КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

КОНЦЕПЦИИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Учебно-методический комплекс
Ю. М. Наследников, А. Я. Шполянский, А. П. Кудря, А. Г. Стибаев.

Главная| О курсе| Содержание| Скачать архив

Структурно-содержательный тест для повторения и задания
к разделу 2.

2.1. Основным естественным наукам, указанным в левой колонке, подберите соответствующие им определения, приведённые в правой колонке.

1. Физика.
2. Химия.
3. Геология.
4. Биология.

А. Совокупность наук о живой природе и её эволюции.
Б. Наука о химических моделях вещества: химических элементах и соединениях, их составе и структуре; о химических процессах и химической эволюции природных систем.
В. Комплекс наук о составе, строении, истории развития земной коры и Земли.
Г. Наука о движении тел, их взаимодействии и взаимопревращениях на всех структурных уровнях материи, об единой теории поля.

2.2. Структурным уровням материи в рамках современной физики, указанным в левой колонке, подберите их краткие описания, приведённые в правой колонке.

1. Гипермир.
2. Мегамир.
3. Макромир.
4. Микромир.
5. Гипомир.

А. Мир мегаобъектов и мегасостояний. Пространство измеряется в астрономических единицах, световых годах и парсеках; время в миллионах и миллиардах лет.
Б. Представление о множестве мегамиров.

В. Микромир в микромире. Характерные размеры Планкеона ( ) .
Г. Мир микрообъектов и микросостояний. Пространственные характеристики исчисляются от 10^-10 до 10^-12м время от бесконечности до 10^-24c.
Д. Мир макрообъектов и макросостояний, размерность которых соотносима с масштабами жизни на Земле. Пространственные размеры измеряются в микро-, милли-, сантиметрах, метрах и кило-метрах; время – в секундах, минутах, часах и годах.

2.3. Основным структурным уровням материи, указанным в левой колонке, поставьте в соответствие объекты мира (от большего к меньшему), приведённые в средней колонке. Соответствующие последовательности объектов указаны в правой колонке.

1. Мегамир.
2. Макромир.
3. Микромир.

Объекты мира:
А. Вселенная; Б. Планеты;
В. Элементарные частицы;
Г. Галактики; Д. Звёзды;
Е. Города; Ж. Корабли;
З. Молекулы; И. Атомы;
К. Ядра атомов; Л. Океаны, моря; М. Растения, животные;
Н. Спутники планет.

З – И – К – В
А – Г – Д – Б – Н
Л – Е – Ж - М

2.4. Фундаментальным физическим взаимодействиям, указанным в левой колонке подберите соответствующие им описания, приведённые в правой колонке.

1. Гравитационное взаимодействие.
2. Электромагнитное взаимодействие.
3. Слабое взаимодействие.
4. Сильное взаимодействие.

А. Имеет универсальный характер и может выступать либо как притяжение, либо как отталкивание. Оно определяет возникновение атомов, молекул и макроскопических тел. Описывается электростатикой, электродинамикой и квантовой электродинамикой. В квантовой электродинамике квантами фундаментального электромагнитного взаимодействия являются фотоны.

Б. Действует только в микромире и описывает взаимопревращения элементарных частиц. Оно короткодействующее и характеризует все виды бета-превращений. Взаимодействие слабее электромагнитного, но сильнее гравитационного. Описывается теорией, созданной в 1967 г. С. Вайнбергом и А. Саламом. Квантами данного поля взаимодействия являются промежуточные векторные бозоны.
В. Имеет универсальный характер и выступает в виде притяжения. Оно является самым слабым из всех остальных взаимодействий. В классической физике описывается законом всемирного тяготения И. Ньютона. В общей теории относительности является проявлением кривизны пространственно-временного континуума и описывается уравнением гравитации А. Эйнштейна. В квантовой теории квантами поля взаимодействия являются гравитоны.
Г. Взаимодействие обеспечивает связь между нуклонами в ядре и связь кварков в адронах. Описывается – квантовой хромодинамикой, основоположником которой является М. Гелл-Манн. Квантами поля взаимодействия являются глюоны.

Примечание. Все известные фундаментальные взаимодействия в настоящее время считаются проявлением единого фундаментального взаимодействия. Такой подход задаёт современная физическая исследовательская программа – единая теория поля. Уже имеются отдельные фрагменты единой теории, а также теории объединения ряда фундаментальных взаимодействий, в частности, электромагнитного и слабого, и Великого объединения электромагнитного, слабого и сильного взаимодействий.

