Номер 2, страница 233 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

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

2. Теория Большого взрыва является основной космологической моделью, описывающей раннее развитие Вселенной и её последующее расширение. В её пользу существует несколько ключевых наблюдательных доказательств:

1. Расширение Вселенной и закон Хаббла-Леметра. В 1929 году Эдвин Хаббл обнаружил, что практически все галактики удаляются от нас, причём скорость их удаления пропорциональна расстоянию до них. Это явление, известное как "красное смещение", описывается законом Хаббла-Леметра: $v = H_0 \cdot d$, где $\text{v}$ – скорость удаления галактики, $\text{d}$ – расстояние до неё, а $H_0$ – постоянная Хаббла. Это наблюдение является прямым следствием расширения пространства Вселенной. Если Вселенная расширяется сейчас, значит, в прошлом она была меньше, плотнее и горячее, что приводит к идее начального сингулярного состояния.

2. Реликтовое излучение (космическое микроволновое фоновое излучение, CMB). Это электромагнитное излучение, равномерно заполняющее Вселенную, является "эхом" Большого взрыва. Теория предсказывала, что молодая, горячая и плотная Вселенная должна была быть заполнена высокоэнергетическим излучением. По мере расширения и остывания Вселенной это излучение теряло энергию, и сегодня оно наблюдается в микроволновом диапазоне с температурой около 2,725 Кельвина. Открытие этого излучения в 1965 году Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном стало одним из самых веских подтверждений теории. Мельчайшие флуктуации температуры реликтового излучения несут информацию о первичных неоднородностях, из которых впоследствии выросли галактики и их скопления.

3. Распространенность легких химических элементов. Модель Большого взрыва точно предсказывает соотношение легких элементов (водорода, гелия-4, дейтерия, лития-7), образовавшихся в первые несколько минут после начала расширения Вселенной в процессе так называемого первичного нуклеосинтеза. Расчеты показывают, что по массе Вселенная должна была состоять примерно на 75% из водорода и на 25% из гелия. Наблюдения за составом самых старых звезд и отдаленных газовых облаков полностью подтверждают эти предсказания.

4. Наблюдаемая эволюция и крупномасштабная структура Вселенной. Наблюдая за очень далекими (а значит, молодыми) галактиками, астрономы видят, что они отличаются от близких (старых) галактик – они были меньше, более неправильной формы и чаще сталкивались. Это свидетельствует об эволюции Вселенной со временем. Кроме того, распределение галактик в пространстве не является случайным: они образуют гигантскую "космическую паутину" из нитей (филаментов) и пустот (войдов). Эта структура полностью соответствует моделям, в которых она формируется из начальных микроскопических флуктуаций плотности (зафиксированных в реликтовом излучении) под действием гравитации на протяжении миллиардов лет.

Ответ: Основными доказательствами теории Большого взрыва являются наблюдаемое расширение Вселенной (закон Хаббла-Леметра), существование и свойства реликтового излучения, предсказанная и наблюдаемая распространенность легких элементов, а также эволюция и крупномасштабная структура галактик.