Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ћодели ¬селенной


 

Ќи один физик не оспаривает сегодн€ специальную теорию относительности, и лишь немногие оспаривают основные положени€ общей теории относительности. ѕравда, обща€ теори€ относительности оставл€ет многие важные проблемы нерешенными. Ќесомненно и то, что наблюдени€ и эксперименты, поддерживающие эту теорию, малочисленны и не всегда убедительны. Ќо даже если бы не было вообще никаких подтверждений, обща€ теори€ относительности все же была бы необычайно привлекательна из-за больших упрощений, вводимых ею в физику.

”прощений? ћожет показатьс€ странным использование этого слова по отношению к теории, где примен€етс€ настолько развита€ математика, что кто-то однажды сказал, будто во всем мире не более двенадцати человек могут пон€ть ее (между прочим, это число было €вно преуменьшено даже в то врем€, когда такое мнение было общепризнанным).

ћатематический аппарат теории относительности действительно сложен, но эта сложность компенсируетс€ необыкновенным упрощением общей картины. Ќапример, сведени€ т€готени€ и инерции к одному и тому же €влению достаточно, чтобы сделать общую теорию относительности наиболее плодотворным направлением при формировании взгл€да на мир.

Ёйнштейн высказал эту мысль в 1921 г., когда читал лекцию об относительности в ѕринстонском университете: Ђ¬озможность объ€снить численное равенство инерции и гравитации единством их природы дает общей теории относительности, по моему убеждению, такие преимущества перед концепци€ми классической механики, что в сравнении с этим все трудности, встречающиес€ здесь, следует считать небольшимиЕї

  тому же теории относительности присуще то, что математики люб€т называть Ђиз€ществомї. Ёто своего рода артистическое произведение. Ђ аждый любитель прекрасного, Ч за€вил однажды Ћоренц, Ч должен желать, чтобы она оказалась правильнойї.

¬ этой главе твердо установленные аспекты теории относительности будут оставлены в стороне, и читатель окунетс€ в область ожесточенных споров, область, где точки зрени€ €вл€ютс€ не более чем предположени€ми, которые должны быть прин€ты или отвергнуты на основе научных доказательств.

„то представл€ет собой ¬селенна€ в целом? ћы знаем, что «емл€ Ч это треть€ от —олнца планета в системе из дев€ти планет и что —олнце €вл€етс€ одной из примерно ста миллиардов звезд, составл€ющих нашу √алактику. ћы знаем, что в той области пространства, которую можно прозондировать самыми мощными телескопами, разбросаны другие галактики, число которых также должно исчисл€тьс€ миллиардами. ѕродолжаетс€ ли это до бесконечности?

Ѕесконечно ли число галактик? »ли же пространство все-таки имеет конечные размеры? (ћожет быть, нам следует говорить Ђнаше пространствої, поскольку если наше пространство ограниченно, то кто может сказать, что не существует других ограниченных пространств?)


 

јстрономы прилагают все усили€, чтобы ответить на эти вопросы. ќни конструируют так называемые модели ¬селенной Ч воображаемые картины мира, если его рассматривать как единое целое. ¬ начале дев€тнадцатого века многие астрономы предполагали, что ¬селенна€ безгранична и содержит бесконечное число солнц. ѕространство считалось евклидовым. ѕр€мые ливни уходили в бесконечность во всех направлени€х. ≈сли бы космический корабль отправилс€ в путь в любом направлении и двигалс€ по пр€мой линии, то его путешествие длилось бы бесконечно долго, причем он никогда не достиг бы границы. Ёта точка зрени€ восходит к древним грекам. ќни любили говорить, что, если воин будет бросать свое копье все дальше и дальше, в пространство, он никогда не сможет достичь конца; если же такой конец вообразить себе, то воин смог бы стать там и метнуть копье еще дальше!