Объединение всех фундаментальных взаимодействий основано на том, что различия между ними проявляются только при малых энергиях; при больших энергиях они объединяются в единое взаимодействие: электромагнитное и слабое взаимодействия объединяются при энергиях порядка 10² Гэв, что соответствует температуре 10¹⁵K; электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия объединяются при энергиях порядка 10¹⁴ Гэв, что соответствует температуре 10²⁷K; все виды взаимодействий, вероятно, объединяются при энергиях порядка 10¹⁹ Гэв, что соответствует температуре 10³²K (такие условия соответствуют ранней стадии возникновения Вселенной в стандартной теории «Большого взрыва»).

2.5. Среди фундаментальных («истинно элементарных») микрочастиц, указанных в правой колонке, выберите частицы, относящиеся к соответствующим классам элементарных частиц, из приведённых в левой колонке.

1. Лептоны. 2. Кварки. 3. Кванты полей взаимодействия.	А. Электроны; Б. Мюоны; В. Фотоны; Г. Тяжёлый тау - лептон; Д. Шесть типов кварков по аромату, в каждом из которых различают три цвета;
Е. Электронное нейтрино; Ж. Мюонное нейтрино; З. Тау – лептонное нейтрино; И. Промежуточные векторные бозоны; К. Гравитоны + гравитино (?); Л. Глюоны; М. Античастицы лептонов; Н. Античастицы кварков.

2.6. Принципам относительности и дополняющим их постулатам, указанным в правой колонке, поставьте в соответствии физические теории, указанные в левой колонке.

1. Классическая механика.
2. Специальная теория относительности.
3. Общая теория относительности.

А. Все механические явления в инерциальных системах отсчёта (ИСО) протекают одинаково (принцип относительности Галилея).
Б. Скорость света в вакууме одинакова во всех ИСО и не зависит от движения источников и приёмников света, т.е. является универсальной постоянной передачи взаимодействия (информации).

В. Все физические явления во всех системах отсчёта протекают одинаково.
Г. Все физические явления в ИСО протекают одинаково. (В и Г – принципы относительности Эйнштейна).
Д. Массы инертная и гравитационная эквивалентны.

2.7. Основным свойствам пространства в механистической физической исследовательской программе, указанным в левой колонке, подберите соответствующие им определения, приведённые в правой колонке.

1. Однородность.
2. Изотропность.
3. Евклидовость.
4. Трёхмерность.

А. Все направления в пространстве обладают одинаковыми свойствами, и поворот на любой угол сохраняет неизменными законы физики.

Б. Описывается геометрией Евклида (dr² = dx² + dy² + dz²).
В. Каждая точка пространства однозначно определяется набором трёх действительных чисел – координат.
Г. Все точки пространства обладают одинаковыми свойствами, и параллельный перенос не изменяет вид законов физики.

2.8. Основным свойствам времени в механистической физической исследовательской программе, указанным в левой колонке, подберите соответствующие им определения, приведённые в правой колонке.

1. Однородность.
2. Непрерывность.
3. Однонаправленность или необратимость.

А. Между двумя моментами времени, как бы близко они не располагались, всегда можно выделить третий. Дискретность
времени и пространства носит

гипотетический характер в модели гипомира.
Б. Любые явления, происходящие в одних и тех же условиях, но в различные моменты времени, протекают совершенно одинаково.
В. Законы классической механики симметричны относительно прошлого и будущего. Однако включение в механистическую исследовательскую программу равновесной термодинамики, привело к понятию необратимости времени, которую можно рассматривать как следствие второго начала термодинамики или принципа возрастания энтропии.

Примечание. Из основных свойств пространства и времени в механистической физической исследовательской программе следует, что пространственные и временные отношения в мире событий при малых скоростях (V<<C) во всех ИСО описываются одинаково.

2.9. Из теоремы А. Нётер, утвердившей трансдисциплинарную роль принципа симметрии, следует, что если некоторая система инвариантна (симметрична) относительно некоторого глобального преобразования, то для неё существует определённая сохраняющаяся величина.
Каждому свойству симметрии пространства и времени, указанному в левой колонке, подберите соответствующий ему закон сохранения физической величины в модели изолированной (замкнутой) системы тел.

Однородность времени.
Однородность пространства.
Изотропность пространства.

А. Закон сохранения импульса.
Б. Закон сохранения энергии.
В. Закон сохранения момента импульса.

2.10. Исходя из концепции единства (целостности) пространственно-временных отношений в природе теориям относительности, указанным в левой колонке, подберите соответствующие пространственно-временные представления, приведённые в правой колонке, которые способствовали становлению релятивистской физической исследовательской программы.

1. Специальная теория относительности (СТО).
2. Общая теория относительности (ОТО).

А. Промежуток времени и расстояние оказываются относительными к выбору ИСО. Неизменным (инвариантным)

относительно ИСО оказывается только четырёхмерный пространственно-временной интервал между событиями: ds² = c²dt² - dx² - dy² - dz² = inv(ИСО).
Б. Пространственные интервалы относительны, что проявляется в Лоренцевом сокращении размеров тел в направлении движения: .
В. Пространство искривляется, становится неэвклидовым. Изменение геометрических свойств пространства-времени вблизи массивных тел приводит к появлению сильных гравитационных полей.
Г. Временные интервалы относительны, что проявляется в том, движущиеся часы идут медленнее неподвижных: .
Д. Вблизи массивных тел время замедляет свой ход, и в центре планет время течёт медленнее, чем на поверхности.
Е. Пространство-время является выражением наиболее общих отношений материальных объектов и вне материи существовать не может.

2.11. Релятивистская физическая исследовательская программа не только ковариантно расширяет принцип относительности, но также и принцип симметрии. В рамках принципа симметрии его основным понятиям, указанным в левой колонке, поставьте в соответствие их проявления в природе, приведённые в правой колонке.

1. Глобальная симметрия.
2. Дисимметрия.

А. Понижает симметрию. Творит явления на основе фундаментальных полей взаимодействия.
Б. Задаёт фундаментальные законы сохранения фундаментальных физических величин.

2.12. Среди приведённых ниже формул для фундаментальных характеристик объекта отберите формулы, полученные в рамках специальной теории относительности (СТО):

А. . Б. . В. . Г. .
Д. . Е. W₀ = mc². Ж. W² = W₀² + (pc)².
З. .

2.13. В квантово-полевой физической исследовательской программе широко используется концепция корпускулярно волнового дуализма микрочастиц (материи). Исходя из этой концепции, выделите корпускулярные (1) и волновые (2) характеристики в формулах М. Планка и Л. де-Бройля: ; .

А. Длина волны . Б. Энергия W. В. Импульс .
Г. Циклическая частота .

2.14. Среди различных способов задания состояния частицы, приведённых ниже, отберите характерные для задания микросостояния в квантовой механике, явившей основой создания неклассического естествознания.

А. Состояние частицы задаётся в рамках контролируемого воздействия со стороны окружения и для одномерного движения в каждый момент времени t задаётся двумя физическими величинами: координатой частицы x(t) и её импульсом .
Б. Состояние частицы включает в себя как характеристики частицы, так и окружения. Состояние микрочастицы задаётся волновой функцией (функцией состояния) , которая является комплексной величиной, определяемой во всех точках пространства и в каждый момент времени.
В. Воздействие на частицу со стороны окружения неконтролируемо, что проявляется в случае одномерного движения в соотношении неопределённостей для координаты и проекции скорости , и понятие траектории теряет смысл.
Г. Уравнение движения частицы задаётся вторым законом Ньютона: .
Д. Движение частицы носит стохастический характер и подчиняется статистическим закономерностям. Уравнением движения частицы в силовом поле является волновое уравнение Шрёдингера: , где - оператор Гамильтона (оператор энергии): W - энергия микрочастицы.
Е. Квадрат модуля волновой функции в случае одномерного движения задаёт плотность вероятности нахождения частицы в промежутке между точками x и x+dx в момент времени t: .

Примечание. Решение уравнения Шрёдингера задаёт одну из основных идей квантовой механики и всего неклассического естествознания: «Всё: материя, энергия, квантовые характеристики – выступают дискретными величинами, и нельзя измерить ни одну из них, не изменив её». Из этой идеи следует фундаментальный характер постулатов Н. Бора и условий квантования характеристик микрочастиц.

2.15. Одному из постулатов Н. Бора, приведённых в левой колонке, поставьте в соответствие его аналитическое выражение, указанное в правой колонке.

