Създадено: 25.10.2013 г., 10010 46
„Той създаде земята със силата Си, утвърди света с мъдростта Си и с разума Си разпростря небесата"
Еремия 10:12
В развитието на науката много учени започнаха да търсят начин да изключат Бог от своите възгледи като Първопричина на Вселената. В резултат на това се появиха много различни теории за произхода на Вселената, както и за появата и развитието на живите организми. Най-популярните от тях са теорията за "Големия взрив" и теорията за "еволюцията". В процеса на обосноваване на теорията за Големия взрив е създадена една от основните теории на еволюционистите - Разширяващата се Вселена. Тази теория предполага, че има разширяване на космическото пространство в мащаба на Вселената, което се наблюдава поради постепенното отделяне на галактиките една от друга.
Нека да разгледаме аргументите, с които някои учени се опитват да докажат тази теория. Учените еволюционисти, по-специално Стивън Хокинг, смятат, че разширяващата се Вселена е резултат от Големия взрив и че след експлозията е имало бързо разширяване на Вселената, а след това се е забавило и сега това разширение е бавно, но този процес продължава . Те аргументират това, като измерват скоростта на други галактики, отдалечаващи се от нашата галактика, използвайки ефекта на Доплер, а също и с факта, че знаят скоростта като процент, за което Стивън Хокинг казва: „Следователно, ние знаем само, че скоростта на разширяване на Вселената е от 5 до 10 % на милиард години. (С. Хокинг „Най-кратката история на времето” прев. Л. Млодинов, стр. 38). Тук обаче възникват въпроси: как е получен този процент и кой и как е провел това изследване? Стивън Хокинг не обяснява това, но го казва като факт. След като проучихме този въпрос, получихме информация, че днес за измерване на скоростта на отдалечаващите се галактики се използва законът на Хъбъл, използвайки теорията за „червеното отместване“, която от своя страна се основава на ефекта на Доплер. Нека да видим какви са тези понятия:
Законът на Хъбъл е законът, който се отнасячервено отместване на галактикитеи тяхното разстояние по линеен начин. Този закон има формата: cz = H 0 D, където z е червеното отместване на галактиката; H0 - коефициент на пропорционалност, наречен "константа на Хъбъл"; D е разстоянието до галактиката. Един от най-важните елементи за закона на Хъбъл е скоростта на светлината.
Червено отместване -изместване на спектралните линии на химичните елементи към червената страна. Смята се, че това явление може да е израз на ефекта на Доплер или гравитационното червено отместване, или комбинация от двете, но най-често се взема предвид ефектът на Доплер. Това просто се изразява с факта, че колкото по-далеч е галактиката, толкова повече нейната светлина е изместена към червената страна.
Доплер ефект -промяна в честотата и дължината на звуковите вълни, записани от приемника, причинена от движението на техния източник в резултат на движението на приемника. Просто казано, колкото по-близо е обектът, толкова по-голяма е честотата на звуковите вълни и обратното, колкото по-далеч е обектът, толкова по-ниска е честотата на звуковите вълни.
Има обаче редица проблеми с тези принципи за измерване на скоростта на отдалечаването на галактиката. За закона на Хъбъл е проблем да се оцени "константата на Хъбъл", тъй като освен скоростта на отдалечаващите се галактики, те имат и своя собствена скорост, което води до факта, че законът на Хъбъл се изпълнява слабо или изобщо не се изпълнява за обекти, разположени на разстояние по-малко от 10-15 милиона светлинни години. Законът на Хъбъл също е слабо изпълнен за галактики на много големи разстояния (милиарди светлинни години), които съответстват на червено отместване, по-голямо от 1. Разстоянията до обекти с такова голямо червено отместване губят своята уникалност, тъй като зависят от приетия модел на Вселена и на която те са присвоени на даден момент от времето. В този случай като мярка за разстояние обикновено се използва само червеното отместване. Така се оказва, че е практически невъзможно да се определи скоростта на отдалечаване на далечни галактики и се определя само от модела на Вселената, който изследователят приема. Това предполага, че всеки вярва в собствената си субективна скорост на отдалечаване на галактиките.
Трябва също така да се каже, че е невъзможно да се измери разстоянието до далечни галактики спрямо техния блясък или червено отместване. Това се пречи от някои факти, а именно, че скоростта на светлината не е постоянна и се променя, като тези промени вървят в посока на забавяне. AT1987 годинав доклад от Станфордския изследователски институт австралийските математици Тревър Норман и Бари Сетърфийлд постулират, че в миналото е имало голямо намаляване на скоростта на светлината (Б. Сетърфийлд, The Скорост на светлина и на Възраст на на Вселена.). AT 1987 годинаТеоретичният физик от Нижни Новгород V.S. Троицки постулира, че с течение на времето има огромно намаляване на скоростта на светлината. Д-р Троицки говори за упадъкскоростСветав10 милионаведнъжспрямо сегашната му стойност (V.S. Troitskii, Физически Константи и еволюция на на Вселена, Астрофизика и космическа наука 139 (1987): 389-411.). AT1998 годинаФизиците-теоретици от Имперския колеж в Лондон Албрехт и Жоао Магейо също постулират намаляване на скоростта на светлината. На 15 ноември 1998 г. The London Times публикува статия „Скоростта на светлината – най-бързата във Вселената – намалява“ ( The скорост на светлина - на Най-бързият нещо в на вселена - е получаване по-бавно, The London Times, ноем. 15, 1998 г.).Във връзка с това трябва да се каже, че много фактори влияят на скоростта на светлината, например химичните елементи, през които преминава светлината, както и температурата, която имат, тъй като светлината преминава през някои елементи по-бавно, а през други много по-бързо , което е доказано експериментално . Така18 февруари1999 на годинатаВисокоуважаваното (и 100% еволюционно) научно списание Nature публикува научна статия, описваща експеримент, в койтоскоростСветауправлявананамаляванепреди17 метравдай ми секунда,тогаваимапрединякои60 километривчас.Това означава, че той може да бъде наблюдаван като кола, движеща се по улицата. Този експеримент е извършен от датския физик Лене Хау и международен екип от учени от университетите Харвард и Станфорд. Те прекараха светлина през натриеви пари, охладени до невероятно ниски температури, измерени в нанокелвини (т.е. милиардни от келвина; това на практика е абсолютната нула, която по дефиниция е -273,160C). В зависимост от точната температура на парите, скоростта на светлината беше намалена до стойности в диапазона от 117 km/h - 61 km/h; тоест по съществопреди1/20 000 000 частотобикновенискоростСвета(L.V. Hau, S.E. Харис, Наука Новини, 27 март, п. 207, 1999).
През юли 2000 г. учените от изследователския институт NEC в Прингстън докладват ускорениетяхСветапредискорост,превишаванескоростСвета!Техният експеримент е публикуван в британското списание Nature. Те насочват лазерен лъч към стъклена камера, съдържаща цезиеви пари. В резултат на обмена на енергия между фотоните на лазерния лъч и цезиевите атоми възниква лъч, чиято скорост на изход от камерата е по-висока от скоростта на входния лъч. Смята се, че светлината се движи с максимална скорост във вакуум, където няма съпротивление, и по-бавно във всяка друга среда поради допълнителното съпротивление. Например, всички знаем, че светлината се движи по-бавно във водата, отколкото във въздуха. В експеримента, описан по-горе, Рейизлезеоткамериспо двойкицезийПовече ▼предиДа отида,какнапълное влязълвнея.Тази разлика беше много интересна. лазерРейпрескочина18 метранапредотДа отидаместа,къдетотрябва дабешеда бъде.На теория това може да се разглежда като следствие, предхождащо причината, но това не е напълно вярно. Съществува и научна област, която изучава свръхсветлинното разпространение на импулси. Правилното тълкуване на това изследване е: скоростСветанепостояненисветлинамогаускорикатовсекидругфизическиобектввселенапри подходящи условия и подходящ източник на енергия. Учените са получили материя от енергия без загуба; ускорява светлината до скорост, по-голяма от приетата в момента скорост на светлината.
Сравнително червеноза изместването, трябва да се каже, че никой не може да каже с точност причината за появата на червеното отместване и колко пъти се пречупва светлината, достигайки земята, а това от своя страна прави основата за измерване на разстояния с помощта на червеното отместване абсурдна . Освен това промяната в скоростта на светлината опровергава всички съществуващи предположения за разстоянието до далечни галактики и изравнява метода за измерване на това разстояние чрез червено отместване. Трябва също така да се каже, че прилагането на ефекта на Доплер към светлината е чисто теоретично и като се има предвид, че скоростта на светлината се променя, това прави двойно по-трудно прилагането на този ефект към светлината.Всичко това предполага, че методът за определяне на разстоянието до далечни галактики чрез червено отместване и дори повече аргументацияче вселената се разширява е просто ненаучно и измама. Да помислим, че дори и да знаем скоростта на отдалечаване на галактиките, не е възможно да се каже, че се извършва разширяване на пространството на Вселената. Никой не може да каже дали такова разширяване изобщо се случва. Движението на планетите и галактиките във Вселената не показва промяна в самото пространство, но според теорията за Големия взрив пространството се е появило в резултат на големия взрив и се разширява. Това твърдение не е научно, тъй като никой не е открил ръба на Вселената, още по-малко е измерил разстоянието до нея.
Изследвайки теорията за "Големия взрив" се натъкваме на още един неизследван и недоказан феномен, но за който се говори като факт, а именно "черната материя". Нека видим какво казва Стивън Хокинг за това: „Нашата и другите галактики трябва да съдържат голямо количество някакъв вид „тъмна материя“, която не можем да наблюдаваме директно, но чието съществуване знаем поради гравитационното й влияние върху орбитите на звездите в галактиките. . Може би най-доброто доказателство за съществуването на тъмна материя идва от орбитите на звездите в периферията на спирални галактики като Млечния път. Тези звезди се въртят около своите галактики твърде бързо, за да бъдат задържани в орбита само от гравитацията на видимите звезди в галактиката."(С. Хокинг „Най-кратката история на времето” прев. Л. Млодинов, стр. 38).Искаме да подчертаем, че „черната материя“ се нарича „която не можем да наблюдаваме директно“, това показва, че няма факти за съществуването на тази материя, но поведението на галактиките във Вселената, непонятно за еволюционистите, ги прави вярват в съществуването на нещо, но не знаят какво.Интересно е и твърдението: „всъщност количеството тъмна материявъв вселената далеч надхвърля количеството на обикновената материя". Това твърдение говори за количеството "тъмна материя", но възниква въпросът как и по какъв метод е определено това количество при условия, когато е невъзможно да се наблюдава и изучава тази "материя"? Може да се каже, че никой не знае какво е взето и какво количество е получено, не е ясно как. Фактът, че учените не разбират как звездите на спиралните галактики остават в своята орбита, при висока скорост, не означава съществуването на призрачна „материя“, която никой не е виждал и не е могъл да наблюдава директно.
