Наука в 20-ом веке: Вселенная

Краткий конспект лекций 14 — 16 курса Стивена Голдмана Наука в 20-ом веке: Социально-интеллектуальный обзор.

Представление о Вселенной в 20-ом веке претерпело кардинальные изменения.

Начало двадцатого века. Вселенная существовала вечно. Вселенная состоит из одной галактики Млечный путь.

Конец двадцатого века. Вселенная образовалась в результате Большого взрыва 13.7 миллиардов лет назад. Существует много галактик, которые вращаются. Существуют кластеры галактик. Мы наблюдаем только небольшую часть всей Вселенной.

Время после Большого взрыва — состояние Вселенной

10^–43 cекунды:  суперструны или петли квантовой гравитации в исходной состоянии.

10^–36 cекунды: спонтанное нарушение симметрии, разделение на гравитацию и поле Хиггса.

10^–35 cекунды: начало инфляции, удвоение размера сто раз подряд.

10^–20 cекунды: образование первых фотонов.

10^–10 cекунды: образование первых кварков и лептонов.

10^–4 cекунды: образование протонов и нейтронов.

100 секунд: образование первых элементов, водород, гелий, немного лития.

400 тыс. лет: разделение фотонов и материи.

900 тыс. лет: образование первых звезд, первый свет.

История идей

В начале двадцатого века в США астрономические наблюдения проводились на деньги богатых семей, которые хотели увековечить свои имена. Вот чему обязано появление теории Большого взрыва.

1900. George Ellery Hale получил пожертование на построение 60-дюймового телескопа в южной Калифорнии. Harlow Shapley — директор обсерватории.

Henrietta Leavitt работала с Shapley. Использование пульсирующих звезд (Цефеиды) для калибровки расстояний.

1920. Публичные дебаты, где Shapley отстаивал точку зрения, что Вселенная состоит только из одной галактики, а тумманности являются скоплением газов.

1919. 100-дюймовый телескоп. Директор обсерватории — Хаббл.

1924. Хаббл показал, что тумманность Андромеды является галактикой. Более того многие другие туманности также являются галактиками.

Середина двадцатых годов. Хаббл вернулся к наблюдениям 1914 года Vesto
Slipher, которые в свое время были проигнорированы. Смещение спектров. Согласно эффекту Допплера это говорит о том, что галактики удаляются.

1929. Хаббл заявил, что Вселенная расширяется и что Вселенная произошла 2.5 миллиарда лет назад.

Начало сороковых годов. Георгий Гамов — создание теории Большого взрыва. Важные статьи в 1946 и 1948 году. Проблемы с объяснением происхождения тяжелых элементов.

То же время. Fred Hoyle, Hermann Bondi, Thomas Gold. Теория стационарной  вселенной. Вселенная вечна.

1949. 200-дюймовый телескоп в Калифорнии. Alan Sandage унаследовал теорию Хаббла и оценил возраст Вселенной в 18-20 миллиардов лет. Спор с молодым поколением астрономов, которые говорили, что техника Хаббла для изменения галактических расстояний неправильна.

Пятидесятые годы. Hoyle, William Fowler, Geoffrey, Margaret Burbridge разработали теорию происхождения тяжелых элементов в рамках теории стационарной вселенной. Теория Большого взрыва находится в интеллектуальной коме, поскольку большинство ученых выбирают теория стационарной вселенной в том числе из теологических соображений.

1958. Открытие квазаров. Противоречия с теорией стационарной вселенной.

Микроволновое фоновое излучение. 1949. Предсказание Гамова: 5 К. Начало шестидесятых. Robert Dicke, Jim Peebles, Dave Wilkinson: 10 К.

Arno Penzias, Robert Wilson. Экспериментальное открытие микроволнового фонового излучения (3 К). Теория стационарной вселенной похоронена.

Теория Гамова предсказывала, что фоновое микроволновое изучение должно быть гомогенным. Однако в этом случае не должно образовывать галактики. Для объяснения образования галактик фоновое микроволновое излучение должно быть негомогенно.

Негомогенность в 10^-5 K в дальнейшем была обнаружена.

Использование квантовой механики для Большого взрыва. Коррекция теории Гамова.

1980. Alan Guth. Инфляционная теория Большого взрыва. Мы наблюдаем только часть всей вселенной.

Темная материя для объяснения стабильности галактик при вращении. Темная энергия для объяснения ускорения расширения вселенной.

Инструменты

Оптические телескоп. 200-дюймовый телескоп — граница возможности телескопа из одной линзы. Современной решение: управляемый компьютерами оптический телескоп, состоящий из нескольких линз. Адаптивная оптика.

Радиотелескоп

1935. Случайное открытие инженерами AT&T радиосигналов из космоса.

После второй мировой войны бум радиотелескопов. Открытие молекул в космическом пространстве.

Использование принципа интерферометрии в радиотелескопе.

Рентгеновский телескоп. Подтверждение существования черных дыр.

Инфракрасный телескоп

Нейтринная астрономия

Детекторы гравитационных волн

См. также

Наука в 20-ом веке: Введение
Наука в 20-ом веке: Материя и энергия
Наука в 20-ом веке: Математика
Наука в 20-ом веке: Земля

Обсуждение

http://evgeniirudnyi.livejournal.com/108424.html


Comments are closed.