1. Первый постулат Бора: энергетический спектр атома (квантовой системы) дискретен.
2. Второй постулат Бора: частоты атомного излучения (электромагнитного излучения квантовой системы) связаны с энергетическими уровнями атома (квантовой системы). При переходе с уровня W_n на уровень W_m < W_n испускается квант излучения с частотой

. При обратном переходе квант поглощается.

А.

2.16. Квантовым числам, указанным в левой колонке, подберите соответствующие условия квантования характеристик микрочастицы, приведенные в правой колонке.

1. n – главное квантовое число. (n=1,2,3,…).
2. l - азимутальное (орбитальное) квантовое число (l = 0,1,2,3,…n).
3. m – магнитное квантовое число (m = 0, ±1, ±2,… ±l).
4. s – спиновое квантовое число (s = 0, 1/2, 1, 3/2,…).
5. ms – магнитное спиновое число (ms = 0, ±1/2, ±1,… ±s).

А. Задает условие квантования энергии: для энергетического спектра атома .
Б. Задает условие квантования собственного момента импульса микрочастицы: .
В. Задает условие квантования проекции собственного момента импульса: .
Г. Задает условие квантования момента импульса микрочастицы: .
Д. Задает условие квантования проекции момента импульса микрочастицы:.

2.17. В рамках принципа суперпозиции поставьте в соответствие аналитические формулы принципа суперпозиции, приведенные ниже, в классической (1) и квантовой (2) физики.

А. . Б. . В. . Г. . Д. .

2.18. В рамках принципа тождественности одинаковых микрочастиц, классификации частиц на основе квантовых статистик, указанной в левой колонке, поставьте в соответствие свойства многочастичных волновых функций, приведенные в правой колонке.

1. Бозоны («коллективисты») имеют тенденцию скапливаться в одном квантовом состоянии. Элементарные частицы с целочисленными спинами.
2. Фермионы («индивидуалисты»). Согласно принципу Паули, в квантовом состоянии, задаваемом всеми квантовыми числами, может находиться только один фермион. Элементарные частицы с полуцелочисленными спинами.

А. При перестановке двух одинаковых микрочастиц меняется знак волновой функции.
Б. При перестановке двух одинаковых микрочастиц знак волновой функции не изменяется.

2.19. В рамках концепции неконтролируемого воздействия, задавшей флуктуационную модель неклассического естествознания, аналитическим выражениям для корреляций между флуктуациями в микро- и макромире, указанным в левой колонке, поставьте в соответствие их физический смысл, сформулированный в правой колонке.

1.xp_x≥; yp_y≥; zp_z≥ - соотношение неопределенностей Гейзенберга.
2. tW≥ - соотношение неопределенностей Гейзенберга для энергии и времени.
3. W ≥kБ, где или WТ≥(kБТо)², где W~ kБТо и Т~То , а То – температура термостата – соотношение неопределенностей Эйнштейна

А. Неальтернативная корреляция флуктуаций энергии W и темпе-ратуры Т макросостояния.
Б. Альтернативная корреляция флуктуаций импульса и координаты. Если, например, местоположение частицы по координатной оси Х известно с точностью x, то в тот же момент времени х – компоненту импульса микрочастицы можно измерить только с точностью
x.
В. Альтернативная корреляция флуктуаций энергии и времени ее измерения. Для измерения энергии с точностью до W необходимо время, не меньшее, чем .

Примечание. Обратим внимание на то, что только переход к классической физике, при которой постоянная Планка ћ -> 0, снимает ограничения на точность измерения. В тепловых процессах в макромире учет флуктуаций необходим при любых точных измерениях макропараметров: энергии и температуры. При классической стратегии измерений флуктуациями пренебрегают, что особенно ярко проявляется в классическом естествознании, опирающемся на веру, что исследователю все доступно и подвластно в изучаемой системе.

2.20. Основным методологическим принципам современной физики, сыгравшим выдающуюся роль в методологии всей науки, указанным в левой колонке, поставьте в соответствие их общенаучный смысл, приведенный в правой колонке.

1. Принцип дополнительности

2. Принцип неопределенности

3. Принцип соответствия

4. Принцип простоты

А. Существует ограничение на одновременное точное представления объекта с помощью отдельных «проекций».

Б. Всякое истинное глубокое явление природы не может быть однозначно определено с помощью слов нашего языка и требует для своего определения по крайней мере двух взаимоисключающих дополнительных понятий.
В. Более простая теория имеет «внешнее оправдание» (соответствие эксперименту), и «внутреннее совершенство» (красоту теории в виде ограничений на возможные качества систем), более «фальсифицируема» и в то же время более информативна.
Г. Любая новая более общая теория, являющаяся развитием предыдущих классических теорий, справедливость которых была экспериментально установлена для определенных групп явлений, не отвергает эти классические теории, а включает их в себя. В определенных случаях существует возможность предельного перехода новой теории в старую.

2.21 Квантовая механика и возникшая на ее основе модель современного естествознания привели к выводу о том, что в природе фундаментальную приоритетную роль играют статистические, вероятностные законы. Закономерности динамического типа носят подчиненный характер. Среди приведённых ниже определений отберите соответствующие статистическим (1) и динамическим (2) закономерностям (или теориям) в физике.

А. Закономерности (или теории), в которых связи всех физических величин однозначны.
Б. Закономерности (или теории), в которых однозначно связаны только вероятности определенных значений тех или иных физических величин, связи между самими физическими величинами неоднозначны.

2.22. Два способа описания природы ярко проявляются уже на макроуровне. При макроописании оперируют величинами, характеризующими систему в целом, то есть макропараметрами. Исходя из понятия макросостояния в неклассическом естествознании из макропараметров, приведенных ниже, выделите соответственно характеристики макрообъекта (1) и характеристики окружения (термостата) (2).

А. Внутренняя энергия. Б. Температура. В. Объем. Г. Давление.
Д. Число частиц. Е. Химический потенциал.

2.23. Какое условие теплового равновесия макросостояния, из указанных в левой колонке, соответствует определенному виду контакта между макрообъектом и термостатом, приведенного в правой колонке.

1. Равенство давлений: P₁=P₂
2. Равенство температур: Т₁=Т₂=Т_приб.
3. Равенство химических потенциалов: ₁= ₂, где химический потенциал характеризует среднюю энергию, передаваемую одной частицей через границу между двумя макрообъектами или между макрообъектом и термостатом.

А. Корпускулярный (диффузионный) контакт.
Б. Тепловой (энергетический) контакт.
В. Механический контакт

2.24. В рамках термодинамического описания равновесного макро-состояния началам термодинамики, указанным в левой колонке, поставьте в соответствие формулы и определения, приведенные в правой колонке.

1. Нулевое начало термодинамики

2. Первое начало термодинамики

3. Второе начало термодинамики

4. Третье начало термодинамики (теорема Нернста).

А. Если два макрообъекта А и В находятся порознь в термодинамическом равновесии с макрообъектом С и термостатом, то они находятся в термодинамическом равновесии друг с другом. Мерой термодинамического равновесия является температура Т, которая одновременно является и функцией состояния.
Б. При стремлении температуры макрообъекта к нулю его энтропия также стремится к нулю независимо от значений внешних параметров: .
В. При равновесном переходе системы между двумя макросостояниями изменение внутренней энергии не зависит от вида процесса, посредством которого произведен этот переход:
.
Г. Во всех изолированных (закрытых) системах энтропия никогда не убывает, она либо остается постоянной, либо возрастает:

Примечание. При равновесных (обратимых) процессах энтропия не меняется, а следовательно, начала термодинамики, а также уравнения термодинамических процессов и уравнение состояния, например в модели идеального газа, уравнение Клайперона-Менделеева: , носят однозначный характер, т.е. представляют динамические закономерности при условии пренебрежения флуктуациями температуры, то есть соотношением неопределенностей Эйнштейна.
Обратите внимание на то, что в случае открытых систем (неизолированных макрообъектов) возможно в принципе как возрастание, так и убывание и сохранение энтропии:
S = S_внутр + S_внешн > 0, или = 0, или < 0, то есть взаимопроникновение порядка и хаоса. В закрытых системах при необратимых процессах действует принцип возрастания энтропии. Таким образом, в общем случае необходимо опираться на статические закономерности, что позволяет говорить и о статической термодинамике и статических законах макросостояния.

2.25. Статические законы макросостояния, указанные в левой колонке, приведите в соответствие с их физическим смыслом, сформулированным в правой колонке.

А. Энтропия макросостояния пропорциональна числу микро-состояний, с помощью которых реализуется данное макросостояние (термодинамической вероятности или статистическому весу макросостояния). Энтропия выступает в качестве меры беспорядка.
Подпись: 1. 2. 3. 4. 5. Б. Средний радиус «миграции» броуновской частицы пропорционален корню квадратному из времени «миграции».
В. Вероятность распределения микросостояний по группам с различной энергией (распределение Гиббса).
Г. Распределение молекул газа по абсолютным значениям их скоростей (распределение Максвелла).
Д. Распределение молекул газа по высоте в однородном поле тяжести (распределение Больцмана).