Съвременната наука е в неравностойно положение по отношение на своите фантазии за големия взрив. По този начин, завършвайки разсъжденията си за съществуването на различни материи, Стивън Хокинг казва: „Не може обаче да се изключи съществуването на други форми на материя, които все още не са ни известни, разпределени почти равномерно във Вселената, което би могло да увеличи нейната средна плътност . Например, има елементарни частици, наречени неутрино, които взаимодействат много слабо с материята и са изключително трудни за откриване.“(С. Хокинг "Най-кратката история на времето" прев. Л. Млодинов, стр. 38). Това показва колко безпомощна е съвременната наука в опитите си да докаже, че Вселената е възникнала сама по себе си без Създател. Ако частиците не бъдат открити, тогава научните аргументи не могат да бъдат изградени върху това, тъй като вероятността други форми на материя да не съществуват е по-голяма от вероятността за тяхното съществуване.
Както и да е, движението на галактики, планети и други космически тела не означава разширяване на пространството на Вселената, тъй като такова движение няма нищо общо с определението за разширяване на пространството. Например, ако има двама души в една стая и единият се отдалечава от другия, това не означава, че стаята се разширява, а че има пространство, в което е възможно да се движите. По подобен начин в тази ситуация има движение на галактики в космическото пространство, но това не означава промяна в космическото пространство. Също така е абсолютно невъзможно да се докаже, че най-отдалечените галактики са на ръба на Вселената и зад тях няма други галактики, а това от своя страна предполага, че ръбът на Вселената не е открит.
Така имаме всички факти, за да твърдим, че до момента няма доказателства за разширяването на Вселената, а това от своя страна потвърждава несъстоятелността на теорията за „Големия взрив“.
Къде се разширява Вселената?
Мисля, че всички вече са чували това Вселената се разширява,
и често си го представяме като огромна топка, пълна с галактики и мъглявини, която се увеличава от някакво по-малко състояние и мисълта се прокрадва в това в началото на времето Вселена
като цяло беше прикован.
Тогава възниква въпросът какво стои отзад граница , и където вселената се разширява ? Но каква е границата? Е Вселена не е безкраен? Нека се опитаме да разберем това.
Разширяване на Вселената и сферата на Хъбъл
Нека си представим, че наблюдаваме в супер огромен телескоп, в който можете да видите всичко в Вселена
. Той се разширява и неговите галактики се отдалечават от нас. Освен това, колкото по-пространствено са спрямо нас, толкова по-бързо се отдалечават галактиките. Нека да погледнем все по-далеч. И на известно разстояние се оказва, че всички тела се отдалечават спрямо нас със скоростта на светлината. Така се образува сфера, която се нарича Сфера на Хъбъл
. Сега е малко по-малко 14 милиарда светлинни години
, а всичко извън него лети по-бързо от светлината спрямо нас. Изглежда, че това противоречи Теории на относителността
защото скоростта не може да надвишава скоростта на светлината. Но не, защото тук не говорим за скоростта на самите обекти, а за скоростта разширяване на пространството
. Но това е съвсем различно и може да бъде всичко.
Но можем да погледнем по-нататък. На известно разстояние обектите се отдалечават толкова бързо, че изобщо няма да ги видим. Фотоните, излъчени в нашата посока, просто никога няма да достигнат Земята. Те са като човек, който върви срещу движението на ескалатор. Ще бъде пометен назад от бързо разширяващото се пространство. Границата, където това се случва, се нарича Хоризонт на частиците
. Сега пред него около 46,5 милиарда светлинни години
. Това разстояние се увеличава Вселената се разширява
. Това е така наречената граница наблюдаема вселена
. И всичко отвъд тази граница никога няма да видим.
И тук е най-интересното. А какво да кажем за нея? Може би това е отговорът на въпроса? Оказва се, че всичко е много прозаично. Всъщност граница няма. И там същите галактики, звезди и планети се простират на милиарди и милиарди километри.
Но как?! Как става?!
Център на разширяване на Вселената и хоризонт на частиците
Просто Вселена
разбива доста хитро. Това се случва във всяка точка на пространството по един и същи начин. Сякаш взехме координатна мрежа и увеличихме нейния мащаб. От това наистина изглежда, че всички галактики се отдалечават от нас. Но ако се преместите в друга галактика, ще видим същата картина. Сега всички обекти ще се отдалечат от него. Тоест във всяка точка на пространството ще изглежда, че сме вътре разширителен център
. Въпреки че няма център.
Така че, ако се доближим до Хоризонт на частиците
, съседните галактики няма да отлетят от нас по-бързо от скоростта на светлината. След всичко Хоризонт на частиците
преместете се с нас и отново ще бъде много далеч. Съответно границите ще се изместят наблюдаема вселена
и ще видим нови галактики, недостъпни преди за наблюдение. И тази операция може да се извършва за неопределено време. Можете да се придвижвате към хоризонта на частиците отново и отново, но след това той сам ще се измести, отваряйки нови гледки пред погледа ви. Вселена
. Тоест ние никога няма да стигнем нейните граници и така се оказва Вселена
и вярно безкраен
. Е, само наблюдаваната част от него има граници.
Нещо подобно се случва на земно кълбо
. Струва ни се, че хоризонтът е границата на земната повърхност, но щом се придвижим до тази точка, се оказва, че граница няма. При Вселена
няма граница, отвъд която няма космическо време
Или нещо такова. Точно тук се натъкваме безкрайност
което е необичайно за нас. Но можете да кажете това Вселена
винаги е била безкрайна и се простира, докато продължава да остава безкрайна. Може да направи това, защото пространството няма най-малката частица. Може да се простира толкова дълго, колкото искате. Вселената, за да се разширява, не се нуждае от граници и области, където да се разширява. Така че просто не съществува никъде.
