо действуют “взаи модействующие галактики” ? В 50-60 гг . наше го века советский астроном Б.А . Воронцов-Вельям инов исследовал с помощью знаменитого Паломар ского атласа неба необычные далекие объекты , а затем наблюдал их сам и составил каталог . Это были группы из нескольких га лактик , в которых проявляется физическо е взаимодействие : вытянутые цепочки из двух или более галактик , соединенные светяцимися голубоватыми “перемычками” , часто с “хвостами” на концах , либо тесные гнезда,где галакти ки почти соприкасаются , погруженные в об щ ую “оболочку” . Вещество таких про тяженных структур составляют молодые горячие звезды , голубые гиганты и сверхгиганты . Было , однако , ясно , что наличие перемычек и др угих структур плохо согласуется с законом обратных квадратов для силы тяготения . Они должны быть неустойчивы и быстро распадаться . Воронцов-Вельяминов допускал возможн ость взаимодействия иной природы , помимо тяго тения и электромагнетизма . В конце 80-х авст ралийские ученые А.Е . Врайт , М . Дисней и Р . Томсон провели численное моделирование п риливно г о взаимодействия двух галакти к неравных масс , движущихся по орбите вокр уг общего центра тяжести , для обратного ли нейного закона тяготения (такой закон соответ ствует размерности n -2) и для законв обратных квадратов для сравнения . В перво м случае уверенно по лучаются долго су ществующие хвосты и перемычки , а во втором случае нет . Интуитивно это ясно : обратный линейный закон имеет более слабый градие нт убывания , поэтому он может способствовать образованию более тонких , протяженных и б олее долгоживущих структур и з таког о легко разрушаемого материала , как газ зв езд. 5. Самый тем ный вопрос – о темной материи. Будем считать , что с проблемой с проблемой темной м атерии мы знакомы . Отметим лишь один сущес твенный для нашего рассмотрения факт – в се доказательства сущест вования скрытых м асс в природе основывается на движении ви димых масс. Еще в 30-х гг . Ф . Цвикки заметил , что галактики в скоплении Волос Вероники движутся слишком быстро , чтобы это можно б ыло объяснить их гравитационным притяжением . В 80-х гг . радиоастроном ы измерили скоро сть облаков нейтрального водорода , расположенных далеко за краем видимого оптического дис ка спиральных галактик . Вместо ожидаемого рад ения скорости вращения с удалением от цен тра оказалось , что эта скорость остается н еизменной , а иногда да ж е растет . У не вращающихся эллиптических галактик на блюдения показали аномально большой разброс с коростей составляющих их звезд . Для спасения теории , астрономы предположили , что галактики погружены в массивные сферические оболочки (гало ) из невидимой мате р ии. Переходя к группам галактик , от двойных до сверхскоплений , находим все то же : чересчур большие скорости отдельны х галактик . Оставаясь в рамках существующих теорий , астрономы могут объяснить их только в предположении , что тяготеющие массы во много раз б ольше , чем светящиеся . При этом компенсирующей темной материи требуе тся все больше при переходе ко все бо льшим космологическим масштабам . Кто-то уже ск азал , что чем дальше , тем Вселенная станов ится все темнее и мрачнее. Уже несколько десятилетий идут попы тки увидеть эту темную материю и постичь ее природу . Конечно , существует понятная и известная темная материя , как то : темные туманности , коричневые карлики , м ежгалактический газ , как рассеянный , так и собранный в облака , и т.п . Возможно , существ уют в межз в ездном пространстве пл анетоидные тела и ядра комет . Однако все попытки определить суммарную массу этого “космического мусора” показывают , что его я вно недостаточно , чтобы покрыть гигантскую по требность в темной материи. Какими еще свойствами обладает темна я материя , кроме гравитационных ? Оказывает ся , она не проявляет никаких свойств , кром е гравитационных . Не поглощает и не рассеи вает видимого света и вообще электромагнитног о излучения . Пока что она остается лишь благодатным полем для фантазий физиков-теоре т иков . Каждая открытая или просто предсказанная частица становилась и становит ся кандидатом на роль (или на компонент ) темного вещества . Ни одна модель образовани я крупномасштабной структуры Вселенной не обх одится без привлечения частиц темной материи . В п о строении таких моделей с уществуют две конкурирующие версии : какая мат ерия – горячая (нейтрино ) или холодная (ак сионы , барионы ) – участвует в процессе . Ка ждая модель создает свои трудности . Например , “холодные” модели не могут объяснить наб людаемую характе р ную величину неоднор одностей в распределении материи Вселенной (130 – 140 Мпк ): расчеты дают на порядок ниже . Многие исследователи смешивают горячую и хол одную материи как воду в ванне , чтобы получить , а лучше сказать подогнать под со гласие с наблюдениями, и достигают успех а . Но решение этой космологической трудности усугубляет другую , а именно проблему возр аста Вселенной. Концепция темной материи устраивает далек о не всех . Тем или иным способом некот орые исследователи пытаются ее обойти . Чаще всего предлаг аются различные модификации закона тяготения Ньютона . Фактически , здесь также предложена своя модификация , но , в о тличии от других , это – следствие намного более общего положения , а именно – р асширение понятия размерности пространства. 6. Каков возр аст Вс еленной ? Конечен ли он ? В современной теоретической космологии все еще занимают ведущее место модели однородной и изотропн ой Вселенной . Таковы космологические модели Фридмана-Робертсона-Уокера (ФРУ ), появившиеся в 20-х гг . нынешнего столетия . Средняя плот ность вещества оп ределяет , будет ли у трехмерного пространства положительная кривизна и конечный объем ( замкнутая модель Вселенной ), или же при бе сконечном объеме это пространство окажется пл оским (плоская модель ), или обладающим отрицате льной кривизной ( о ткрытая модель ). В случае замкнутого мира расширение на как ом-то этапе сменится сжатием , а плоский и открытый миры расширяются вечно. Помимо обсуждавшихся несоответствий между светимостью вещества и его динамикой (пробл ема темной материи ), существует еще о д но вопиющее несоответствие : возраст Вселенной в стандартных ФРУ-моделях получается меньше в озраста шаровых скоплений и галактик . Теория строения и эволюции звезд , обширная и разработанная область теоретической астрофизики , хорошо согласуется с наблюдения м и . Можно не сомневаться , что она достаточно уверенно оценивает возраст звезд . По оцен кам разных исследователей возраст старейших объектов в галактиках составляет от 14 до 17 млрд . лет. Во ФРУ-моделях возраст Вселенной Т обр атно пропорционален постоянной Х аббла H 0 : T ~ H 0 -1 Эта постоянная входит в за кон разбегания Хаббла : скорость далекого объе кта V свя зана с расстоянием до него I соотношением V = H 0 I . Хотя ее физическая размерность есть обратная секунда , принято выражать ее в 50-100 км
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Исламское Государство угрожает джихадом странам, задерживающим зарплату его боевикам.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по биологии "Рассуждения о размерности Вселенной", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru