Книжный каталог

Расширение Пространства

Перейти в магазин

Сравнить цены

Описание

В новую книгу поэта вошли стихотворения, написанные за последние два года.

Сравнить Цены

Предложения интернет-магазинов
Тверская Е. Расширение пространства Тверская Е. Расширение пространства 149 р. chitai-gorod.ru В магазин >>
Расширение пространства. Художественные практики в городской среде. В 2 томах Расширение пространства. Художественные практики в городской среде. В 2 томах 2399 р. ozon.ru В магазин >>
Стеблева О. (сост.) Расширение пространства: художественные практики в городской среде (комплект из 2 книг) Стеблева О. (сост.) Расширение пространства: художественные практики в городской среде (комплект из 2 книг) 2414 р. chitai-gorod.ru В магазин >>
Д. И. Олейников История России. 1801-1917. Курс лекций. Учебник Д. И. Олейников История России. 1801-1917. Курс лекций. Учебник 1439 р. ozon.ru В магазин >>
Самат Галиев Творчество как механизм Самат Галиев Творчество как механизм 8 р. litres.ru В магазин >>
Конверт на кнопке Бюрократ -PK860 A4 гориз. расшир. пластик 0.18мм ассорти 5 шт./кор. Конверт на кнопке Бюрократ -PK860 A4 гориз. расшир. пластик 0.18мм ассорти 5 шт./кор. 200 р. citilink.ru В магазин >>
Конверт на кнопке Бюрократ -PK870 A4 вертик. расшир. пластик 0.18мм ассорти 5 шт./кор. Конверт на кнопке Бюрократ -PK870 A4 вертик. расшир. пластик 0.18мм ассорти 5 шт./кор. 160 р. citilink.ru В магазин >>

Статьи, обзоры книги, новости

Ученые измерили скорость расширения Вселенной

Ученые измерили скорость расширения Вселенной

Она равна 73.8 км/сек./мегапарсек. Итак, что значит это число?

В 1998 году, ученые открыли, что Вселенная не только расширяется, но делает это со все более увеличивающейся скоростью. Используя для вычислений яркость определенного типа звезд и сверхновых звезд, они смогли рассчитать точное значение ускорения Вселенное, которое происходит по мере ее роста. Естественно, это происходит очень и очень быстро. Представляем вашему вниманию краткое пояснение их открытия.

Так с какой скоростью расширяется Вселенная?

Вселенная расширяется со скоростью в 73.8 километров в секунду на каждые 3.26 миллионов световых лет, плюс-минус 2.4 километров , согласно исследованию, опубликованному в Astrophysical Journal.

Как это расшифровать?

Расширение пространства означает, что галактики удаляются от нас. Чем дальше они уходят, тем быстрей двигаются. Согласно этому уравнению, галактика, которая находится на расстоянии в 3.26 миллионов световых лет от нас - или на расстоянии в один мегапарсек - удаляется со скоростью в 73.8 километров в секунду. Галактика, на расстоянии в два мегапарсека, удаляется в два раза быстрее и так далее.

О чем это говорит нам?

"Это еще одно доказательство того, что Вселенная расширяется", - сказал Фил Плейт из журнала Discover. Некоторые теоретизировали, что наблюдаемые нами свидетельства расширения – всего лишь иллюзия, вызванная расположением нашей галактики в гигантской пустоте. Но беспрецедентная точность данных измерений, позволила отбросить так называемую "теорию пустоты". Теперь все силы можно направить на изучение того, что заставляет Вселенную расширяться.

Что думают ученые о расширении Вселенной?

Темная энергия. Такое название ученые дали той таинственной силе, которая заставляет Вселенную расширятся, вместо того, чтобы сжиматься под действием гравитационного притяжения. Понять эту "неизведанную и неуловимую силу отталкивания" - заветная цель астрофизиков.

Источник:

globalscience.ru

Расширение Вселенной

Расширение Вселенной

Грешно смеяться над больными людьми! Здоровых людей нет! - сказал и доказал Зигмунд Фрейд. Еще согласно Зигмунду Фрейду, человек говорит о том, чего ему не хватает: Tот, кому не хватает секса, говорит о сексе, голодный человек говорит о еде, человек, у которого нет денег, - о деньгах, а наши олигархи и банкиры говорят о морали.

Расширение Вселенной — воображаемый процесс почти однородного и почти изотропного расширения космического пространства после гипотетического появления Вселенной, в результате так называемого "Большого взрыва". Предполагается, что расширение Вселенной наблюдается в виде выполнения закона Хаббла. Теоретически явление было предсказано А. Фридманом на раннем этапе разработки общей теорией относительности из общефилософских соображений об однородности и изотропности Вселенной.

Прямыми доказательствами наличия расширения Вселенной физика в настоящий момент не располагает, а также ставит под сомнение соответствие природе модели "Большого взрыва", исторически (по ошибке) называемой теорией. Никто не измерял точное расстояние до удаленных галактик и не показал что оно постоянно увеличивается.

В конце ХХ века появились утверждения, что Вселенная не просто расширяется, а расширяется ускоренно. Такой вывод был сделан на основе наблюдения за спектрами сверхновых типа Ia. В действительности было обнаружено отклонение от закона Хаббла, что может говорить о его неточности или неверности (в рамках всей Вселенной).

Содержание История расширения Вселенной [ править ]

Если всё-таки представить рождение Вселенной, как это должен быть естественный процесс, Вселенная из сингулярности должна была достигнуть определённого размера, и остановиться в размере по виду того, что утомился свет (теория Ф. Цвики). Таким образом образовалась до селе существующая Вселенная, и значит расширение имело место быть. И, никакого расширения Вселенной при её максимально допустимом размере не может быть, а именно Вселенная не может быть больше чем размером примерно в 14 миллиардов световых лет, и всё что далее пытается проникнуть - обречено на физическую смерть. С точки зрения материальной материи, когда её настигнет физическая смерть, это достижение элементарной материей скорости света, когда при этих условиях всё материальное перестаёт существовать, и вся материя, как масса - переходит в энергию.

Следовательно, после Большого Взрыва, Вселенная достигла предельного размера и никакого расширения уже не может происходить. Но, ускорение расширения Вселенной осталось, что не надо путать со скоростью расширения Вселенной равной скорости света в момент Большого Взрыва. И, таким образом посредством ускорения расширения Вселенной выясняется, что всё материальное разлетается от точки взрыва, образно от центра Вселенной, и стремится к краю Вселенной, который выражается гипотетической можно сказать сферой, а именно горизонтом событий в 14 миллиардов лет.

Стоит отметить, что горизонт событий расстояние относительное, если для наблюдателя с Земли горизонт событий равен в среднем примерно 14 миллиардов лет, то, для наблюдателя в ином месте Вселенной горизонт событий может быть совершенно иным, как если бы наблюдать возле гипотетического края Вселенной, когда в одну сторону будет век, а в другую сторону 28 миллиардов лет. Такое относительное значение ознаменовано трехмерностью вселенского пространства, как это выражается для любого наблюдателя в трехмерном пространстве, с добавкой времени в материальном пространстве, посредством чего можно вычислить примерное расстояние, например, которое проходит свет за полученную единицу времени. И, это не значит, что Вселенная больше или меньше размером, как и будет присутствовать фиолетовое и красное смещение, что говорит не о расширении Вселенной, а расхождении вселенской материи от гипотетического места, как от предполагаемой точки взрыва и к тому же очень большого.

Посредством ускорения расширения Вселенной возникает парадокс, что всё материальное, что достигает скорости света при ускорении расширения Вселенной - исчезает из материального, в смысле переходит в энергию, которую можно осязать, как некое реликтовое излучение, что находится повсюду и от этого не скрыться в пространстве Вселенной. Таким образом, получая данные в виде излучения от некогда существовавшей материи, принимаем информацию о том, чего давно уже нет, и только в пределах 14 миллиардов лет. И, самое интересное, что с каждой секундой во вселенском масштабе меняется картина реликтового излучения, и это не говорит ничего о зарождении Вселенной, а говорит о гибели вселенской материи. Так в интенсивно энергетически выраженном микроволновом фоне или слабо выраженном этом фоне, или вовсе отсутствующем этом фоне, можно узнать, что некоторое время назад в этом месте определённая масса вселенской материи перестала существовать.

Таким образом существует стационарная Вселенная по космологической модели Фреда Хойла, Томаса Голда и Германна Бонди, заключающая в своих канонах ускорение расширения вселенской материи, и материя не может выйти за пределы стационарной Вселенной, чему будет противодействовать энергия Вселенной. Но, ускорением расширения Вселенной заложен последующий Большой Взрыв, который произойдёт тогда, когда последний атом вселенской материи перейдет в энергию, посредством достижения края Вселенной со скоростью света. Тогда исчезнет эффект Каземира и прочие силы, которые препятствует сжатию пространства Вселенной, и Вселенная схлопнется в сингулярность, после чего произойдет зарождение новой Вселенной из темной материи и энергии, у которых будет своя скорость света и своё ускорение расширения новой Вселенной, как и будет время жизни новой Вселенной.

Важно отметить, что в космологии существует ещё один парадокс, который касается размера стационарной Вселенной, расширяющейся вселенской материи, скорости света и ускорения расширения вселенской материи. Принципиально этот парадокс выражается тем, что:

Этому космологическому парадоксу уже не один десяток лет, и имеются сторонники и противники этого парадокса. И, судя по анархии вселенской материи во Вселенной, когда галактические кластеры движутся совершенно хаотично от края до края Вселенной, даже не возникает вопросов относительно этой космологической теории - да или нет. Потому, что присутствует красное смещение и фиолетовое смещение, и теоретики-космологи хоть как-то могут объяснить красное смещение, но, объяснить фиолетовое смещение у теоретиков-космологов не хватает сил. Вообще-то, эти смещения хорошо объяснял Нильс Бор, и даже рассказывал студентам байку о том, что при большой скорости красный сигнал светофора позеленеет, только не упоминал Бор, что надо превысить в этом случае скорость света. Но, чисто физически красное смещение говорит об удаляющемся объекте, а фиолетовое смещение говорит о приближающемся объекте, отмечал Нильс Бор, трактуя свою теорию ещё Эдвину Хабблу и Альберту Эйнштейну. После чего Альберт Эйнштейн отразил эффект Доплера в Теории Относительности при релятивистском движении, а Эдвин Хаббл открыл расширение вселенской материи.

Наличие относительного количества вселенской материи имеющей фиолетовое смещение, совершенно не принимается в расчёт и обоснование теоретической космологией, но, важно отметить, что эта материя есть. И, собственно, эта материя движется во Вселенной совершенно в разрез закону Хаббла. А, скорость движения этой противоположно двигающейся материи замедляется посредством ускорения расширения Вселенной. Естественно, что материя имеющая фиолетовое смещение, будет продолжать своё движение во Вселенной, как и приобретать красное смещение, до тех пор, покуда не достигнет скорости света, что может происходить не один десяток миллиардов лет или целую вечность. Что отвергает все выводы теоретиков-космологов о скором конце этой Вселенной или в ближайшие 14 миллиардов лет.

Расширение Вселенной и красное смещение [ править ]
  • Основная статья: Красное смещение

Вывод о наличии расширения Вселенной был сделан на основе интерпретации красного смещения в пользу эффекта Доплера. Но тогда физика еще ничего не знала ни о нейтрино, ни о фотон-нейтринных взаимодействиях. Гипотеза расширения Вселенной тогда казалась убедительной.

Но время шло. Физика все глубже и основательней изучала микромир. Было открыто огромное множество элементарных частиц, изучены их свойства. Затем как обобщение накопленных экспериментальных данных появилась полевая теория элементарных частиц, установившая электромагнитную природу вещества, в том числе и такой неуловимой частицы как нейтрино. Ну а поскольку (согласно классической электродинамике) электромагнитные поля между собой взаимодействуют - значит, будут взаимодействовать и фотон с нейтрино. Таким образом, фотон-нейтринные взаимодействия, игнорируемые стандартной моделью, ведут к образованию красного смещения в спектрах звезд удаленных галактик - что мы и наблюдаем.

Таким образом утверждать, что красное смещение является следствием расширения Вселенной, физика не может. - Красное смещение, допускающее неоднозначность толкования, не может рассматриваться физикой как доказательство расширения Вселенной.

Расширение Вселенной и "Большой взрыв" [ править ]
  • Основная статья: Большой взрыв

Физика отрицает возможность Большого взрыва в истории Вселенной, как события игнорирующего законы природы. Следовательно, выдуманный Большой взрыв не может быть причиной расширения Вселенной.

"Ускорение" расширения Вселенной [ править ]
  • Основная статья: Темная энергия

Физикой не установлено наличие темной энергии во Вселенной. Более того, физика отрицает темную энергию, как отдельную форму энергии (равно как и темную материю, как отдельную форму материи). Следовательно, физикой не установлено наличие физических сил расширяющих Вселенную.

Возьмем маленькую выдержку из Википедии: "Например, когда объём Вселенной удваивается, плотность барионной материи уменьшается вдвое, а плотность тёмной энергии остается почти неизменной (или точно неизменной — в варианте с космологической константой)". Из сказанного следует, что гипотетическая "темная" энергия будет противоречить закону сохранения энергии, поскольку при расширении Вселенной должна будет увеличиваться ее полная энергия - берущаяся из ничего. - Выдумать можно все что угодно, наблюдая в телескоп с большого расстояния за галактиками. Можно даже за это получить нобелевскую премию - но это ничего не изменит во Вселенной.

Расширение Вселенной и "Реликтовое излучение" [ править ]
  • Основная статья: Реликтовое излучение

Из наличия в природе фонового космического микроволнового излучения исторически (по ошибке) называемого "реликтовым излучением" никак не следует расширение Вселенной. Возникновение электромагнитного излучения вследствие расширения Вселенной будет идти с нарушением закона сохранения энергии и законов электромагнетизма. Утверждение что данное излучение возникло более 13 млрд. лет назад ничем не доказано - это всего лишь одно из предположений об источнике фонового космического микроволнового излучения.

В настоящее время полевая теория элементарных частиц установила один из природных источников фонового космического микроволнового излучения соответствующий законам природы: это взаимодействия элементарных частиц, например нейтрино. Релятивистские нейтрино, испускаемые звездами, в большинстве своем покидают галактики и сталкиваются с другими нейтрино. В результате такого столкновения в межгалактическом пространстве нейтрино переходят в возбужденные состояния. По истечении определенного времени частицы переходят в состояния с меньшей энергией с испусканием квантов электромагнитного излучения. Таким образом, должно наблюдаться электромагнитное излучение (судя по величине массы покоя нейтрино - в том числе и микроволновое) исходящее со всех областей пространства, даже из тех, где нет звезд. Но закон сохранения энергии, как и законы электромагнетизма при этом выполняются. Наиболее интенсивным излучение будет исходить из галактик, где сосредоточены источники нейтрино - звезды. Таким образом, наиболее интенсивным для земного наблюдателя должно быть излучение, исходящее из пространства окружающего млечный путь.

Таким образом, фоновое космическое микроволновое излучение исторически (по ошибке) называемое "реликтовым излучением" не является доказательством расширения Вселенной.

Итог [ править ]

Доказательства расширения Вселенной физика не установила. Имеется несколько косвенных данных, интерпретируемых сторонниками гипотезы Большого взрыва, как подтверждающие наличие расширения Вселенной, но физика показала несостоятельность этих аргументов. - Надо искать научные ответы на загадки природы, а не заниматься сочинительством сказок.

Владимир Горунович ([1] и [2])/Vladimir Gorunovich [3]

См. также [ править ]
  • Последнее изменение этой страницы: 10:30, 23 апреля 2017.
  • Содержимое доступно по лицензии Викизнание:License (если не указано иное).
  • Политика конфиденциальности
  • Описание Викизнание
  • Отказ от ответственности

  • Адрес для юридически значимых сообщений электронной почты: wz-jure@

Источник:

www.wikiznanie.ru

РАСШИРЕНИЕ ПРОСТРАНСТВА

РАСШИРЕНИЕ ПРОСТРАНСТВА.

Существующее представление о расширении пространства, как о расширении «пустоты в пустоту», желательно заменить гипотезой, компоненты которой имели реальный физический смысл. В системе с материальным пространством немедленно напрашивается предположение: поле спонтанно, с определенной вероятностью, производит новые частицы пространства, которые из-за эффекта взаимного отталкивания увеличивают его объем. Но, поскольку увеличение объема бесконечной Вселенной физически малопонятно, равноправным будет и другое предположение - появление новых частиц пространства приведет к увеличению его внутреннего давления и плотности.

Давно и хорошо известно, что расширение пространства не затрагивает вещество, не сказывается на взаимном расположении звезд и планет и выражается только в разлете галактик. Это, как правило, объясняется гравитационным взаимодействием между объектами, но полной ясности в этом нет. Гравитационное взаимодействие между галактиками действительно ничтожно (10 дин и менее), но и между звездами оно немногим больше (10 дин), хотя разлету они не подвержены. И в атоме притяжение электрона к ядру незначительно (10 дин), однако вещество в пространстве стабильно.

В системе с физическим пространством расширение пространства будет выглядеть иначе. Прежде всего, вследствие сравнительно больших размеров частиц-планков пространство не проникает в вещество; оно лишь вмещает вещество и только. Новые частицы, возможно, возникают и в веществе, но они немедленно выдавливаются из него. Появление новых планков в веществе означало бы перевод атомных электронов в другое энергетическое состояние, увеличение межатомных расстояний в кристаллах и межмолекулярных расстояний в твердых телах и газах. В планетных и звездных системах расширению внутреннего пространства противодействует огромная кинетическая энергия их орбитального движения. В целом же расширение пространства внутри связных систем каждый раз означает перевод их в другое энергетическое состояние, чему противодействуют мощные силы связи между их компонентами, в сравнении, с которыми энергия отталкивания планков незначительна. Это - фундаментально, так как в противном случае в веществе и других связных системах нарушались бы все законы сохранения. Расширение пространства между галактиками оказывается возможным потому, что из-за их хаотического движения у них отсутствует главный фактор, препятствующий расширению - орбитальный момент. Аналогичным образом и воображаемые звезды, свободно плавающие в пространстве, даже при обычных расстояниях ( 1 звезда на кубический парсек) могли бы взаимно удаляться.

Разбегание галактик возбуждает проблему трудную для исследования. Расстояния между ними увеличиваются вследствие увеличения объема вмещающего их пространства, в то время как сами галактики находятся в квазистабильном состоянии и в некоторой воображаемой «вселенской» системе остаются в покое. В такой системе кинетическая энергия их разлета равна нулю, релятивистское приращение массы отсутствует, а скорость разлета, определяемая по красному смещению, может быть любой, вплоть до бесконечной. Возникает немыслимое для современной физики движение без энергии, но это лишь кажущееся явление; в этом процессе энергия поля в неявной форме расходуется на образование пространства.

Каков темп расширения пространства, понимаемый как увеличение числа образующих его частиц? Если, отложив пока вопрос о достоверности значений, принять энергию планка около 50 электрон-вольт, а его размер (собственную длину волны) - соответственно 2,5*10 см и сравнить это с постоянной Хаббла для разлетающихся галактик (75 км/сек/мегапарсек), можно вычислить, что на длине 1 мегапарсек (3*10 км) каждую секунду образуется 3*10 новых планков.

При исследовании разлета галактик по красному смещению света в расширяющемся физическом пространстве возникают два равноценных варианта истолкования результатов, подлежащие дальнейшему изучению. В первом случае на пути движения света образуются новые частицы, причем не происходит никакого уплотнения среды, так как необходимое им пространство частицы приносят с собой. Длина пробега за время движения света между объектами увеличивается и красное смещение представляет обычный эффект Допплера. Это объяснение, казавшееся неудовлетворительным уже в системе с пустым пространством, при наличии материального пространства приводит к двум новым сложностям. Пространство теперь расширяется внутрь, «в себя», а размерность длины, казавшаяся такой простой и ясной, становится глубокой физической тайной. В этом нет чего-то физически недопустимого, но в положении, когда свет является единственным источником информации, это предположение нельзя проверить исходя из свойств самого света. Для проверки такой гипотезы можно предложить только следующий полуфантастический эксперимент. Надо взять две галактики с красным смещением, лежащие в картинной плоскости и измерить угол между ними. Если через некоторое время (миллионы лет?) этот угол увеличится, - это будет прямым доказательством расширения пространства путем увеличения его геометрического объема и расстояний между объектами.

