Теоретические модели - Научные представления о строении Вселенной

Современные космологические модели очень сложны, а иногда используют пока неподтвержденные гипотезы. К примеру, ко Вселенной применяются уравнения ОТО, хотя ОТО -- это теория, хорошо подтвержденная только в масштабах Солнечной системы, и ее использование в масштабе галактик и Вселенной в целом может быть подвергнуто сомнению. Космологические модели были бы много проще, если бы Протон не был стабильной частицей и распадался бы, чего современные эксперименты в физических лабораториях не подтверждают; и этот список можно продолжить. Но на данный момент с таким положением дел приходится мириться, так как лучшего объяснения наблюдательных данных пока не существует.

Космология -- скорее описательная наука, чем предсказательная, и многие ее наблюдения, если запастись большой долей фантазии и изобретательности, можно трактовать по разному. Волей-неволей, но приходится обращаться к неким предположениям, принципам, в том числе и философским. Сейчас практически все согласны, что любая модель Вселенной должна удовлетворять так называемому "космологическому принципу". Согласно ему в больших пространственных масштабах во Вселенной нет выделенных областей и направлений. Следствием такого постулата является однородность и изотропность материи во Вселенной на больших масштабах (> 100 Мпк).

Пространственная однородность и изотропность не запрещает неоднородности во времени, то есть существования выделенных последовательностей событий, доступных всем наблюдателям. Сторонники теорий стационарной Вселенной иногда формулируют "совершенный космологический принцип", согласно которому свойствами однородности и изотропности должно обладать четырехмерное пространство-время. Однако наблюдаемые во Вселенной эволюционные процессы, по всей видимости не согласуются с таким космологическим принципом.

В общем случае для построения модели применяются следующие теории и разделы физики:

    1. Равновесная статистическая физика, ее основные понятия и принципы, а также теория релятивистского газа. 2. Теория гравитации (обычно ОТО). 3. Некоторые сведения из физики элементарных частиц: список основных частиц, их характеристики, типы взаимодействия, законы сохранения.

Комбинируя их пытаются в первую очередь объяснить три фундаментальных явления: расширение Вселенной, наблюдаемую крупномасштабную структуру Вселенной и распространенность химических элементов. Основными теориями на сегодняшний день в совокупности описывающие все эти три явления являются:

Теория Большого Взрыва. Описывает химический состав Вселенной.

Теория стадии инфляции. Объясняет причину расширения.

Модель расширения Фридмана. Описывает расширение.

Иерархическая теория. Описывает крупномасштабную структуру.

Зеленый цвет означает абсолютно доминирующие теории, янтарный -- признана многими, но широко обсуждаемая, алый -- испытывающая большие проблемы в последнее время, но поддерживаемая многими теоретиками.

Похожие статьи




Теоретические модели - Научные представления о строении Вселенной

Предыдущая | Следующая