Така че, чакайте как Голям взрив ?! Не беше ли всичко, което съществува в космоса, компресирано в една малка точица?!
Не! Беше компресиран само в точка видима граница на Вселената
. И цялото като цяло, тя никога не е имала граници. За да разберем това, нека си представим вселена
милиардни от секундата след , когато наблюдаваната част от него е с размерите на баскетболна топка. Дори тогава можем да преминем към Хоризонт на частиците
и всичко се вижда Вселена
ще се движи. Можем да правим това колкото пъти пожелаем и се оказва, че Вселена
наистина ли безкраен
.
И ние можем да направим същото преди. Така, връщайки се назад във времето, ще се окажем по-близо до голям взрив
. Но в същото време всеки път ще откриваме това Вселената е безкрайна
във всеки период от време! Дори в момента на Големия взрив! И се оказва, че това се е случило не в някаква конкретна точка, а навсякъде, във всяка точка на безкрайния Космос.
Това обаче е само теория. Да, доста последователен и логичен, но не без недостатъци.
В какво състояние беше веществото в момента? голям взрив ? Какво се случи преди това и защо изобщо се случи? Засега няма ясни отговори на тези въпроси. Но научният свят не стои неподвижен и може би дори ние ще станем очевидци на решението на тези мистерии.
Звездното небе над главата отдавна е символ на вечността за човека. Едва през Новата ера хората осъзнават, че "неподвижните" звезди действително се движат и то с големи скорости. През ХХ век човечеството свикна с още по-странен факт: разстоянията между звездните системи - галактики, несвързани помежду си чрез гравитация, непрекъснато се увеличават.
И въпросът тук не е в природата на галактиките: самата Вселена се разширява! Естествената наука трябваше да се раздели с един от основните си принципи: всичко се променя в този свят, но светът като цяло винаги е един и същ. Това може да се счита за най-важното научно събитие на ХХ век.
Всичко започна, когато Алберт Айнщайн създаде общата теория на относителността. Нейните уроци описват основните свойства на материята, пространството и времето. (“относително” на латински звучи като relativus, така че теориите, базирани на теорията на относителността на Айнщайн, се наричат релативистични).
Прилагайки своята теория към Вселената като цялостна система, Айнщайн открива, че подобно решение, което би съответствало на Вселена, която не се променя с времето, не работи. Това не задоволи великия учен.
За да постигне стационарно решение на своите уравнения, Айнщайн въвежда допълнителен член в тях - така наречения ламбда член. Досега обаче никой не е успял да намери физическо оправдание за този допълнителен срок.
В началото на 20-те години на миналия век съветският математик А. А. Фридман решава уравненията на общата теория на относителността за Вселената, без да налага условия за стационарност. Той доказа, че може да има две състояния на Вселената: разширяващ се свят и свиващ се свят. Уравненията, получени от Фридман, се използват за описание на еволюцията на Вселената в момента.
Всички тези теоретични аргументи по никакъв начин не бяха свързани от учените с реалния свят, докато през 1929 г. американският астроном Едуин Хъбъл потвърди разширяването на видимата част от Вселената. За това той използва ефекта на Доплер. Линиите в спектъра на движещ се източник се изместват с количество, пропорционално на скоростта на неговото приближаване или отдалечаване, така че скоростта на една галактика винаги може да бъде изчислена от промяната в позицията на нейните спектрални линии.
Още през второто десетилетие на ХХ век. Американският астроном Уесто Слайфър, след като изучава спектрите на няколко галактики, забелязва, че повечето от тях имат спектрални линии, изместени към червено. Това означаваше, че те се отдалечават от нашата Галактика със скорост от стотици километри в секунда.
Хъбъл определи разстоянието до малък брой галактики и тяхната скорост. От неговите наблюдения следва, че колкото по-далеч е една галактика, толкова по-бързо се отдалечава от нас. Законът, според който скоростта на отдалечаване е пропорционална на разстоянието, се нарича закон на Хъбъл.
Това означава ли, че нашата Галактика е центърът, от който идва разширяването? От гледна точка на астрономите това е невъзможно. Наблюдател навсякъде във Вселената трябва да види същата картина: всички галактики ще имат червени премествания, пропорционални на техните разстояния. Самото пространство сякаш е раздуто.
Вселената се разширява, но няма център на разширяване: отвсякъде моделът на разширяване ще изглежда същият.
Ако нарисувате галактики върху балон и започнете да го надувате, тогава разстоянията между тях ще се увеличат и колкото по-бързо, толкова по-далеч са една от друга и единствената разлика е, че самите нарисувани галактики увеличават размера си, докато истинските звездни системи са навсякъде във вселените, запазват своя обем. Това е така, защото звездите, които ги съставят, са свързани заедно от гравитационни сили.
Фактът за постоянно разширяване на Вселената е твърдо установен. Най-отдалечените известни галактики и квазари имат толкова голямо червено отместване, че дължините на вълните на всички линии в спектрите се оказват 5-6 пъти по-дълги от тези на близките източници!
Но ако Вселената се разширява, тогава днес я виждаме по различен начин, отколкото е била в миналото. Преди милиарди години галактиките са били много по-близо една до друга. Още по-рано отделни галактики просто не можеха да съществуват, а още по-близо до началото на разширяването не можеше да има дори звезди. Тази епоха - началото на разширяването на Вселената - е на 12-15 милиарда години от нас.
Оценките за възрастта на галактиките все още са твърде приблизителни, за да се прецизират тези цифри. Но надеждно е установено, че най-старите звезди от различни галактики са приблизително на една и съща възраст. Следователно по-голямата част от звездните системи са възникнали през периода, когато плътността на материята във Вселената е била много по-висока от днешната.
