«ВЕЛИКИЙ ВИБУХ» І РОЗШИРЮЄТЬСЯ ВСЕСВІТ

Ньютоновская Всесвіт впала замертво, а на її місці опинилася Всесвіт Ейнштейна. Ейнштейн не сперечався з науковим фактами, він підняв руку на аксіоми науки а наука не встояла перед його напором.

Б. Шоу

У 1916 р А. Ейнштейн опублікував основи загальної теорії відносності. Одна з головних її ідей полягає в тому, що матеріальні тіла, особливо великої маси, помітно викривляють простір. З-з цього, наприклад, промінь світла, що проходить поблизу Сонця, змінює початковий напрямок приблизно на 2 "від прямолінійного.

Уявімо собі тепер, що у всій спостерігається нами частини Всесвіту матерія рівномірно «розмазана» в просторі і в будь-якій його точці діють одні і ті ж закони. При деякій середньої щільності космічного речовини виділена обмежена частина Всесвіті не тольк викривить простір, але навіть замкне його «на себе». Всесвіт (точніше, виділена її частина) перетвориться в замкнутий світ, напомінающі звичайну сферу. Але тільки це буде чотиривимірна сфера, або гіперсфера, уявити собі яку ми, тривимірні істоти, не в змозі. Однак, мислячи за аналогією, можна легко розібратися в деяк властивості гіперсфери. Вона, як і звичайна сфера, має кінцевий обсяг містить в собі кінцеву масу речовини. Якщо в світовому просторі летіти весь час в одному напрямку, то через деякий число мільярдів років можна потрапити в вихідну точку.

Ідею про можливість замкнутості Всесвіту вперше висловив А. Ейнштейн. У 1922 р радянський математик А. А. Фрідман довів, що «замкнута Всесвіт» Ейнштейна ніяк не може бути статичною. У будь-якому випадку її простір або розширюється, або стискається з усім свої вмістом.

У 1929 році американський астроном Е. Хаббл відкрив чудову закономірність: лінії в спектрах переважної більшості галактик зміщені до червоного кінця, причому зсув тел тим більше, чим далі від нас знаходиться галактика. Це цікаве явище називається червоні зміщенням. Пояснивши червоне зміщення ефектом Доплера, тобто зміною довжини хвилі світла в зв'язку з рухом джерела, вчені прийшли до висновку про те, що відстань між нашою та іншими галактик безперервно збільшується. Звичайно, галактики не розлітаються в вс боки від нашої Галактики, яка не займає ніякого особливого поло ження в Метагалактиці, а відбувається взаємне видалення всіх галактик. Це означає, що спостерігач, що знаходиться в будь-який галактиці, міг би подібно до нас, виявити червоне зміщення, йому здавалося б, що від млостей видаляються всі галактики. Таким чином, Метагалактика нестаціонарна.

Відкриття розширення Метагалактики свідчить про те, що Метагалактика в минулому була не такою, як зараз, і інший стане в майбутньому, тобто Метагалактика еволюціонує.

По червоному зсуву визначені швидкості видалення галактик. У багатьох галактик вони дуже великі, співмірні зі швидкістю світла. Найбільш великими швидкостями, іноді перевищують 250 тис. Км / с, володію деякі квазари, що вважаються найбільш віддаленими від нас об'єктами Метагалактики.

Закон, згідно з яким червоний зсув (а значить, і швидкість віддалення галактик!) Зростає пропорційно відстані від галактик (закон Хаббла), можна записати у вигляді: V = НЯ У де V - променева скорост галактики; К - відстань до неї; Н - постійна Хаббла. За сучасними оцінками, значення Н укладено в межах:

Отже, спостерігається темп розширення Метагалактики такий, що галактики, розділені відстанню в 1 Мпк (3-10 19 км), віддаляються один від одного зі швидкістю від 50 до 100 км / с. Якщо швидкість видалення галактики відома, то таким чином можна обчислити расстояни до далеких галактик.

Отже, ми живемо в розширюється Метагалактиці. Це явище має свої особливості. Розширення Метагалактики проявляється тольк на рівні скупчень і сверхскоплений галактик, тобто систем, елементів яких є галактики. Інша особливість розширення Метагалактики полягає в тому, що не існує центру, від якого разбегаютс галактики.

Розширення Метагалактики - найграндіозніша з відомих в даний час явищ природи. Правильне його тлумачення має винятково велике світоглядне значення. Не випадково в поясненні причини цього явища різко проявилося корінна відмінність філософськи поглядів вчених. Деякі з них, ототожнюючи Метагалактику зі все Всесвіту, намагаються довести, що розширення Метагалактики підтверджує релігійне про надприродне, божественне походження Всесвіту. Однак у Всесвіті відомі природні процеси, які в минулому могли викликати спостерігається розширення. Цілком ймовірно, це вибухи. Їх масштаби вражають нас вже при вивченні окремих видів галактик. Можна уявити, що розширення Метагалактик також почалося з явища, нагадує колосальний вибух речовини володів величезною температурою і щільністю.