2.26. В рамках физики Вселенной (мегамира) выделите объекты, из приведенных ниже, относящиеся к космическим телам (1) и диффузной материи (2).

А. Метагалактики. Б. Газово-пылевые туманности. В. Разобщенные молекулы и атомы. Г. Галактики. Д. Звезды. Е. Разобщенные реальные и виртуальные космические элементарные частицы. Ж. Радиоизлучение. З. Планеты. И. Спутники планет. К. Астероиды. Л. Реликтовое излучение фотонов и нейтрино. М. Кометы.

2.27. В рамках концепции «стрел времени», описывающей необратимую глобальную эволюцию от прошлого к будущему, постройте «древо» эволюции мира на основе отмеченных ниже стрел времени (каждая последующая должна входить в предыдущую).

А. Биологическая стрела времени. Б. Космогоническая (солнечно-планетная) стрела времени. В. Космологическая стрела времени. Г. Звездно-галактическая стрела времени. Д. Геохронологическая стрела времени.

2.28. На основе эмпирического соотношения Хаббла: V=HR,
(V – скорость удаления галактик друг от друга; R – межгалактические расстояния; H – постоянная Хаббла, задающая критическую плотность) и превышения энтропии излучения над энтропией вещества Sизл.>>Sвещ., отберите модель Вселенной, в которой мы живем, из моделей, приведенных ниже.

А. Сжимающаяся Вселенная. Б. Вселенная не претерпевает эволюции. Изменяться могут отдельные космические объекты, но не мир в целом. В. Вселенная расширяется, и окружающая нас часть Вселенной еще очень далека от своего максимального неупорядоченного (равновесного) состояния, соответствующего полному коллапсу.

2.29. В рамках стандартной модели эволюции на космологическом уровне основным этапам космической шкалы времени, указанным в левой колонке, приведите соответствующие им процессы, описанные в правой колонке.

Этапы			Характерные процессы
Название	Космическое время	Темпера-тура (К)	Характерные процессы
1. Начальное состояние Вселенной - сингулярность			А. Большой взрыв: от первоначального сингулярного состояния Вселенная перешла к расширению (около 20 млрд. лет назад). В результате Большого взрыва образовалась не только материя, но и само пространство – время. Б. Рождение элементарных частиц, во Вселенной доминирует излучение; установление числа барионов, возникновение асимметрии между материей и антиматерией; аннигиляция протон-антипротонных пар; аннигиляция электрон-позитронных пар; становление первоначального химического состава Вселенной (ядер водорода – 70%, ядер гелия (a-частиц) – 30%); во Вселенной начинает доминировать вещество, состоящее из нейтральных атомов водорода, дейтерия и гелия с небольшой примесью молекул водорода; отделение излучения от вещества. В. Создание неустойчивой относительно флуктуаций плотности за счёт гравитационного взаимодействия в неравновесной смеси газов из нейтральных атомов и фотонов. Гравитационному коллапсу (полному сжатию) препятствует вращение и внутреннее давление, причем до отделения излучения от вещества силы давления излучения превышали гравитационные. Критический размер и масса объекта, для которого обе силы (гравитации и давления) уравновешиваются, называются длиной и массой Джинса. Если исходный размер тела превосходит длину Джинса, то, в конце концов, должна наблюдаться его фрагментация. Если же этот размер меньше длины Джинса, то объект должен коллапсировать как целое. Образование иерархической структуры Вселенной– галактик, их скоплений, с одной стороны, и звезд, шаровых скоплений, планет и т.п. с другой – обусловлено флуктуациями плотности описываемого однородного шара, имеющими различную природу. По современным представлениям, центральным объектом структуры Вселенной являются галактики, масса которых эквивалентна в среднем ста миллиардам масс Солнца. К числу таких объектов относится и наша Галактика – Млечный путь. Формирование галактик сопровождалось возникновением и эволюцией звезд различных масс, в которых путем различного вида ядерных реакций создавались в различных пропорциях легкие, средние и тяжелые элементы.-
2. Этап первичного синтеза включает в себя следующие эпохи:
а) Планка;	10^-43 с	10³²
б) барионов;	10^-35 с	10²⁸
в) адронов;	10^-6 с	10¹⁴
г) лептонов;	10^-3 с	10¹²
д) синтеза ядер;	100 с
е) вещества (синтеза атомов);	104 лет
ж) прозрачной Вселенной. 3. Этап формирования галактик, в том числе и нашей галактики, включающий в себя следующие события:	3x105 лет	3500
а) начало образования галактик;	1-2 млрд. лет
б) галактики начинают образовывать скопления;	3 млрд. лет
в) сжатие нашей протогалактики;	4 млрд. лет
г) образование звезд;	4,1 млрд. лет
д) образование межзвездного облака, давшего начало Солнечной системе;	15,2 млрд. лет
е) образование планет.	15,4 млрд. лет	2,7