В началния етап цялото същество на Вселената имаше толкова висока плътност, че дори беше невъзможно да си го представим. Идеята за разширяването на Вселената от свръхплътно състояние е въведена през 1927 г. от белгийския астроном Жорж Леметр, а предложението, че първоначалното вещество е било много горещо, е предложено за първи път от Георги Антонович Гамов през 1946 г. Впоследствие тази хипотеза е потвърдено от откритието на т. нар. реликтово излъчване. Той остана като ехо от бързото раждане на Вселената, което често се нарича Големия взрив. Но остават много въпроси. Какво доведе до формирането на наблюдаваната в момента Вселена, до началото на Експлозията? Защо пространството има три измерения, а времето едно? Как могат да се появят неподвижни обекти – звезди и галактики – в бързо разширяващата се Вселена? Какво се случи преди Големия взрив? Съвременните астрономи и физици работят върху търсенето на отговори на тези и други въпроси.
Вселената се разширява. Но в известен смисъл разширяването все още не е пряко наблюдавано: теоретиците изграждат различни модели, за да го опишат, но ние не виждаме как космическите обекти в реално време стигат все повече и повече.
Има нужда от значително повишаване на точността на наблюденията и с настоящата технология ще трябва да изчакаме век или поне десетилетие, за да натрупаме данни, илюстриращи този процес.
За да се изгради модел, който демонстрира разширяването на Вселената, обикновено се сравнява разширяващата се Вселена с надуващ се балон. В същото време предполагаме, че цялата „зона за наблюдение“ ни е достъпна изцяло и за миг. Всъщност, колкото по-отдалечена галактика наблюдаваме, толкова повече време е необходимо на нейната светлина да достигне ретината на окото ни. Следователно, в момента на излъчване на тази светлина, галактиката сякаш се намираше на повърхността на "по-малко надута" топка. Най-отдалечените галактики, които наблюдаваме, са видими във време, когато "топката" е била много малка. Така, поради ограничеността на скоростта на светлината, ние виждаме силно изкривена картина на света около нас.
Характеристика на този модел на разширяващата се Вселена е, така да се каже, един вид "поглед отвън". Изглежда, че гледаме от „допълнително“ измерение и освен това виждаме всичко наведнъж, наблюдавайки процесите с помощта на един „космически часовник“, тоест обхващаме цялата Вселена наведнъж, получавайки информация с безкрайна скорост. Този „Божи поглед” е недостъпен за обикновения наблюдател.
Ние сме на Земята, във Вселената. Сигналите идват при нас с крайна скорост – със скоростта на светлината. Следователно ние виждаме далечните обекти такива, каквито са били в далечното минало. В астрономията червеното отместване е червеното отместване на спектъра. Това явление може да е израз на ефекта на Доплер, гравитационното червено отместване или комбинация от тях. Както космологичното червено изместване, причинено от разширяването на пространството на Вселената, така и червеното (или виолетово) изместване, свързано с ефекта на Доплер поради правилното движение на галактиките, допринасят за изместването на линиите в галактическите спектри.
След откриването на червеното отместване в спектрите на далечни галактики се предполага, че то е причинено от нещо като "умора от дълго пътуване": някакъв неизвестен процес кара фотоните да губят енергия, докато се отдалечават от източника на светлина и следователно "изчервяват" .
Но тази хипотеза не е в съответствие с наблюденията. Например, когато звезда избухне като свръхнова, тя пламва и след това потъмнява. Свръхновите тип 1а, които се използват за определяне на разстоянията до галактиките, имат време на изчезване от около две седмици. През този период от време се излъчват определен брой фотони. Хипотезата за "умора" казва, че по време на пътуването те ще загубят енергия, но наблюдателят все пак ще види поток от фотони с продължителност две седмици. В разширяващото се пространство се "разтягат" не само самите фотони (поради което губят енергия), но и техният поток. Следователно, за да "стигнат" всички те до Земята, са необходими повече от две седмици.
Има два проблема с разстоянието в космологията: всичко е много далеч едно от друго и се движи бързо. Докато светлината достигне до наблюдателя от източника, тяхното разстояние ще се промени драстично. В същото време разстоянието до обекти "точно сега" не може да бъде директно измерено, тъй като тази процедура отнема ограничено (и, общо казано, доста голямо) време, свързано с разпространението на сигнала: ние просто не виждаме отдалечени обекти, каквито са момента. Това усложнява всичко, защото, използвайки ежедневния опит, сме свикнали да си представяме всичко „както е сега“. В космологията разстоянията и скоростите "точно сега" можем да изчислим само в рамките на определен модел или да ги получим по някакъв "заобиколен път", но не и с помощта на съвременните методи за наблюдение.
Тъй като Вселената се разширява, нейният наблюдаем регион вече има радиус от повече от 14 милиарда светлинни години. Докато светлината пътува, пространството, което преминава, се разширява. Докато стигне до нас, разстоянието до галактиката, която го е излъчила, е по-голямо от току-що изчисленото от времето за „пътуване“ на фотона (приблизително две).
Много хора помнят събитията от вчера по-добре от онзи ден, но изобщо не помнят преди седмица. Но някои спомени от детството и младостта им блестят, сякаш всичко се е случило вчера. Ако вземем галактика като нашата, се оказва, че до определено разстояние (а гледайки далечни обекти, ние гледаме в миналото!) тя ще изглежда все по-малка и по-малка. Но след това - чудо! - видимият размер ще започне да се увеличава. Това е така, защото светлината на наблюдаваната галактика е била излъчвана през ранната епоха на Вселената, когато сме били много по-близо. Съответно ъгловото разстояние до отдалечени обекти се променя по същия странен начин. Ъгълът между лъчите на светлината не се променя при разпространение в "плоска" вселена. Следователно ъгловото разстояние до космически обект зависи само от това колко далеч е бил в момента на излъчване.