Так як Всесвіт розширюється, природно думати, що раніше вона була менше і колись весь простір було стисло в сверхплотную матеріальну точку. Це був момент так званої сингулярності, який рівняннями сучасної фізики не може бути описаний. З невідомих причин стався процес, подібний вибуху, і з тих пір Всесвіт початку «розширюватися». Процеси, що відбуваються при цьому, об'ясняютс теорією «гарячої» Всесвіту (табл. 11.1).

Таблиця 11.1

Умови після початку розширення Всесвіту

Час від початку 1, з

Щільність р, кг / м 3

Температура Т, К

-0

-1096

-Ю32

10 6

тисяча двадцять один

І) ' 3

10-4

10 17

10 12

1

10 9

10 10

10 ^

10 18

І) 3

У 1965 р американські вчені А. Пензиас і Р. Вілсон знайшли експериментальне підтвердження перебування Всесвіту в сверхплотном і гарячому стані, тобто реліктове випромінювання (табл. 11.2). Виявилося, чт космічний простір заповнене електромагнітними хвилями, які є посланцями тієї давньої епохи розвитку Всесвіту, коли ещ не було ніяких зірок, галактик, туманностей. Реліктове випромінювання пронизує весь простір, все галактики, воно бере участь в розширенні Метагалактики. Реліктове електромагнітне випромінювання знаходиться в радіодіапазоні з довжинами хвиль від 0,06 см до 60 см. Розподіл енергії схожий на спектр абсолютно чорного тіла з температурою 2,7 К. Щільність енергі реліктового випромінювання дорівнює 4-10 13 ерг / см 3 , максимум випромінювання припадає на 1,1 мм. При цьому саме випромінювання має характер деякого фону бо заповнює весь простір і абсолютно изотропно. Воно є свідком початкового стану Всесвіту - це світло, відірваний від зірок Дуже важливо, що, хоча его відкриття було зроблено випадково при вивченні космічних радіоперешкод, існування реліктового випромінювання було передбачене теоретиками. Одним з перших передбачив це випромінювання Дж. Гамов розробляючи теорію походження хімічних елементів, виникнувши в перші хвилини після «Великого Вибуху». Передбачення існування підпр реліктового випромінювання і виявлення його в космічному просторі -В ще один переконливий приклад пізнаваності світу і його закономірностей.

Таблиця 11.2

Параметри реліктового випромінювання, виявленого в 1965 р А. Пснзіасом і Р. Вільсоном

1

Діапазон довжин хвиль

Л = (0,06-60) см

2

Відповідає спектру абсолютно чорного тіла

Т = 2,7 К

3

щільність енергії

8 = 4-10 '* 3 ерг / см 3

4

максимум випромінювання

Я ", ах = 1.1 мм

У всіх розвинених динамічних космологічних моделях затверджується про розширення Всесвіту з деякого надщільного і надгарячої стану, званого сингулярним. Американський астрофізик Д. Гамов прийшов до концепції «Великого Вибуху» і гарячого Всесвіту на ранніх етапах її еволюції (табл. 11.3).

Аналіз проблем початковій стадії еволюції Всесвіту виявився можливим, спираючись на нові уявлення про природу вакууму. Космологічне рішення, отримане де сіттера для вакууму ~ е т ), показало, що експоненціальне розширення нестійкий: воно не може тривати необмежено довго. Через порівняно малий проміжок часу експоненціальне розширення припиняється, в вакуумі станься фазовий перехід, в процесі якого енергія вакууму переходить в звичайну речовину і кінетичну енергію розширення Всесвіту. «Большо Вибух» був 15-20 млрд років тому.

Відповідно до стандартної моделі гарячого Всесвіту надгуста матерія після «Великого Вибуху» почала розширюватися і поступово охолоджуватися У міру розширення відбулися фазові переходи, в результаті котори виділилися фізичні сили взаємодії матеріальних тіл. Пр експериментальних значеннях таких основних фізичних параметрів як щільність і температура ~ 10 96 кг / м 3 і Т - 10 32 До) на початково етапі розширення Всесвіту, відмінності між елементарними частинкам і чотирма типами фізичних взаємодій практично відсутні Вони починають проявлятися, коли зменшується температура і начінаетс диференціація матерії.

Таким чином, сучасні уявлення про історію виникнення нашої Метагалактики грунтуються на п'яти важливих експериментальні спостереження '.

  • 1. Дослідження спектральних ліній зірок показує, що Метагалактика в середньому володіє єдиним хімічним складом. Переважають водень і гелій.
  • 2. У спектрах елементів далеких галактик виявляється систематичне зміщення червоної частини. Величина цього зміщення зростає в міру віддалення галактик від спостерігача.
  • 3. Вимірювання радіохвиль, що приходять з космосу в сантиметровому і міліметровому діапазонах, вказують на те, що космічний простір рівномірно і изотропно заповнене слабким радіовипромінюванням Спектральна характеристика цього так званого фонового випромінювання відповідає випромінюванню абсолютно чорного тіла при температурі окол 2,7 градуса за Кельвіном.
  • 4. За астрономічними спостереженнями великомасштабне розподіл галактик відповідає постійної щільності маси, що становить за сучасними оцінками, але принаймні 0,3 баріону на кожен кубічний метр.
  • 5. Аналіз процесів радіоактивного розпаду в метеоритах показує, що деякі з цих компонентів повинні були виникнуть від 14 до 20 млрд років тому.
 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >