WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

«ФИЗИКА НАШИХ ДНЕЙ 523 12 ГОРЯЧАЯ МОДЕЛЬ ВСЕЛЕННОЙ /Г. В. Зельдович Минувший 1965 г. принес важнейшее открытие в астрономии. Измерения в области коротких и ультракоротких ...»

-- [ Страница 5 ] --
В настоящее время нет последовательной квантовой теории гравитации. Квантовые теории электромагнитного поля, электронов и других полей и частиц строятся в заданном пространстве и времени; в соответствии со специальной теорией относительности это есть пространство и время Минковского, т. е. преобразования Лоренца перепутывают время и пространственные координаты. Однако до тех пор, пока не рассматривается тяготение, нет влияния частиц и полей на само пространство и время, в частности, координаты х, t могут рассматриваться как числа, а не как операторы.

В теории тяготения сама метрика пространства становится зависящей от наличия полей и частиц. Теорию слабых гравитационных полей можно рассматривать как теорию тензорного поля малых добавок h к метрическим коэффициентам g° пространства Минковского. Тогда к этим добавкам, рассматривая их в плоском пространстве, можно применять обычные методы теории поля; при этом получается, в частности, теория гравитационных волн, а квантование этой теории приводит к понятию кванта гравитационных волн — гравитона. Как и в случае кулоновского поля, квантование никак не влияет на статическое гравитационное взаимодействие.

*) После написания статьи пришла работа: P. I. E. P e e b l e s, Pliys. Rev.

Letts. 16, 410 (1966), в которой повторены расчеты Смирнова и снова указана важность измерения первичного содержания гелия. В препринте Серджента и Сирла указывается, что содержание гелия на поверхности звезд шаровой компоненты Галактики (гало) в 100 раз меньше, чем на поверхности звезд диска (в населении I типа). Данные относятся к звездам главной последовательности. Тайлер и Хаукинг отмечают, что при неизотропном расширении па ранней стадии содержание гелия может быть как больше, так и меньше 30% при данной энтропии (Nature 209 (5030), 1278 (1966)). Анизотропия расширения может быть связана с первичным магнитным нолем (см., например, Я. Б. З е л ь д о в и ч, ЖЭТФ 48, 986 (1965)).

Формулировка «тяготение осуществляется обменом гравитонами» ничего не означает и способна только ввести в заблуждение неспециалиста: введение гравитонов не вызывает никаких изменений в картине гравитационного взаимодействия макроскопических тел.

Описание гравитационного излучения двойных звезд и т. п. макроскопических тел с помощью понятия гравитонов не нужно в том же смысле, в каком не нужно квантовое описание работы радиостанции: когда гравитонов много, они имеют одинаковую частоту и когерентны по фазе, мы вправе говорить о классическом поле.

С отдельными гравитонами мы имеем дело на уровне атомов и частиц * ). Вероятность испускания гравитонов весьма мала не только по сравнению с испусканием электромагнитного кванта, но и по сравнению с испусканием пары,. Это было отмечено в примечании к первой статье об испускании пар, — Г.. Гандельман и В. С. Пинаев (ЖЭТФ 37, 1072 (1959)). Поэтому для звезд испускание гравитонов пренебрежимо мало. Заметим, что испускание низкочастотных гравитационных волн за счет макроскопических движений может достигать 2 величины порядка оптической светимости и уносить энергию порядка процентов тс (см. В. Б. Б р а г и н с к и й, УФН 86 (3), 433 (1965); Я. Б. З е л ь д о в и ч, И. Д. Н о в и к о в, ДАН СССР 155, 1033 (1964)).

Как обстоит дело с излучением гравитонов на самой ранней стадии горячей Вселенной? Расчет, подобный тому, который был проведен выше для нейтрино, показывает, что установление равновесия требует плотности, лежащей на границе применимости неквантовой теории тяготения к механике Вселенной.

Начнем с определения этой границы. Из мировых констант G (6,7·10~8 см3/г-секг), h (1,05-Ю" 27 г~см2/сек) и с (3-Ю 10 см/сек)у как известно, можно построить величину любой размерности. В частности (см., например, А. Д. С а х а р о в, ЖЭТФ 49 (7), 345 (1965)), получим длину 1ё, массу mg и единицу времени tg:

Из этих величин легко получить и характерную плотность В классической теории расширения эта плотность достигается в момент, когда tg. В самом деле, общая формула такова:

откуда Существующая теория не применима к более раннему периоду. Если возможен переход от сжатия к расширению, то можно предполагать, что максимальная достигаемая плотность порядка Qg.

