Рождение, жизнь и смерть Вселенных

Предмет: 
Физика
Автор: 
К.В. Парфенов, к. ф.-м. н., доцент физического факультета МГУ
Аннотация: 

В лекции в популярной форме рассказывается о логике построения космологических моделей начиная от Лапласа и до теории стохастической инфляции. Цель лекции – не научить слушателей современной космологии (что невозможно без серьезной математической и теоретико-физической подготовки), а дать им корректную и в то же время простую систему представлений об этом интересном направлении современной физики. Разбираются вопросы эмпирического выстраивания картины мира, анализа вариантов его развития на базе законов физики. Закон Хаббла и концепция Большого взрыва, наблюдения за движением галактик и открытие темной материи, ускорение расширения Вселенной и роль вакуума в этом процессе – все эти вопросы излагаются на уровне образов, практически без применения математики. Лекция ориентирована на школьников 9-10 классов, учителей, всех интересующихся современной физикой.

Краткая презентация: 
Вопросы: 

«Вводные» вопросы:
Поскольку предварительное знакомство слушателей не предполагается, эти вопросы могут посвящены тестированию знаний общих принципов механики, например:
1. Смысл первого закона Ньютона.
2. Что такое «идеальная инерциальная система отсчета»?
3. Закон всемирного тяготения. Как должна двигаться система нескольких (двух, трех) тел, взаимодействующих только через поле тяготения?
Вторая часть вопросов может быть посвящена общей эрудиции в знаниях о мире:
1. Как определить радиус Земли, не покидая планеты? <варианты: кругосветное путешествие либо подбор движения с востока на запад, при котором Солнце «замрет» на небе>
2. Как определить расстояние до Солнца, зная радиус Земли? <например, методом параллакса на базе земного диаметра>
3. Как определить массу Солнца, зная расстояние до него? <по радиусу орбиты и периоду обращения: >

Промежуточные вопросы:
1. (после рассказа о «красном смещении»): В каком случае свет от звезды будет испытывать «фиолетовое смещение»?
2. (после рассказа о законе Хаббла и идее Большого взрыва): Как оценить возраст Вселенной из закона Хаббла?
3. Можно ли в этом веке увидеть галактику, расположенную на расстоянии 25 млрд. световых лет от Солнца?
4. (после рассказа о роли вакуума в космологии): Так чем же темная материя отличается от темной энергии?

Итоговые вопросы:
Как правило, к окончанию лекции восприятие слушателей «перегружается», поэтому вопросы «на усвоение» лучше задавать при следующей встрече, если это возможно.
1. В чем состоит «главное» предположение всех используемых космологических теорий?
2. Что такое «стандартная свеча» в астрономии?
3. Почему дальние Галактики удаляются в разные стороны именно от Земли?
4. Как определили возраст Вселенной?
5. Что такое «критическая плотность»?
6. Как сильно современная плотность Вселенной отличается от критической? Какие объекты вносят вклады в плотность Вселенной и какова их «доля»?
7. Зачем нужно учитывать вклад вакуума в космологических моделях?

Дополнительные материалы: 

Список литературы
Популярная литература:
1. Д. Голдберг, Д. Бломквист «Вселенная. Руководство по эксплуатации»/М., Изд-во АСТ, 2010.
2. А. Виленкин «Мир многих миров»/М., Изд-во Астрель, 2010.
3. Б. Грин «Элегантная Вселенная»/М.: Книжный дом Либроком, 2011 (5-е изд.)
4. B. Greene “The fabric of the Cosmos”/New York: Alfred A. Knopf, 2004/

Специальная литература:
1. Д.С. Горбунов, В.А. Рубаков «Введение в теорию ранней Вселенной: теория горячего Большого взрыва»/М.: Изд-во ЛКИ, 2008
2. Д.С. Горбунов, В.А. Рубаков «Введение в теорию ранней Вселенной: Космологические возмущения.Инфляционная теория»/М.: Изд-во КРАСАНД, 2010

Смежные темы и вопросы:

  • Квантовые закономерности. Физика микромира.
  • Фундаментальная структура материи. Кварки, лептоны, взаимодействия.
  • Большой Адронный Коллайдер.
  • Современные представления о пространстве и времени. Специальная теория относительности. Общая теория относительности. Дополнительные размерности.
  • Симметрии в теоретической физике. Расходимости, перенормировка и симметрийные методы их устранения. Суперсимметрия.
  • Струны, суперструны, браны.
  • Астрофизика. Строение звезд. Галактики, скопления, сверхскопления. Крупномасштабная структура Вселенной.