В другом случае, с увеличением числа новых частиц пространство уплотняется и свет движется в постепенно уплотняющейся среде. В земных условиях при движении света в прозрачном веществе его скорость уменьшается. В физическом пространстве будет присутствовать постоянный фактор - энергия планков, с которыми в процессе своего распространения взаимодействует свет, но увеличивается число актов взаимодействия. Выход находится в увеличении времени взаимодействия света с частицами пространства, а это выражается в снижении частоты света, то есть в его смещении в красную сторону. В обычном понимании дело представляется так, как будто свет на своем пути затрачивает лишнее время на расталкивание вновь возникающих частиц. Но это лишь условная аналогия; сам физический процесс имеет сложный квантовый характер. Справедливость этого подхода выясняется немедленно, как только физическое пространство подтвердится (или не подтвердится) в эксперименте и энергия планка будет измерена. В самом же выводе об уплотнении пространства нет чего-то физически немыслимого. Выше уже указывалось на то, что в процессе эволюции Вселенной именно пространство примет всю содержащуюся в ней энергию, а это не может произойти без его утяжеления.

Изложенный материал трудно поддается практическому осознанию, но все, это, по-видимому, придется принять. Одновременно надо осмыслить еще один вывод, вытекающий из квазистабильного состояния галактик. Галактики приходили во вращательное движение в процессе гравитационного сжатия, однако вращение более крупных структур, объединяющих галактики, следует «остановить». В иерархии космических объектов крупномасштабная структура Вселенной должна быть однородной, а вещество - неподвижным.

Источник:

studbooks.net

Расширение пространства

Астрономия Тестирование онлайн

материал из книги Стивена Хокинга и Леонарда Млодинова "Кратчайшая история времени"

Эффект Доплера

В 1920-е годы, когда астрономы начали изучать спектры звезд в других галактиках, было обнаружено нечто очень интересное: это оказались те же самые характерные наборы отсутствующих цветов, что и у звезд в нашей собственной галактике, но все они были смещены к красному концу спектра, причем в одинаковой пропорции. Физикам смещение цвета или частоты известно как эффект Доплера.

Мы все знакомы с тем, как это явление воздействует на звук. Прислушайтесь к звуку проезжающего мимо вас автомобиля. Когда он приближается, звук его двигателя или гудка кажется выше, а когда машина уже проехала мимо и стала удаляться, звук понижается. Полицейский автомобиль, едущий к нам со скоростью сто километров в час, развивает примерно десятую долю скорости звука. Звук его сирены представляет собой волну, чередование гребней и впадин. Напомним, что расстояние между ближайшими гребнями (или впадинами) называется длиной волны. Чем меньше длина волны, тем большее число колебаний достигает нашего уха каждую секунду и тем выше тон, или частота, звука.

Эффект Доплера вызван тем, что приближающийся автомобиль, испуская каждый следующий гребень звуковой волны, будет находиться все ближе к нам, и в результате расстояния между гребнями окажутся меньше, чем если бы машина стояла на месте. Это означает, что длины приходящих к нам волн становятся меньше, а их частота – выше. И наоборот, если автомобиль удаляется, длина улавливаемых нами волн становится больше, а их частота – ниже. И чем быстрее перемещается автомобиль, тем сильнее проявляется эффект Доплера, что позволяет использовать его для измерения скорости.

Когда источник, испускающий волны, движется по направлению к наблюдателю, длина волн уменьшается. При удалении источника она, напротив, увеличивается. Это и называют эффектом Доплера.

Свет и радиоволны ведут себя подобным же образом. Полиция использует эффект Доплера для определения скорости автомобилей путем измерения длины волны отраженного от них радиосигнала. Свет представляет собой колебания, или волны, электромагнитного поля. Длина волны видимого света чрезвычайно мала – от сорока до восьмидесяти миллионных долей метра. Человеческий глаз воспринимает световые волны разной длины как различные цвета, причем наибольшую длину имеют волны, соответствующие красному концу спектра, а наименьшую – относящиеся к синему концу. Теперь представьте себе источник света, находящийся на постоянном расстоянии от нас, например звезду, испускающую световые волны определенной длины. Длина регистрируемых волн будет такой же, как у испускаемых. Но предположим теперь, что источник света начал отдаляться от нас. Как и в случае со звуком, это приведет к увеличению длины волны света, а значит, спектр сместится в сторону красного конца.

