Тема 1- Вселенная, ее происхождение и представление

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

По дисциплине «Компьютерная геометрия и графика»

Лекция1

Тема 1- Вселенная, ее происхождение и представление

Содержание: Теория взрыва. Модель вселенной. Многомерность. Объекты вселенной. Человек и окружающая среда. Зрение. Интеллект объекта.

Вселенная – огромное конечное пространство в бесконечности, наполненное объектами. Вселенная многомерна в трехмерном пространстве и обладает огромным количеством свойств (геометрических, физических, химических), которые образуют объекты вселенной.

Вселенных в бесконечном всемирном пространстве может быть много.

Образование вселенной.

Согласно теории Большого взрыва, Вселенная в момент образования была в чрезвычайно плотном и горячем состоянии, называемом космологической сингулярностью.

Краткая история развития Вселенной

Сотворение мира     Будущее мира

Эта модель лишь иллюстрирует процесс всеобщего расширения нашего трехмерного пространства. Две любые точки раздувающейся сферы убегают друг от друга, причем чем более они удалены, тем выше скорость разлетания

Карта температуры реликтового излучения, полученная спутниками "COBE" (США) и "Реликт-1" (Россия). Вариации температуры от точки к точке не превышают одной десятитысячной градуса Кельвина

Остатки сверхновой NGC 6995 - это горячий светящийся газ, образовавшийся после взрыва звезды 20-30 тысяч лет назад. Подобные взрывы 10-14 млрд. лет назад активно обогащали пространство тяжелыми элементами из которых впоследствии образовывались планеты и звезды следующего поколения.

Краткая история Вселенной

Это изображение описывает развитие Вселенной со времени Большого взрыва, до "наших" дней. От появления элементарных частиц и атомов, до современных галактик и планет.

Подробные пояснения к изображению см. внизу.

Мир, рожденный из "ничего"

Участок неба с наиболее древними звездами нашей Галактики - Млечного Пути. Эти слабосветящиеся белые карлики имеют возраст 10-12 млрд. лет и однозначно указывают на то, что наша Галактика родилась примерно через миллиард лет после Большого взрыва. Таким образом, космический телескоп "Хаббл" позволил независимым от космогонического расширения способом определить возраст нашей Вселенной.

Активная газовая туманность, обнаруженная телескопом "Хаббл" в соседней галактике NGC 604. В этой гигантской газовой туманности уже родились тысячи звезд, и процесс их образования продолжается. Ее диаметр 1300 световых лет.

1 - Пульсирующая модель Вселенной, период расширения - период сжатия. 2 - Вселенная со строго подогнанной средней плотностью, в точности равной критической. Расширение все время замедляется. 3 - Равномерно расширяющаяся по инерции Вселенная. 4 - Мир, расширяющийся со все большей скоростью. Доминирующая модель в наше время.

Мир, рожденный из "ничего"

Будущее мира     Разнообразие

Чем дальше от Земли находится та или иная галактика, тем выше скорость ее удаления от нас и, соответственно, тем сильнее смещены к красному концу линии ее спектра.

На фотографии «Хаббла», хорошо виден «конвейер», перекачивающий вещество между двумя галактиками. Эти галактики - NGC 1410 (слева) и NGC 1409 (справа) - сильно пострадали при столкновении, которое произошло 100 млн. лет назад.

Последовательность из четырех изображений показывает слияние двух черных дыр и галактик, в центрах которых они находятся. Несколько сот миллионов лет они вращаются вокруг их общего центра, прежде чем образовать единую черную дыру. Такое слияние должно, как ожидается, сопровождаться интенсивным излучением гравитационных волн. Среднее изображение - реальное столкновение галактик.

Используя компьютеры, ученые моделируют различные варианты столкновения галактик. На верхнем изображении галактики уже сблизились, но расстояние между ними еще велико и гравитационное взаимодействие еще не исказило их форму. На нижнем - галактики уже столкнулись. Сильно искореженные центральные области довольно быстро сольются в единую галактику.

Частный случай

Устройство глаза

В 1951 г. Энди Мюллер предложил субтрактивную систему CMYK (сине-зелёный, пурпурный, жёлтый, чёрный), которая имела преимущества в полиграфии и цветной фотографии, и потому быстро «прижилась».

Цвет Диапазон длин волн, нм  Диапазон частот, ТГц Диапазон энергии фотонов, эВ

Красный 625—740                    480—405                        1,68—1,98

Оранжевый 590—625                    510—480                        1,98—2,10

Жёлтый 565—590                     530—510             2,10—2,19

Зелёный 500—565                     600—530             2,19—2,48

Голубой 485—500                     620—600             2,48—2,56

Синий      440—485                         680—620            2,56—2,82

Фиолетовый 380—440                         790—680                 2,82—3,26

Рецепторы сетчатки глаза

Число палочек (черно-белое восприятие) – 120 млн.

Число колбочек (красный, зеленый, синий) – 27 млн.

Все рецепторы подсоединены к слепому пятну, где происходить обработка информации изображения, сжимается и от слепого пятна поступает в головной мозг по 1 млн. нервных волокон.

Чувствительность глаза к освещению