Вътрешното разстояние е физическото разстояние между обектите. Променя се с разширяването на Вселената. Разстоянието, което обикновено се споменава във всички статии, новини, е равно на пътя на светлината, изминат от източника от момента на излъчване. Той е приблизително равен на собствения си на относително малки разстояния, където Вселената не се разширява забележимо по време на разпространението на сигнала. Придружаващите координати са свързани с координатна мрежа, която се разширява с разширяването на Вселената. Спрямо него положението на обектите остава непроменено, докато съответните разстояния между тях се увеличават в съответствие с промяната на мащабния фактор. Важно е ъгловото разстояние да е равно на правилното разстояние в момента на излъчване на радиация.
Досега хоризонтът се издигаше като „линията, където земята среща небето“. С подобряването на представите ни за Вселената в лексикона на учените започнаха да се появяват все повече нови "хоризонти", които не могат да бъдат достигнати (дори само защото максималната възможна скорост в нашия свят е ограничена от скоростта на светлината). Хоризонтът на частиците е разширяваща се сфера, чийто радиус се определя от разстоянието до най-отдалечения източник, по принцип наблюдаван в даден момент от времето (говорим за правилното разстояние до обекта в момента на получаване на фотон , а не в момента на излъчване). Такъв хоризонт не може да се определи като скоростта на светлината, умножена по времето след началото на разширяването, защото докато фотонът лети, Вселената се разширява. Но ако говорим за частици като галактики, възникнали в някакъв не много ранен момент от еволюцията на Вселената, то такъв хоризонт ще има и в ускоряващите модели. Съществува и в нашата вселена. Разстоянието до хоризонта на събитията е разстоянието (в настоящия момент) до частицата, която нашият светлинен сигнал, изпратен в момента, може да достигне. Наблюдаваме галактики при червено отместване от около 1,8. Светлината от такива галактики отнема 10 милиарда години, за да достигне до нас.
По време на излъчването те са били на 5,7 милиарда светлинни години от нас (собственото му разстояние по време на излъчването). Сега те са на 16,1 милиарда светлинни години (собственото му разстояние в момента) и сигналът, който изпратихме до тях, никога няма да ги достигне, освен ако динамиката на Вселената не се промени фундаментално в бъдеще. Обратно, никога няма да видим събитията, които се случват в тях сега.
Оказва се, че разстоянието до хоризонта на събитията съответства на разстоянието до такива галактики в момента, но ние ги виждаме сега такива, каквито са били в далечното минало! В този смисъл няма да видим хоризонта на събитията, но можем да кажем, че неговата позиция съответства на текущата позиция на галактиките, които наблюдаваме при червено отместване 1,8. Според закона на Хъбъл, скоростта на премахване на отдалечени обекти е право пропорционална на техните разстояния. Тук говорим за скоростта на промяна на собственото разстояние в настоящия момент.
Разстоянието, на което скоростта на отдалечаване е равна на скоростта на светлината, се нарича "сфера на Хъбъл". Има източници, които както в момента на излъчване, така и в настоящия момент са извън неговите граници, тоест тяхната скорост на изтичане е по-висока от светлинната както тогава, така и сега.
В настоящия космологичен модел (с принос на тъмна енергия от около 70%), всички наблюдавани източници с червено отместване по-голямо от около 1,5 в момента се отдалечават от нас по-бързо от скоростта на светлината. Тоест относителните скорости на точки, разположени на големи разстояния една от друга, не са ограничени от скоростите на светлината.
В хипотетична стационарна вселена с времеви произход хоризонтът на частиците е сфера, разширяваща се със скоростта на светлината. Ако 5 милиарда години след "сътворението" на този свят в някоя от галактиките се появи наблюдател, за него този хоризонт на частиците ще се окаже сфера с радиус 5 милиарда светлинни години. След още един милиард години неговият радиус ще бъде 6 милиарда светлинни години и т.н.
Представете си първия фотон, излъчен в "момент нула". Към скоростта му на движение, равна на скоростта на светлината, се добавя скоростта на разширяване на пространството. По време на съществуването на Вселената този фотон се е отдалечил от мястото на своето излъчване на разстояние от 46 милиарда светлинни години (около 13,7 милиарда светлинни години е летял "самостоятелно", останалите - поради разширяването на Вселената) . Така, без да се вземе предвид скоростта на разширяване, ще са необходими 46 милиарда години, за да се преодолее такова разстояние. Реликтовото лъчение е възникнало, когато Вселената е била на 380 хиляди години. Придружаващото го червено отместване е 1089. Днес правилното разстояние до източника, който излъчва това лъчение, е почти 46 милиарда светлинни години.
Наблюдателят може да види само ограничена част от своя свят. Не ни е дадено да знаем каква е Вселената отвъд текущия хоризонт на частиците. Ако пространството продължи да се разширява с ускорение, тогава в произволно далечно бъдеще ще бъде невъзможно да се провери как изглежда Вселената отвъд хоризонта на частиците. И нашите телескопи не могат да "погледнат" в ерата, когато космическото пространство е било изпълнено с плазма и не е съдържало свободни фотони.