Расширение Вселенной

Доказав существование других галактик, Хаббл в последующие годы занимался определением расстояний до них и наблюдением их спектров. В то время многие предполагали, что галактики движутся беспорядочно, и ожидали, что число спектров, смещенных в синюю сторону, будет примерно таким же, как число смещенных в красную. Поэтому полной неожиданностью стало открытие того, что спектры большинства галактик демонстрируют красное смещение – почти все звездные системы удаляются от нас! Еще более удивительным оказался факт, обнаруженный Хабблом и обнародованный в 1929 году: величина красного смещения галактик не случайна, а прямо пропорциональна их удаленности от нас. Другими словами, чем дальше от нас галактика, тем быстрее она удаляется! Отсюда вытекало, что Вселенная не может быть статичной, неизменной в размерах, как считалось ранее. В действительности она расширяется: расстояние между галактиками постоянно растет.

Осознание того, что Вселенная расширяется, произвело настоящую революцию в умах, одну из величайших в двадцатом столетии. Когда оглядываешься назад, может показаться удивительным, что никто не додумался до этого раньше. Ньютон и другие великие умы должны были понять, что статическая Вселенная была бы нестабильна. Даже если в некоторый момент она оказалась бы неподвижной, взаимное притяжение звезд и галактик быстро привело бы к ее сжатию. Даже если бы Вселенная относительно медленно расширялась, гравитация в конечном счете положила бы конец ее расширению и вызвала бы сжатие. Однако, если скорость расширения Вселенной больше некоторой критической отметки, гравитация никогда не сможет его остановить и Вселенная продолжит расширяться вечно.

Здесь просматривается отдаленное сходство с ракетой, поднимающейся с поверхности Земли. При относительно низкой скорости тяготение в конце концов остановит ракету и она начнет падать на Землю. С другой стороны, если скорость ракеты выше критической (больше 11,2 километра в секунду), тяготение не может удержать ее и она навсегда покидает Землю.

В 1965 году два американских физика, Арно Пензиас и Роберт Вильсон из «Белл телефон лабораторис» в Нью-Джерси, отлаживали очень чувствительный микроволновый приемник. (Микроволнами называют излучение с длиной волны около сантиметра.) Пензиаса и Вильсона беспокоило, что приемник регистрировал больший уровень шума, чем ожидалось. Они обнаружили на антенне птичий помет и устранили другие потенциальные причины сбоев, но скоро исчерпали все возможные источники помех. Шум отличался тем, что регистрировался круглые сутки в течение всего года независимо от вращения Земли вокруг своей оси и ее обращения вокруг Солнца. Так как движение Земли направляло приемник в различные сектора космоса, Пензиас и Вильсон заключили, что шум приходит из-за пределов Солнечной системы и даже из-за пределов Галактики. Казалось, он шел в равной мере со всех сторон космоса. Теперь мы знаем, что, куда бы ни был направлен приемник, этот шум остается постоянным, не считая ничтожно малых вариаций. Так Пензиас и Вильсон случайно наткнулись на поразительный пример о том, что Вселенная одинакова во всех направлениях.

Каково происхождение этого космического фонового шума? Примерно в то же время, когда Пензиас и Вильсон исследовали загадочный шум в приемнике, два американских физика из Принстонского университета, Боб Дик и Джим Пиблс, тоже заинтересовались микроволнами. Они изучали предположение Георгия (Джорджа) Гамова о том, что на ранних стадиях развития Вселенная была очень плотной и добела раскаленной. Дик и Пиблс полагали, что если это правда, то мы должны иметь возможность наблюдать свечение ранней Вселенной, поскольку свет от очень далеких областей нашего мира приходит к нам только сейчас. Однако вследствие расширения Вселенной этот свет должен быть столь сильно смещен в красный конец спектра, что превратится из видимого излучения в микроволновое. Дик и Пиблс как раз готовились к поискам этого излучения, когда Пензиас и Вильсон, услышав об их работе, поняли, что уже нашли его. За эту находку Пензиас и Вильсон были в 1978 году удостоены Нобелевской премии (что кажется несколько несправедливым в отношении Дика и Пиблса, не говоря уже о Гамове).

На первый взгляд тот факт, что Вселенная выглядит одинаково в любом направлении, свидетельствует о том, что мы занимаем в ней какое-то особенное место. В частности, может показаться, что раз все галактики удаляются от нас, то мы должны находиться в центре Вселенной. Есть, однако, другое объяснение этого феномена: Вселенная может выглядеть одинаково во всех направлениях также и при взгляде из любой другой галактики.

Все галактики удаляются друг от друга. Это напоминает расползание цветных пятен на поверхности надуваемого воздушного шара. С ростом размеров шара увеличиваются и расстояния между любыми двумя пятнами, но при этом ни одно из пятен нельзя считать центром расширения. Более того, если радиус воздушного шара постоянно растет, то чем дальше друг от друга находятся пятна на его поверхности, тем быстрее они будут удаляться при расширении. Допустим, что радиус воздушного шара удваивается каждую секунду. Тогда два пятна, разделенные первоначально расстоянием в один сантиметр, через секунду окажутся уже на расстоянии двух сантиметров друг от друга (если измерять вдоль поверхности воздушного шара), так что их относительная скорость составит один сантиметр в секунду. С другой стороны, пара пятен, которые были отделены десятью сантиметрами, через секунду после начала расширения разойдутся на двадцать сантиметров, так что их относительная скорость будет десять сантиметров в секунду. Скорость, с которой любые две галактики удаляются друг от друга, пропорциональна расстоянию между ними. Тем самым красное смещение галактики должно быть прямо пропорционально ее удаленности от нас – это та самая зависимость, которую позднее обнаружил Хаббл. Российскому физику и математику Александру Фридману в 1922 году удалось предложить удачную модель и предвосхитить результаты наблюдений Хаббла, его работа оставалась почти неизвестной на Западе, пока в 1935 году аналогичная модель не была предложена американским физиком Говардом Робертсоном и британским математиком Артуром Уокером уже по следам открытого Хабблом расширения Вселенной.

