Противоречия современной космологии - Красное смещение: закон Хаббла
До недавнего времени считалось, что факт постоянного расширения Вселенной установлен твердо. Самые далекие из известных галактик и квазаров имеют такое большое красное смещение, что длины волн всех линий в их спектрах оказываются больше, чем у близких источников, в пять-шесть раз. Если Вселенная расширяется, сегодня мы видим ее не такой, какой она была в прошлом. Миллиарды лет назад галактики располагались значительно ближе друг к другу. Еще раньше отдельных галактик просто не могло существовать, а еще ближе к началу расширения не могло быть даже звезд.
Оценки возраста галактик пока слишком приближенны, чтобы уточнить эти цифры. Но надежно установлено, что самые старые звезды различных галактик имеют примерно одинаковый возраст. Следовательно, большинство звездных систем возникло в тот период, когда плотность вещества во Вселенной была значительно выше современной.
Это привело к мысли, что на начальной стадии все вещество Вселенной имело настолько высокую плотность, что ее даже невозможно себе представить. Идею о расширении Вселенной из сверхплотного состояния ввел в 1927 г. бельгийский астроном Жорж Леметр, а предположение, что первоначальное вещество было очень горячим, впервые высказал Георгий Антонович Гамов в 1946 г. Впоследствии эту гипотезу подтвердило открытие так называемого реликтового излучения. Оно осталось как эхо бурного рождения Вселенной - Большого Взрыва.
Представление о возникновении и эволюции Вселенной является наиболее глубоким следствием современной физики. Свидетельство эволюции есть красное смещение уровней атомов на звездах, измеряемое на земле.
Однако в последние годы классическая космология столкнулась с целым рядом проблем и противоречий. В современной единой теории взаимодействий эти проблемы принято решать первичным расширением Вселенной по экспоненциальному закону (закону "инфляции"). Инфляция, эволюция химического состава Вселенной в радиационной стадии, реликтовое излучение и переход в стадию пыли стали хрестоматийными догмами стандартной космологии.
Сегодняшнюю скорость расширения Вселенной можно определить, измеряя по эффекту Доплера скорости удаления от нас других галактик. Такие измерения можно выполнить очень точно. Но расстояния до других галактик нам плохо известны, потому что их нельзя измерить непосредственно. Мы знаем лишь, что Вселенная расширяется за каждую тысячу миллионов лет на 5-10%.
Современные космологические модели приводят к выводу, что судьба расширяющейся Вселенной зависит только от средней плотности заполняющего ее вещества и от значения постоянной Хаббла. Если средняя плотность равна или ниже некоторой критической плотности, расширение Вселенной будет продолжаться вечно. Если же плотность окажется выше критической, то расширение рано или поздно остановится и сменится сжатием. Красное смещение линий в спектрах галактик обратится в фиолетовое. Критическая плотность мира определяется современным значением постоянной Хаббла Н=10-29 г/см2, или 10-5 атомных единиц массы в каждом кубическом сантиметре. При такой плотности получается, что грамм вещества содержится в кубе со стороной 40 тыс. км, что противоречит здравому смыслу. Определить точно постоянную Хаббла непросто. Галактики могут иметь довольно высокие случайные скорости (до 1000-2000 км/с), никак не связанные с космологическим расширением. Чтобы вычислить постоянную Хаббла приходится измерять красные смещения не близких, а достаточно далеких галактик, расстояние до которых установить очень трудно. Как говорилось выше, современное значение постоянной Хаббла лежит в интервале 60-80 км/(с-Мпк).
Последние данные по измерению зависимости красного смещения от расстояния до Сверхновых звезд, полученные независимо сразу двумя группами астрономов, несколько меняют классические представления.
Ученые пришли к выводу, что Вселенная заполнена т. н. темной энергией, которая получила название темной материи (или темного вещества, или квинтэссенции). Данные получены внутри галактик, но галактики в основном наблюдаются в виде скоплений, и можно сделать вывод о наличии еще большего количества межгалактической темной материи внутри этих скоплений, влияющего на движение галактик. Если сложить массы всех наблюдаемых звезд в нашей и в других галактиках, то даже при самой низкой оценке скорости расширения сумма окажется меньше одной сотой той плотности, которая необходима для того, чтобы расширение Вселенной прекратилось. Темную материю нельзя видеть непосредственно, о ее существовании мы узнаем по тому, как ее гравитационное притяжение влияет на орбиты звезд в галактиках. Американскими учеными постоянно осуществляются попытки "поймать" темную материю, измерить ее плотность. Это задача чрезвычайной сложности, остающаяся на данный момент нерешенной.
Нельзя исключить возможность существования и какой-то другой формы материи, распределенной равномерно по всей Вселенной и еще не зарегистрированной, которая могла бы довести среднюю плотность Вселенной до критического значения, необходимого, чтобы остановить расширение.
Таким образом, несмотря на то, что имеющиеся данные говорят о том, что Вселенная, вероятно, будет расширяться вечно, многие теоретические соображения заставляют думать, что плотность Вселенной с учетом темной материи должна быть равна критической или немного ниже ее. Если же она уже выше то в данный момент начинается сжатие Вселенной.
Единственное, в чем можно быть совершенно уверенным, так это в том, что если сжатие Вселенной все-таки произойдет, то никак не раньше, чем через десять тысяч миллионов лет, ибо по крайней мере столько времени она уже расширяется.
Похожие статьи
-
Хронология открытия Хаббла - Красное смещение: закон Хаббла
Теоретически расширение Вселенной могло быть предсказано на основе ньютоновской теории тяготения в XIX, XVIII и даже в конце XVII вв. Однако вера в...
-
ФЕНОМЕН КРАСНОГО СМЕЩЕНИЯ, Эффект Доплера - Красное смещение: закон Хаббла
Эффект Доплера Звезды находятся далеко и кажутся просто светящимися точками в небе. Для простого наблюдателя практически неразличимы ни форма, ни размеры...
-
Прошедший 20-ый век ознаменовался бурным развитием космологии, что было вызвано техническим прогрессом в области космических наблюдений. Однако не только...
-
Расширение Вселенной и красное смещение
Если в ясную безлунную ночь посмотреть на небо, то, скорее всего, самыми яркими объектами, которые вы увидите, будут планеты Венера, Марс, Юпитер и...
-
Процесс расширения Вселенной Оставляя в стороне спорный вопрос, касающийся образования галактик, посмотрим, что говорят современная теория и данные...
-
Темная энергия и судьба Вселенной - Релятивистская космология: прошлое и будущее нашей Вселенной
Решающие наблюдения начали в 1997 году две очень многочисленные группы исследователей под руководством Адама Райса, Брайана Шмидта и Сола Перлмуттера...
-
Теория Большого взрыва "Вначале был взрыв. Не такой взрыв, который знаком нам на Земле и который начинается из определенного центра и затем...
-
Красное смещение спектров излучения галактики - Основные характеристики Вселенной
Понятие "Вселенная" означает Космос, доступный человеческому наблюдению. Вселенную изучает наука космология. Ее цель выявление и изучение законов,...
-
Закон Хаббла - Основные характеристики Вселенной
Американский астроном Эдвин Хаббл, работавший в обсерватории Маунт-Вильсон в Калифорнии, в1929 г. обнаружил, что многие туманные пятна в небе удается...
-
Эдвин Хаббл и его исследования - Расширяющаяся Вселенная и красное смещение
Современная картина Вселенной возникла только в 1924 г., когда американский астроном Эдвин Хаббл показал, что наша Галактика не единственная. Для...
-
Вселенная бесконечна во времени и пространстве. Каждая частичка вселенной имеет свое начало и конец, как во времени, так и в пространстве, но вся...
-
Современные космологические модели Вселенной - Эволюция Вселенной
В классической науке существовала так называемая теория стационарного состояния Вселенной, согласно которой Вселенная всегда была почти такой же, как...
-
Введение - Расширяющаяся Вселенная и красное смещение
Одной из основных концепций современного естествознания является учение о Вселенной как едином целом и обо всей охваченной астрономическими наблюдениями...
-
Расстояние до квазаров, Красное смещение - Квазары
По мере накопления данных наблюдений большинство астрономов пришли к выводу, что квазары дальше от нас, чем любые другие объекты, доступные наблюдениям....
-
Некосмологическое объяснение красного смещения
Некосмологическое объяснение красного смещения Красное смещение излучения галактик первоначально объясняли разлетом галактик после Большого взрыва,...
-
Судьба Вселенной - Возникновение, существование и конец Вселенной
Космологические модели приводят к выводу, что судьба расширяющейся Вселенной зависит только от средней плотности заполняющего ее вещества и от значения...
-
ЭЛЕМЕНТЫ КОСМОЛОГИИ - Происхождение Космоса и Солнечной системы
Вселенная - это все существующее. От мельчайших пылинок и атомов до огромных скоплений вещества звездных миров и звездных систем. Поэтому не будет...
-
Введение, Основные концепции космологии - Эволюция Вселенной
Человек с давних пор интересовался устройством Вселенной. Звезды притягивали к себе наших предков, заставляли смотреть на них с удивлением и трепетом....
-
Большой Взрыв - Релятивистская космология: прошлое и будущее нашей Вселенной
Началом работы Вселенского ускорителя был Большой Взрыв. Этот термин очень часто применяют сегодня космологи. Наблюдаемый разлет галактик и скоплений...