Удобство пользования «гравитационными» единицами измерения длины, массы и всех других величин заключается в том, что во всех расчетах и формулах следует положить G = ft = с = 1.

Итак, рассмотрим рождение гравитонов, пользуясь этими единицами и начиная интегрирование от = 1, t = 6,5. Напомним, что в этих единицах масса протона пренебрежимо мала: тр — 10~19.

Выражение для плотности электромагнитного излучения:

(плотность массы и плотность энергии совпадают, поскольку с = 1). Очевидно, что здесь в энергетических единицах; одна энергетическая единица соответствует kTg = = mec2;Tg = 1,3·1032 градусов**).

*) Отметим не относящиеся прямо к теме весьма интересные работы о возможности когерентного испускания и детектирования гравитационных волн: В. И. П у с т о в о й и.. Г е р ц е н ш т е й н, ЖЭТФ 42 (1), 163 (1962); У. X. К о в и л е м и В Р. Н а г и б а р о в, Письма ЖЭТФ 2, 529 (1965).

**) А. Д. Сахаров (Письма ЖЭТФ 3, 439 (1966)) считает, что Тв есть верхний предел температуры теплового излучения вследствие гравитационного взаимодейр ствия частиц.

ствия частиц.

Равновесная плотность гравитонов такая же, как и квантов. За счет наличия частиц разных сортов, которые все при этих условиях являются ультрарелятивистскими *), где может быть **) порядка 20 или 50. Индекс г относится к отдельным сортам частиц, Ю. С. Владимиров (ЖЭТФ 45 (8), 251 (1963)***)) рассматривал рождение гравитонов при аннигиляции. Очевидно, что при высокой температуре именно этот процесс должен доминировать над тормозным излучением гравитонов, подобно тому как для нейтрино доминирует процесс е~ + е = v e ·+· v e. Однако гравитон не заряжен, и поэтому возможно рождение не только пар, но и одиночных гравитонов:



где В должно быть также нейтрально.

Второй процесс содержит малую величину G в менее высокой степени. Принимая, что В есть электромагнитный квант, для ультрарелятивистских заряженных А Владимиров находит Однако если заменнть квант сильно взаимодействующей частицей и взять А и А также сильно взаимодействующими, то можно ожидать, что т. е. ~ 1 для ультрарелятивистских сильно взаимодействующих частиц в гравитационных единицах площади. Если же средняя энергия частиц приближается к (т. е. к nig), то и сечение испускания двух гравитонов должно стать того же порядка.

Следовательно, время релаксации образования гравитонов дается выражением По этой формуле время установления равновесия сравнялось бы с при t •— У /20 ~ ~ 0,5 (при ~ 100), но мы не вправе рассматривать = 6,5 (все в гравитационных единицах). Таким образом, установление равновесия в данном случае не гарантировано поскольку при tu t.

В принципе не исключено при этом, что плотность энергии гравитонов на ранней стадии может быть и больше равновесной; неустановление равновесия в этом случае означает, что она и останется навсегда больше равновесной. Такая ситуация возможна, в частности, при коллективных механизмах рождения гравитонов за счет макроскопических движений вещества.

Если все же принять, что гравитоны находятся в равновесии на определенной ранней стадии и лишь позже «отрываются» от частиц, их современная плотность связана с плотностью электромагнитного излучения через величину в момент отрыва.

Можно показать (с учетом последующего распределения энергии между нейтрино, е±; см. выше), что сегодня *) Отметим, что М. А. Марков (Suppl. Progr. Theor. Phys., Comm. Iss. Yukawa, 1965, стр. 85), ЖЭТФ 51 (9), 878 (1966) предполагает, что существуют элементарные частицы с массой порядка mg — максимоны, и ставит вопрос, не являются ли кварки такими частицами.

**) R. H a g e d o r n (Nuovo Cimento Suppl. 3 (2), 147 (1965)) рассматривает возбужденные состояния нуклонов и мезонов как статистически независимые частицы и при этом приходит к выводу, что с ростом неограниченно растет и. Отсюда следует, что асимптотически рост 1 замедляется. Он полагает, что максимальная температура порядка 150 эв (1,5·10 2 °). Эти соображения развиты им в связи с теорией столкновения космических лучей максимальной энергии. Приводя для справок ссылку на эту статью, автор не считает результат ее убедительным, так как предположение о статистически независимых и невзаимодействующих частицах вряд ли применимо при большой плотности энергии.