Вследствие расширения Вселенной галактики удаляются друг от друга. С течением времени расстояние между далекими звездными островами увеличивается сильнее, чем между близкими галактиками, подобно тому как это происходит с пятнами на раздувающемся воздушном шаре. Поэтому наблюдателю из любой галактики скорость удаления другой галактики кажется тем больше, чем дальше она расположена.

Три типа расширения Вселенной

Первый класс решений (тот, который нашел Фридман) предполагает, что расширение Вселенной происходит достаточно медленно, так что притяжение между галактиками постепенно замедляет и в конечном счете останавливает его. После этого галактики начинают сближаться, а Вселенная – сжиматься. В соответствии со вторым классом решений Вселенная расширяется настолько быстро, что гравитация лишь немного замедлит разбегание галактик, но никогда не сможет остановить его. Наконец, есть третье решение, согласно которому Вселенная расширяется как раз с такой скоростью, чтобы только избежать схлопывания. Со временем скорость разлета галактик становится все меньше и меньше, но никогда не достигает нуля.

Удивительная особенность первой модели Фридмана – то, что в ней Вселенная не бесконечна в пространстве, но при этом нигде в пространстве нет никаких границ. Гравитация настолько сильна, что пространство свернуто и замыкается на себя. Это до некоторой степени схоже с поверхностью Земли, которая тоже конечна, но не имеет границ. Если двигаться по поверхности Земли в определенном направлении, то никогда не натолкнешься на непреодолимый барьер или край света, но в конце концов вернешься туда, откуда начал путь. В первой модели Фридмана пространство устроено точно так же, но в трех измерениях, а не в двух, как в случае поверхности Земли. Идея о том, что можно обогнуть Вселенную и вернуться к исходной точке, хороша для научной фантастики, но не имеет практического значения, поскольку, как можно доказать, Вселенная сожмется в точку прежде, чем путешественник вернется в к началу своего пути. Вселенная настолько велика, что нужно двигаться быстрее света, чтобы успеть закончить странствие там, где вы его начали, а такие скорости запрещены (теорией относительности). Во второй модели Фридмана пространство также искривлено, но иным образом. И только в третьей модели крупномасштабная геометрия Вселенной плоская (хотя пространство искривляется в окрестности массивных тел).

Какая из моделей Фридмана описывает нашу Вселенную? Остановится ли когда-нибудь расширение Вселенной, и сменится ли оно сжатием, или Вселенная будет расширяться вечно?

Оказалось, что ответить на этот вопрос труднее, чем поначалу представлялось ученым. Его решение зависит главным образом от двух вещей – наблюдаемой ныне скорости расширения Вселенной и ее сегодняшней средней плотности (количества материи, приходящегося на единицу объема пространства). Чем выше текущая скорость расширения, тем большая гравитация, а значит, и плотность вещества, требуется, чтобы остановить расширение. Если средняя плотность выше некоторого критического значения (определяемого скоростью расширения), то гравитационное притяжение материи сможет остановить расширение Вселенной и заставить ее сжиматься. Такое поведение Вселенной отвечает первой модели Фридмана. Если средняя плотность меньше критического значения, тогда гравитационное притяжение не остановит расширения и Вселенная будет расширяться вечно – как во второй фридмановской модели. Наконец, если средняя плотность Вселенной в точности равна критическому значению, расширение Вселенной будет вечно замедляться, все ближе подходя к статическому состоянию, но никогда не достигая его. Этот сценарий соответствует третьей модели Фридмана.

Так какая же модель верна? Мы можем определить нынешние темпы расширения Вселенной, если измерим скорость удаления от нас других галактик, используя эффект Доплера. Это можно сделать очень точно. Однако расстояния до галактик известны не очень хорошо, поскольку мы можем измерять их только косвенно. Поэтому нам известно лишь то, что скорость расширения Вселенной составляет от 5 до 10% за миллиард лет. Еще более расплывчаты наши знания о нынешней средней плотности Вселенной. Так, если мы сложим массы всех видимых звезд в нашей и других галактиках, сумма будет меньше сотой доли того, что требуется для остановки расширения Вселенной, даже при самой низкой оценке скорости расширения.