По материал на Сергей Попов и Алексей Топоренски, изготвен от Сергей РЯБОШАПКО, Самара
КЪМ ГЛАВНАТА
В историята на познанието за света около нас ясно се проследява обща посока - постепенното признаване на неизчерпаемостта на природата, нейната безкрайност във всички отношения. Вселената е безкрайна в пространството и времето и ако отхвърлим идеите на I. Нютон за "първия тласък", тогава този вид мироглед може да се счита за доста материалистичен. Нютоновата Вселена твърди, че пространството е вместилище на всички небесни тела, с движението и масата на които не е свързано по никакъв начин; Вселената е винаги една и съща, т. е. неподвижна, въпреки че в нея непрекъснато се случва смъртта и раждането на светове.
Изглежда, че небето на Нютоновата космология обещава да бъде безоблачно. Скоро обаче трябваше да се види обратното. През 19 век са открити три противоречия, които са формулирани под формата на три парадокса, наречени космологични. Те сякаш подкопаваха представата за безкрайността на Вселената.
фотометричен парадокс.Ако Вселената е безкрайна и звездите са равномерно разпределени в нея, тогава във всяка посока трябва да видим някаква звезда. В този случай фонът на небето би бил ослепително ярък, като слънцето.
гравитационен парадокс.Ако Вселената е безкрайна и звездите равномерно заемат нейното пространство, тогава гравитационната сила във всяка нейна точка трябва да е безкрайно голяма и следователно относителните ускорения на космическите тела също биха били безкрайно големи, което, както знаете, не е така.
термодинамичен парадокс.Според втория закон на термодинамиката всички физически процеси във Вселената в крайна сметка се свеждат до отделянето на топлина, която необратимо се разсейва в световното пространство. Рано или късно всички тела ще се охладят до температурата на абсолютната нула, движението ще спре и "топлинната смърт" ще настъпи завинаги. Вселената имаше начало и я очаква неизбежен край.
Първата четвърт на 20 век премина в трепетно очакване на развръзката. Разбира се, никой не искаше да отрече безкрайността на Вселената, но, от друга страна, никой не успя да премахне космологичните парадокси на неподвижната Вселена. Едва геният на Алберт Айнщайн внася нов поток в космологичните спорове.
Класическата физика на Нютон, както вече беше споменато, разглежда пространството като контейнер от тела. Според Нютон не може да има взаимодействие между телата и пространството.
През 1916 г. А. Айнщайн публикува основите на общата теория на относителността. Една от основните му идеи е, че материалните тела, особено големите маси, забележимо изкривяват пространството. Поради това, например, лъч светлина, преминаващ близо до Слънцето, променя първоначалната си посока.
Нека сега си представим, че в цялата част от Вселената, която наблюдаваме, материята е равномерно „разпръсната“ в пространството и във всяка точка от нея действат едни и същи закони. При определена средна плътност на космическата материя избраната ограничена част от Вселената не само ще огъне пространството, но
дори го затвори "на себе си". Вселената (по-точно нейната избрана част) ще се превърне в затворен свят, наподобяващ обикновена сфера. Но само това ще бъде четириизмерна сфера или хиперсфера, която ние, триизмерните същества, не можем да си представим. Въпреки това, мислейки по аналогия, лесно можем да разберем някои от свойствата на хиперсферата. Тя, подобно на обикновена сфера, има краен обем, съдържащ крайна маса материя. Ако летите в световното пространство през цялото време в една посока, тогава след определен брой милиарди години можете да стигнете до началната точка.
Идеята за възможността Вселената да бъде затворена е изразена за първи път от А. Айнщайн. През 1922 г. съветският математик А. А. Фридман доказва, че „затворената вселена“ на Айнщайн не може да бъде статична. Във всеки случай пространството му или се разширява, или се свива с цялото му съдържание.
През 1929 г. американският астроном Е. Хъбъл открива забележителна закономерност: линиите в спектрите на по-голямата част от галактиките са изместени към червения край и изместването на телата е толкова по-голямо, колкото по-далеч е галактиката от нас. Това интересно явление се нарича червено отместване. Обяснявайки червеното отместване с ефекта на Доплер, т.е. чрез промяна на дължината на вълната на светлината поради движението на източника, учените стигнаха до извода, че разстоянието между нашата и другите галактики непрекъснато се увеличава. Разбира се, галактиките не се разпръскват във всички посоки от нашата Галактика, която не заема никаква специална позиция в Метагалактиката, но има взаимно отдалечаване на всички галактики. Това означава, че наблюдател, намиращ се във всяка галактика, би могъл, подобно на нас, да открие червено отместване, за него би изглеждало, че всички галактики се отдалечават от него. Следователно Метагалактиката е нестационарна. Откритието за разширяването на Метагалактиката показва, че Метагалактиката в миналото не е била същата, каквато е сега, и ще бъде различна в бъдеще, т.е. Метагалактиката се развива.
Скоростите на отдалечаване на галактиките се определят от червеното отместване. В много галактики те са много големи, съизмерими със скоростта на светлината. Най-високите скорости, понякога превишаващи
250 хиляди km / s, имат някои квазари, които се считат за най-отдалечените обекти на Метагалактиката от нас.
Законът, според който червеното отместване (и следователно скоростта на отдалечаване на галактиките) се увеличава пропорционално на разстоянието от галактиките (закон на Хъбъл), може да се запише като: v - Hr, където v е радиалната скорост на галактиката; r - разстоянието до него; H е константата на Хъбъл. Според съвременните оценки стойността на H е в рамките на:
Следователно, наблюдаваната скорост на разширяване на Метагалактиката е такава, че галактиките, разделени на разстояние от 1 Mpc (3 10 19 km), се отдалечават една от друга със скорост от 50 до 100 km/s. Ако скоростта на отдалечаване на галактиката е известна, тогава може да се изчисли разстоянието до далечните галактики.