-
Современная наука о происхождении Вселенной - Гипотеза происхождения Вселенной
На нынешней стадии развития физической космологии на передний план выдвинулась задача создания тепловой истории Вселенной, в особенности сценария...
-
"В 1744 году швейцарский астроном де Шезо и независимо от него в 1826 году Ольберс сформулировали следующий парадокс, -- пишет в своей книге Т. Редже, --...
-
Заключение - Расширяющаяся Вселенная и красное смещение
Каждой исторической эпохе присущ свой горизонт науки, своя ограниченность представлений о природе вещей, явлений, окружающих человека. На протяжении...
-
Физическое содержание АП - Антропный принцип современной космологии
Космологов и физиков-теоретиков, занимающихся космологией, интересовали проблемы: почему тот или иной космологический параметр имеет вполне определенное...
-
Модель Большого Взрыва - Расширяющаяся Вселенная и красное смещение
Модель эволюционной истории Вселенной, согласно которой она возникла в бесконечно плотном состоянии и с тех пор расширяется. Это событие произошло от 13...
-
Заключение - Космологические модели Вселенной
Все, что здесь до сих пор было сказано, - это только гипотезы, основанные на некоторых реальных фактах. Однако, те же самые факты можно трактовать и...
-
Общие принципы астрономии - Прошлое и будущее Вселенной
Звезды изучает астрономия (от греч. "астрон" - звезда и "номос" - закон) - наука о строении и развитии космических тел и систем. Эта классическая наука в...
-
Эволюция Вселенной, Будущее расширяющейся Вселенной - Теории происхождения Вселенной
Будущее расширяющейся Вселенной Даже если Вселенная начала расширяться в момент Большого взрыва, не означает, что ее расширение будет длиться вечно. По...
-
Статическая модель Эйнштейна - Релятивистская космология: прошлое и будущее нашей Вселенной
Когда Эйнштейн сформулировал Теорию Относительности, чтобы проверить теорию Ньютона его собственной Специальной Теорией Относительности, он добавил так...
-
Фридмановский этап становления научной космологии - Астрономия и современная картина мира
Проблема эмпирической обоснованности теории Фридмана оказалась не менее сложной, чем проблема ее внутритеоретического обоснования. Сразу же после...
-
Качественно новые черты начала приобретать разработка проблемы термодинамики Вселенной на протяжении 80-х годов. Наряду с исследованием Вселенной в...
-
Термодинамический парадокс в космологии: новый взгляд - Астрономия и современная картина мира
Термодинамический парадокс в космологии, сформулированный во второй половине ХIХ века, непрерывно будоражит с тех пор научное сообщество. Дело в том, что...
-
Инфляционный этап космологии - Астрономия и современная картина мира
Решение проблемы сингулярности, а также других проблем фридмановской космологии до конца семидесятых годов предпринималось самыми различными...
-
Сильный и слабый антропный принцип - Антропный принцип современной космологии
Картер выделил две различные формулировки: слабый АП и сильный АП. Слабый АП он сформулировал таким образом: "наше положение во Вселенной с...
-
Тысячелетиями пытливое человечество обращало свои взгляды на окружающий мир, стремилось постигнуть его, вырваться за пределы микромира в макромир....
-
Астрофизика (физика звезд на поздней стадии эволюции) - Еще раз о Мироустройстве
Из выступления директора Государственного астрономического ин-та им. Штейнберга, академика РАН, профессора, Черепащук. Черные Дыры, Кротовые Норы, Темная...
-
Модель расширяющейся Вселенной - Космологические модели Вселенной
Итак, вернемся к Эйнштейну, из расчетов которого следовало, что наш мир является четырехмерной сферой. Объем такой Вселенной может быть выражен хотя и...
-
Введение - Теория дискообразности галактик И. Канта
С древнейших времен людей интересовало, что же находится за горизонтом, и они отправлялись исследовать далекие и незнакомые земли. По мере того как Земля...
-
Дальнейшее развитие Вселенной и ее исследование - Теория Большого Взрыва
Теория большой взрыв вселенная Наша Вселенная постоянно эволюционирует, изменяется. Что же будет с нею в дальнейшем обозримом будущем? Учитывая что наша...
-
Лекция о Темной Материи в изложении Моргана Фридмана - Еще раз о Мироустройстве
Кажется, сколько можно говорить на тему, которая никак пока не проясняет сути вещей, поскольку все фундаментальные знания в астрофизике не дают четкой...
-
Модели будущего вселенной - Эволюция Вселенной
Каково же будущее Вселенной? Многие выдающиеся ученые ХХ века неоднократно задавались этим вопросом. В 1917г. А. Эйнштейн выступил с гипотезой о...
Противоречия современной космологии - Красное смещение: закон Хаббла