Но это далеко не все. Наша и другие галактики должны содержать большое количество некой «темной материи», которую мы не можем наблюдать непосредственно, но о существовании которой мы знаем благодаря ее гравитационному воздействию на орбиты звезд в галактиках. Возможно, лучшим свидетельством существования темной материи являются орбиты звезд на периферии спиральных галактик, подобных Млечному Пути. Эти звезды обращаются вокруг своих галактик слишком быстро, чтобы их могло удерживать на орбите притяжение одних только видимых звезд галактики. Кроме того, большинство галактик входят в состав скоплений, и мы можем аналогичным образом сделать вывод о присутствии темной материи между галактиками в этих скоплениях по ее влиянию на движение галактик. Фактически количество темной материи во Вселенной значительно превышает количество обычного вещества. Если учесть всю темную материю, мы получим приблизительно десятую часть от той массы, которая необходима для остановки расширения.

Нельзя, однако, исключать существования других, еще не известных нам форм материи, распределенных почти равномерно повсюду во Вселенной, что могло бы повысить ее среднюю плотность. Например, существуют элементарные частицы, называемые нейтрино, которые очень слабо взаимодействуют с веществом и которые чрезвычайно трудно обнаружить.

За последние несколько лет разные группы исследователей изучали мельчайшую рябь того микроволнового фона, который обнаружили Пензиас и Вильсон. Размер этой ряби может служить индикатором крупномасштабной структуры Вселенной. Ее характер, похоже, указывает, что Вселенная все-таки плоская (как в третьей модели Фридмана)! Но поскольку суммарного количества обычной и темной материи для этого недостаточно, физики постулировали существование другой, пока не обнаруженной, субстанции – темной энергии.

И словно для того, чтобы еще больше усложнить проблему, недавние наблюдения показали, что расширение Вселенной не замедляется, а ускоряется. Вопреки всем моделям Фридмана! Это очень странно, поскольку присутствие в пространстве вещества – высокой или низкой плотности – может только замедлять расширение. Ведь гравитация всегда действует как сила притяжения. Ускорение космологического расширения – это все равно что бомба, которая собирает, а не рассеивает энергию после взрыва. Какая сила ответственна за ускоряющееся расширение космоса? Ни у кого нет надежного ответа на этот вопрос. Однако, возможно, Эйнштейн все-таки был прав, когда ввел в свои уравнения космологическую постоянную (и соответствующий ей эффект антигравитации).

Ошибка Эйнштейна

Расширение Вселенной могло быть предсказано в любой момент в девятнадцатом или восемнадцатом веке и даже в конце семнадцатого столетия. Однако вера в статическую Вселенную была столь сильна, что заблуждение сохраняло власть над умами до начала двадцатого столетия. Даже Эйнштейн был настолько уверен в статичности Вселенной, что в 1915 году внес специальную поправку в общую теорию относительности, искусственно добавив в уравнения особый член, получивший название космологической постоянной, который обеспечивал статичность Вселенной.

Космологическая постоянная проявлялась как действие некой новой силы – «антигравитации», которая, в отличие от других сил, не имела никакого определенного источника, а просто была неотъемлемым свойством, присущим самой ткани пространства-времени. Под влиянием этой силы пространство-время обнаруживало врожденную тенденцию к расширению. Подбирая величину космологической постоянной, Эйнштейн мог варьировать силу данной тенденции. С ее помощью он сумел в точности уравновесить взаимное притяжение всей существующей материи и получить в результате статическую Вселенную.

Позже Эйнштейн отверг идею космологической постоянной, признав ее своей «самой большой ошибкой». Как мы скоро убедимся, сегодня есть причины полагать, что в конце концов Эйнштейн мог все же быть прав, вводя космологическую постоянную. Но Эйнштейна, должно быть, более всего удручало то, что он позволил своей вере в неподвижную Вселенную перечеркнуть вывод о том, что Вселенная должна расширяться, предсказанный его же собственной теорией. Кажется, только один человек разглядел это следствие общей теории относительности и принял его всерьез. Пока Эйнштейн и другие физики искали, как избежать нестатичности Вселенной, российский физик и математик Александр Фридман, наоборот, настаивал на том, что она расширяется.

Фридман сделал относительно Вселенной два очень простых предположения: что она одинаково выглядит, в каком бы направлении мы ни смотрели, и что данное положение верно, независимо от того, из какой точки Вселенной мы смотрим. Опираясь на эти две идеи и решив уравнения общей теории относительности, он доказал, что Вселенная не может быть статической. Таким образом, в 1922 году, за несколько лет до открытия Эдвина Хаббла, Фридман в точности предсказал расширение Вселенной!

Столетия назад христианская церковь признала бы его еретическим, так как церковная доктрина постулировала, что мы занимаем особое место в центре мироздания. Но сегодня мы принимаем это предположение Фридмана по едва ли не противоположной причине, из своего рода скромности: нам показалось бы совершенно удивительным, если бы Вселенная выглядела одинаково во всех направлениях только для нас, но не для других наблюдателей во Вселенной!

Источник:

fizmat.by

Расширение Пространства в городе Чебоксары

В этом каталоге вы имеете возможность найти Расширение Пространства по разумной цене, сравнить цены, а также посмотреть прочие книги в группе товаров Художественная литература. Ознакомиться с свойствами, ценами и рецензиями товара. Транспортировка выполняется в любой населённый пункт России, например: Чебоксары, Тюмень, Нижний Новгород.