И така, ние живеем в разширяваща се Метагалактика. Това явление има свои собствени характеристики. Разширяването на Метагалактиката се проявява само на ниво купове и суперкупове от галактики, тоест системи, чиито елементи са галактиките. Друга особеност на разширяването на Метагалактиката е, че няма център, от който да се разпръснат галактиките.
Разширяването на Метагалактиката е най-грандиозният природен феномен, известен в момента. Неговото правилно тълкуване има изключително голямо идеологическо значение. Не е случайно, че фундаменталното различие между философските възгледи на учените се прояви рязко в обяснението на причината за това явление. Някои от тях, отъждествявайки Метагалактиката с цялата Вселена, се опитват да докажат, че разширяването на Метагалактиката потвърждава религиозното мнение за свръхестествения, божествен произход на Вселената. Известни са обаче естествени процеси във Вселената, които биха могли да причинят наблюдаваното разширение в миналото. По всяка вероятност това са експлозии. Техният мащаб ни поразява дори когато изучаваме отделни типове галактики. Човек може да си представи, че разширяването на Метагалактиката
също започна с феномен, наподобяващ колосална експлозия на материя с огромна температура и плътност.
Тъй като Вселената се разширява, естествено е да мислим, че преди е била по-малка и че в даден момент цялото пространство е било компресирано в свръхплътна материална точка. Това беше моментът на така наречената сингулярност, която не може да бъде описана с уравненията на съвременната физика. По неизвестни причини се е случил процес, подобен на експлозия, и оттогава Вселената е започнала да се "разширява". Процесите, протичащи в този случай, се обясняват с теорията за горещата Вселена.
През 1965 г. американските учени А. Пензиас и Р. Уилсън намират експериментално доказателство, че Вселената се намира в свръхплътно и горещо състояние, тоест реликтово излъчване. Оказа се, че космическото пространство е изпълнено с електромагнитни вълни, които са вестители на онази древна епоха в развитието на Вселената, когато още не е имало звезди, галактики, мъглявини. Реликтовото лъчение прониква в цялото пространство, във всички галактики, то участва в разширяването на Метагалактиката. Реликтовото електромагнитно излъчване е в радиообхвата с дължини на вълните от 0,06 см до 60 см. Разпределението на енергията е подобно на спектъра на абсолютно черно тяло с температура 2,7 К. Енергийната плътност на реликтовото излъчване е 4·10 -13 erg / cm 3, радиационният максимум пада на 1,1 mm. В този случай самото излъчване има характер на определен фон, тъй като изпълва цялото пространство и е напълно изотропно. Той е свидетел на първоначалното състояние на Вселената.
Много е важно, че въпреки че това откритие е направено случайно по време на изследване на космическите радиосмущения, съществуването на CMB е предсказано от теоретиците. Един от първите, който предсказа тази радиация, беше Д. Гамов, развивайки теория за произхода на химичните елементи, възникнали в първите минути след Големия взрив. Предсказанието за съществуването на реликтово лъчение и откриването му в космическото пространство е още един убедителен пример за познаваемостта на света и неговите закони.
Във всички разработени динамични космологични модели се утвърждава идеята за разширяването на Вселената от някакво свръхплътно и свръхгорещо състояние, наречено сингулярно. Американският астрофизик Д. Гамов стига до концепцията за Големия взрив и горещата Вселена в ранните етапи на нейната еволюция. Анализът на проблемите на началния етап от еволюцията на Вселената стана възможен благодарение на новите идеи за природата на вакуума. Космологичното решение, получено от W. de Sitter за вакуум (r ~ e Ht), показа, че експоненциалното разширение е нестабилно: то не може да продължи безкрайно. След сравнително кратък период от време експоненциалното разширение спира и във вакуум настъпва фазов преход, по време на който енергията на вакуума преминава в обикновената материя и кинетичната енергия на разширяването на Вселената. Големият взрив е бил преди 15-20 милиарда години.
Според стандартния модел на горещата Вселена свръхплътната материя започва да се разширява и постепенно да се охлажда след Големия взрив. С напредването на разширението настъпиха фазови преходи, в резултат на които се появиха физическите сили на взаимодействие на материалните тела. С експерименталните стойности на такива основни физични параметри като плътност и температура (p ~ 1096 kg/m 3 и T ~ 1032 K), в началния етап на разширяването на Вселената, практически няма разлика между елементарните частици и четири вида физически взаимодействия. Започва да се проявява, когато температурата се понижи и започне диференциацията на материята.
Така съвременните идеи за историята на появата на нашата Метагалактика се основават на пет важни експериментални наблюдения:
1. Изследване на спектралните линии на звездите показва, че Метагалактиката има средно един химичен състав. Водородът и хелият преобладават.
2. В спектрите на елементи на далечни галактики се открива систематично изместване на червената част на спектъра. Стойност
Това изместване се увеличава с отдалечаването на галактиките от наблюдателя.
3. Измерванията на радиовълните, идващи от космоса в сантиметровия и милиметровия диапазон, показват, че космическото пространство е равномерно и изотропно запълнено със слабо радиоизлъчване. Спектралната характеристика на това така наречено фоново лъчение съответства на излъчването на напълно черно тяло при температура около 2,7 градуса по Келвин.
4. Според астрономическите наблюдения мащабното разпределение на галактиките съответства на постоянна плътност на масата, която според съвременните оценки е най-малко 0,3 бариона на кубичен метър.
5. Анализът на процесите на радиоактивен разпад в метеоритите показва, че някои от тези компоненти трябва да са възникнали преди 14 до 24 милиарда години.