Примечание. Подтверждение стандартной модели эволюции Вселенной:

Расширение Вселенной – разбегающиеся галактики (красное смещение).
Реликтовое излучение фотонов и нейтрино, образовавшихся в ранней горячей стадии расширения Вселенной.
Модель Галактики и Метагалактики.

2.30. Каждому из видов звезд, указанному в левой колонке, подберите соответствующие им характеристики, приведенные в правой колонке.

1. Красные карлики 2. Красные гиганты. 3. Белые карлики. 4. Черные дыры. 5. Нейтронные. 6. Пульсары. 7. Квазары.	А. Звезды, диаметр которых в 2-3 раза меньше диаметра Солнца, их средняя плотность в 4-5 раз больше плотности Солнца; Б. Электронные постзвезды: масса такого типа звезды порядка массы Солнца, а радиус – 0,01 радиуса Солнца; плотность 10 г/см³. Светимость 10^-4 светимости Солнца.
В. Пульсирующие космические источники радио-, оптического, рентгеновского и гамма-излучений. У радиопульсаров (быстро-вращающихся нейтронных звезд) периоды импульсов – 0,03-4с; у рентгеновских пульсаров (двойных звезд, где к нейтронной звезде перетекает вещество от второй, обычной звезды) периоды составляют несколько секунд и более.
Г. Звезды большой светимости: диаметр их в сотни раз больше диаметра Солнца; плотность в тысячи раз меньше плотности воздуха.
Д. Звезды, сжатые до величины гравитационного радиуса (для Земли величина гравитационного радиуса равна 1 см, для Солнца – 3 км). В них вещество находится в состоянии сингулярности (плотность выше 10⁷⁴ г/см³). Черная дыра имеет и другие названия: «коллапсар», «флуктуар», «сток», «застывшая звезда», «гравитационная могила».
Е. Звезды, состоящие из огромного сгустка нейтронов; силы гравитации разрушили в них сложные ядра, и вещество снова стало состоять из отдельных элементарных частиц. Масса их близка к массе Солнца, радиус 1/50000 от солнечного (10-30 км), плотность до 100 млн. т/см³.
Ж. Квазизвездные источники радиоизлучения; космические объекты чрезвычайно малых угловых размеров. Отдаленность от Солнца несколько тысяч мегапарсек. Это образования окраин Вселенной. Они излучают в десятки раз больше энергии, чем самые мощные галактики. Масса ядра 10³-10⁹ масс Солнца; размеры 10¹⁶-10¹⁷ см.

2.31. Среди вариантов развития эволюции звезд выберите вариант, характеризующий эволюцию звезд с массой, близкой к массе Солнца.

Эволюция звезд
(варианты развития)

2.32. Случайные задержки на пути развития Вселенной, предложенные известным американским физиком Ф. Дайсоном в 1971 г., приведенные ниже, представьте в иерархической последовательности эволюции галактик (1), звезд (2) и планеты Земля (3).

А. Обусловлена особенностями образования ядер химических элементов и соответствующим преобладанием ядер относительно легких элементов над ядрами массивных (тяжелых) элементов (массивнее ядра железа).
Б. Обусловлена наличием собственного момента системы, за счет чего быстро вращающиеся, протяженные объекты, не в состоянии сразу сколлапсировать, а дробятся на части при сохранении исходных размеров.
В. Связана с термоядерным синтезом в звездах, причем фактически процесс слияния протонов идет за счет слабого взаимодействия, т.е в 10¹⁸ раз медленнее, чем если бы он осуществлялся за счет сильного взаимодействия.

Назад| Содержание| Вперед

Главная| О курсе| Содержание| Скачать архив