Номер 3, страница 302 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

3. Назовите авторов современных моделей Вселенной. В чем сущность этих моделей?

Модели расширяющейся Вселенной (модели Фридмана-Леметра)

Авторами первых нестатических моделей Вселенной, основанных на общей теории относительности А. Эйнштейна, являются советский ученый Александр Фридман и бельгийский астроном Жорж Леметр.
Сущность модели заключается в том, что Фридман (в 1922 г.) и Леметр (в 1927 г.) независимо друг от друга получили решения уравнений ОТО, которые описывали не статичную, а динамическую Вселенную — расширяющуюся или сжимающуюся. Их модели описывают однородную и изотропную Вселенную, сценарий эволюции которой (вечное расширение или последующее сжатие) определяется ее средней плотностью. Жорж Леметр также впервые выдвинул гипотезу о «первобытном атоме» — чрезвычайно плотном и горячем начальном состоянии, из которого началось расширение. Эта идея стала основой теории Большого Взрыва. Наблюдательное подтверждение теории представил Эдвин Хаббл, открывший в 1929 году закон разбегания галактик.

Ответ: Авторы: А. Фридман, Ж. Леметр. Сущность: Вселенная не статична, а расширяется из начального плотного и горячего состояния; ее дальнейшая судьба зависит от средней плотности материи.

Инфляционная модель горячей Вселенной

Модель «горячей Вселенной» была разработана Георгием Гамовым и его коллегами. Теория космической инфляции была предложена Аланом Гутом и впоследствии развита Андреем Линде.
Сущность моделей состоит в следующем. Модель Гамова (1940-е гг.) утверждает, что ранняя Вселенная была не только очень плотной, но и экстремально горячей. Это позволило объяснить процессы первичного нуклеосинтеза (образования легких химических элементов) и предсказать существование реликтового излучения — остывшего электромагнитного фона, оставшегося после Большого Взрыва. Инфляционная теория (1980-е гг.) дополняет модель Большого Взрыва, постулируя, что на самых ранних стадиях ($ \sim 10^{-36} $ с) Вселенная испытала период сверхбыстрого экспоненциального расширения (инфляции). Этот механизм решает ряд фундаментальных проблем стандартной модели, таких как проблема горизонта (почему Вселенная так однородна) и проблема плоской геометрии.

Ответ: Авторы: Г. Гамов, А. Гут, А. Линде. Сущность: ранняя Вселенная была горячей, что объясняет наличие легких элементов и реликтового излучения (модель Гамова), и пережила период сверхбыстрого расширения, объясняющий ее однородность и плоскостность (инфляционная модель).

Стандартная космологическая модель (ΛCDM)

Данная модель является синтезом теоретических и наблюдательных достижений многих ученых. Ключевой вклад в ее современный вид внесли группы астрономов под руководством Сола Перлмуттера, а также Брайана Шмидта и Адама Рисса, которые в 1998 году открыли ускоренное расширение Вселенной.
Сущность модели заключается в описании Вселенной, эволюционирующей согласно теории Большого Взрыва с инфляцией, но с двумя дополнительными ключевыми компонентами, отраженными в названии ΛCDM:
1. Λ (Лямбда) — космологическая постоянная, представляющая «темную энергию». Это гипотетическая форма энергии с отрицательным давлением, равномерно распределенная в пространстве и вызывающая ускоренное расширение Вселенной.
2. CDM (Cold Dark Matter) — холодная темная материя. Это гипотетическая форма материи, которая не испускает и не отражает свет, но участвует в гравитационном взаимодействии. Она необходима для объяснения наблюдаемой скорости вращения галактик и формирования крупномасштабной структуры Вселенной.
Согласно модели ΛCDM, состав Вселенной по плотности энергии примерно следующий: 68% — темная энергия, 27% — темная материя, и лишь 5% — обычная (барионная) материя.

Ответ: Авторы: модель является коллективным трудом, ключевой вклад внесли С. Перлмуттер, Б. Шмидт, А. Рисс. Сущность: Вселенная расширяется с ускорением из-за доминирования темной энергии (Λ), а формирование ее структуры определяется гравитацией холодной темной материи (CDM).