***) Там же см. ссылки на предыдущие работы по теории рождения гравитонов.

8. МЕЖГАЛАКТИЧЕСКАЯ СРЕДА

Важнейшая работа по физике межгалактической среды — это работа В. Л. Г и н з б у р г а и Л. М. О з е р н о г о «О температуре межгалактического газа» (Астрой, ж. 42 (5), 943 (1965)). Задаваясь, как известной, современной плотностью вещества (1 — 2)-10~ и зная, что усредненная по всему объему плотность вещестг.а в галактиках значительно меньше, авторы анализируют ситуацию, в которой основная масса вещества находится именно в межгалактическом газе. В статье даются и ссылки на более ранние работы по этому вопросу.

Основные выводы статьи: газ практически полностью ионизован, кинетическая температура электронов и ядер лежит в пределах 10 —106 °К; основным механизмом нагрева являются взрывы галактик, а также диссипация энергии космических лучей через плазменные колебания; основной механизм охлаждения в настоящее время— не излучение, а адиабатическое охлаждение при общем космологическом расширении.

Подтверждением этих взглядов явилось обнаружение нейтрального водорода по поглощению линии Ьа (IS -*• 2Р) в спектре далекого квазара ЗС-9 (см. J. E. G u, В. А. Р е t e r s o n, Astrophys. J. 142,1634 (1965))*). Согласно данным авторов, поглощение соответствует плотности нейтрального водорода 6-10~34 г/ел*3 в период, когда общая плотность была в 27 раз больше современной, т. е. ~ 5-10~28 г/см3.

Доля нейтрального водорода (1 ~ 2)·10~ 7 от ионизованного согласуется с представлениями Гинзбурга и Озерного.

Рентгеновское излучение горячего ионизованного газа рассмотрено в работе:

G. В. F i е 1 d, R. С. е и г у, Astrophys. J. 140, 1002 (1964).

Сопоставление результатов с измерениями рентгеновского фона показывает, что температура газа не превышает (2 -Н 3) -106 °К. Новые измерения Фридмана имеются лишь в форме препринта, они мало меняют эту оценку. Необходимы измерения в области более длинных волн (40—100 А).

Отметим ряд работ, содержащих предложения, касающиеся возможностей дальнейшего исследования межгалактической среды.

В работе Н. С. Кардашева и Г. Б. Шоломицкого (Астрон. циркуляр № (1965)) отмечено, что при предполагаемой плотности электронов в ионизованном газе комптоновское рассеяние дает оптическую толщу порядка 1 для объектов с красным смещением = /0 = 6. К сожалению, комптоновское рассеяние спектрально неспецифично, доказать наличие такого рассеяния нелегко.

Интересное предложение выдвинули F. Т. H a d d o c k, D. \V. S с i a m a (Phys. Rev. Letts. 14 (25), 1007 (1965)). Свободные электроны в межгалактическом пространстве влияют на скорость распространения радиоволн. (В принципе они влияют и на скорость света, по влияние обратно пропорционально квадрату частоты волны.) Если квазар дает всплеск излучения одновременно на всех длинах волн, то к нам придет цуг волн растянутый, с отстающими низкими частотами. Это в принципе дает возможность найти концентрацию электронов. Переменность далекого источника СТА-102 (с красным смещением /0 — 1) обнаружил Г. Б. Ш о л о м и ц к и и {Астрон.

цирк. № 359, 5.3. 1966). Однако, по его расчетам, соотношение между длиной волны и периодом здесь не подходит для определения дисперсии радиоволн.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |
 

Похожие работы:

«Методы слепой обработки сигналов и их приложения в системах радиотехники и связи Москва Радио и связь 2003 УДК 621.396 Горячкин О.В. Методы слепой обработки сигналов и их приложения в системах радиотехники и связи. – М.: Радио и связь, 2003. – 230с.: ил. ISB 5-256-01712-8. Книга посвящена новому направлению цифровой обработки сигналов, известному как слепая обработка сигналов. Методы и алгоритмы слепой обработки сигналов находят свои приложения в системах связи, задачах цифровой обработки речи,...»

«4. В поэме Медный всадник А. С. Пушкин так описывает наводнение XXXV Турнир имени М. В. Ломоносова 30 сентября 2012 года 1824 года, характерное для Санкт-Петербурга: Конкурс по астрономии и наукам о Земле Из предложенных 7 заданий рекомендуется выбрать самые интересные Нева вздувалась и ревела, (1–2 задания для 8 класса и младше, 2–3 для 9–11 классов). Перечень Котлом клокоча и клубясь, вопросов в каждом задании можно использовать как план единого ответа, И вдруг, как зверь остервенясь, а можно...»

«РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ по дисциплине НАУКИ О ЗЕМЛЕ Для студентов I курса Направление подготовки 020400.62 Биология Профиль: Биоэкология, Ботаника, Общая биология, Физиология человека Квалификация (степень) Бакалавр Форма обучения Очная Обсуждено на заседании кафедры Составители: ботаники 2013 г. к.б.н., доцент Иванова С.А., Протокол № к.б.н., ассистент Зуева Л.В. Заведующий кафедрой С.М. Дементьева Тверь 2013 2. Пояснительная записка Цели дисциплины: Формирование теоретических знаний и...»

«Введение Часть I Глава 1 Глава 2 Глава 3 Глава 4 Глава 5 Глава 6 Глава 7 Глава 8 Глава 9 Глава 10 Часть II Глава 11 Глава 12 Глава 13 Глава 14 Глава 15 Глава 16 Глава 17 Глава 18 Глава 19 Часть III Глава 20 Глава 21 Глава 22 Глава 23 Глава 24 Глава 25 Глава 26 Глава 27 notes 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Михаил Бухар Популярно о микробиологии Памяти академика Георгия Константиновича Скрябина Предисловие к первому изданию Роль и прямое участие микроорганизмов в нашей жизни трудно переоценить. Они поистине...»

«КОРАН И СОВРЕМЕННАЯ НАУКА (Сборник статей) Сост. М. Якубович 1 Мусульманское Общество по Распространению Ислама Александрия Арабская Республика Египет Содержание Предисловие составителя Али-Заде А. Коран и достижения современной науки Харун Яхья. Откровения Корана о будущем Харун Яхья. Рождение человека Чудо Священного Корана в Буквах и Числах Мухаммед Айман Абдуллах и др. Некоторые чудодейственные стороны стороны Священного Корана относительно описания кучевых облаков Факты из астрономии и...»

«Annotation Эта книга – для тех, кто хочет больше всех знать. В энциклопедии собраны тысячи самых любопытных, удивительных и необычных фактов из самых разных областей человеческого знания: астрономии, физики, географии, биологии, медицины, истории, археологии, мифологии и искусства. Увлекательно изложенные, краткие и емкие статьи помогут эрудиту расширить свой кругозор и поразить знакомых уровнем своих познаний. Прочитав эту книгу, вы сможете сказать с уверенностью: теперь я знаю все! Анатолий...»

«38 Русский американец Редакция: ИхтиоСфера Солнечный окунь 121151, Москва, ул. Киевская д.21 Главный редактор: Комардин О.В. Редколлегия: Базилевский А.А. 56 Страничка архивариуса Бородин В.В. Голубой окунь Мурзин Н.В. Подарин А.В. Степанов А.Л. Издание является проектом Межрегиональной общественной организации Академия Собора 62 Аральское море Гибель и ©Использование любых статей и иллюстраций возможно только возрождение с письменного разрешения редакции, при этом ссылка на ИхтиоСферу...»

«Библиотека повара выпускается для того, чтобы помочь повару в его практической работе на производстве, повысить его квалификацию. В настоящем издании изложена технология приготовления 226 холодных блюд и закусок из мясопродуктов, домашней и дикой птицы, субпродуктов, рыбопродуктов, мясной и рыб ной гастрономии, грибов, свежей зелени, свежих, соленых и маринованных овощей, а также 35 соусов и приправ. Кроме того, в книге приведены некоторые сведения о ра бочем месте повара, необходимом инвентаре...»

«ПЯТЬ НЕРЕШЕННЫХ ПРОБЛЕМ НАУКИ Рисунки Сидни Харриса Уиггинс А., Уинн Ч. THE FIVE BIGGEST UNSOLVED PROBLEMS IN SCIENCE ARTHUR W. WIGGINS CHARLES M. WYNN With Cartoon Commentary by Sidney Harris John Wiley & Sons, Inc. Книга рассказывает о крупнейших проблемах астрономии, физики, химии, биологии и геологии, над которыми сейчас работают ученые. Авторы рассматривают открытия, приведшие к этим проблемам, знакомят с работой по их решению, обсуждают новые теории, в том числе теории струн, хаоса,...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.