Номер 2, страница 183, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

2. Какие доказательства существуют в настоящее время в пользу теории Большого взрыва?

2. Какие доказательства существуют в настоящее время в пользу теории Большого взрыва?

Теория Большого взрыва является общепринятой космологической моделью, описывающей развитие Вселенной из начального сверхплотного и горячего состояния. Существует несколько независимых и веских доказательств, подтверждающих эту теорию:

• Расширение Вселенной (Закон Хаббла-Леметра): В 1920-х годах астрономы Эдвин Хаббл и Жорж Леметр обнаружили, что практически все галактики удаляются от нас. Причем скорость их удаления $\text{v}$ прямо пропорциональна расстоянию до них $\text{d}$, что описывается законом $v = H_0 d$, где $H_0$ — постоянная Хаббла. Это явление наблюдается как «красное смещение» в спектрах галактик — смещение спектральных линий в красную, длинноволновую сторону. Расширение Вселенной является прямым следствием того, что в прошлом она была значительно меньше, плотнее и горячее.
• Реликтовое излучение (Космическое микроволновое фоновое излучение, КМФ): Это «эхо» Большого взрыва, остаточное тепловое излучение, равномерно заполняющее Вселенную. Оно было предсказано теоретически Георгием Гамовым и его коллегами в 1940-х годах и случайно открыто в 1965 году Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном. Это излучение имеет спектр абсолютно черного тела с температурой около $2.725 \text{ К}$. Его существование и поразительная однородность (изотропность) являются мощнейшим подтверждением горячей ранней фазы Вселенной. Небольшие температурные флуктуации (анизотропия) в реликтовом излучении, зафиксированные спутниками COBE, WMAP и Planck, считаются «зародышами», из которых впоследствии сформировались галактики и их скопления.
• Распространенность легких химических элементов: Теория Большого взрыва точно предсказывает количество легких элементов (водорода, гелия-4, дейтерия, лития-7), которые должны были образоваться в первые минуты жизни Вселенной в процессе первичного нуклеосинтеза. Расчеты показывают, что Вселенная должна состоять примерно на 75% из водорода и на 25% из гелия-4 по массе, с ничтожными примесями других легких элементов. Наблюдения за составом самых старых звезд и отдаленных газовых облаков, где еще не успели образоваться тяжелые элементы, полностью соответствуют этим предсказаниям.
• Эволюция и крупномасштабная структура галактик: Поскольку свету требуется время, чтобы дойти до нас, наблюдение за далекими галактиками позволяет видеть их такими, какими они были миллиарды лет назад. Эти «молодые» галактики существенно отличаются от современных: они меньше по размеру, имеют более неправильную форму и в них активнее идут процессы звездообразования. Это свидетельствует о том, что Вселенная не статична, а эволюционирует со временем, что является ключевым положением теории Большого взрыва. Кроме того, наблюдаемое распределение галактик в пространстве (в виде гигантской «космической паутины» из нитей и пустот) хорошо согласуется с моделями формирования крупномасштабной структуры из первоначальных неоднородностей, запечатленных в реликтовом излучении.

Ответ: Основными доказательствами теории Большого взрыва являются: 1) наблюдаемое расширение Вселенной (закон Хаббла-Леметра); 2) существование и свойства реликтового излучения; 3) наблюдаемая распространенность легких химических элементов, соответствующая теоретическим предсказаниям; 4) эволюция галактик и их крупномасштабной структуры со временем.