 

ѕротив этой точки зрени€ имеетс€ одно важное возражение. Ќемецкий астроном √енрих ќлберс отметил в 1826 г., что если число солнц бесконечно и эти солнца распределены в пространстве случайным образом, то пр€ма€ лини€, проведенна€ от «емли в любом направлении, должна была бы в конечном счете пройти сквозь какую-либо звезду. Ёто означало бы, что все ночное небо должно было представл€ть собой одну сплошную поверхность, испускающую слеп€щий звездный свет. ћы знаем, что это не так. —ледует придумать какое-то объ€снение темноте ночного неба, чтобы объ€снить то, что теперь называют парадоксом ќлберса. Ѕольшинство астрономов конца дев€тнадцатого и начала двадцатого века считали, что число солнц ограниченно. Ќаша галактика, утверждали они, содержит все имеющиес€ солнца. „то же вне галактики? Ќичего! (» только в середине двадцатых годов этого столети€ по€вились неопровержимые доказательства, что существуют миллионы галактик на громадных рассто€ни€х от нашей.) ƒругие астрономы допускали, что свет от далеких звезд может поглощатьс€ скоплени€ми межзвездной пыли.

Ќаиболее остроумное объ€снение дал шведский математик ¬.  . Ўарлье. √алактики, говорил он, группируютс€ в ассоциации, ассоциации Ч в сверхассоциации, сверхассоциации Ч в сверх-сверхассоциации и так далее до бесконечности. Ќа каждой ступени объединени€ рассто€ни€ между группировками растут быстрее, чем размеры групп. ≈сли это правильно, то тогда чем дальше продолжать пр€мую линию от нашей галактики, тем меньше веро€тность того, что она встретит другую галактику. ¬месте с тем эта иерархи€ ассоциаций бесконечна, так что по-прежнему можно говорить, что ¬селенна€ содержит бесконечное число звезд. ¬ объ€снении, данном Ўарлье парадоксу ќлберса, нет ничего ошибочного, за исключением того, что имеетс€ следующее более простое объ€снение.


 

ѕерва€ модель ¬селенной, основанна€ на теории относительности, была предложена самим Ёйнштейном в статье, опубликованной в 1917 г. Ёто была из€щна€ и красива€ модель, хот€ позже Ёйнштейн вынужден был отказатьс€ от нее. ¬ыше уже объ€сн€лось, что гравитационные пол€ Ч это искривлени€ структуры пространства Ч времени, производимые присутствием больших масс материи. ¬нутри каждой галактики, следовательно, имеетс€ много подобных скручиваний и изгибов пространства Ч времени. ј как же огромные области пустого пространства между галактиками? ќдна точка зрени€ такона: чем больше рассто€ние от галактик, тем более плоским (более евклидовым) становитс€ пространство. ≈сли бы ¬селенна€ была свободна от вс€кой материи, то пространство было бы совершенно плоским; некоторые, однако, считают, что в этом случае вообще было бы бессмысленным говорить, что оно имеет какую-то структуру. » в том и в другом случае ¬селенна€ пространства Ч времени простираетс€ неограниченно во всех направлени€х.


 

Ёйнштейн сделал одно заманчивое контрпредложение. ѕредположим, сказал он, что количество материи во ¬селенной достаточно велико, чтобы обеспечить общую положительную кривизну. ѕространство тогда замкнулось бы само на себ€ во всех направлени€х. Ётого нельз€ пон€ть полностью, не углубл€€сь в четырехмерную неевклидову геометрию, но смысл можно схватить достаточно легко с помощью двухмерной модели. ѕредставим себе плоскую страну ѕлосковию, где живут двухмерные существа. ќни считают свою страну евклидовой плоскостью, котора€ простираетс€ безгранично во всех направлени€х. ѕравда, солнца ѕлосковии €вл€ютс€ причиной по€влени€ на этой плоскости различных выпуклостей, но это локальные выпуклости, которые не вли€ют на общую гладкость. —уществует, однако, друга€ возможность, которую могут себе представить астрономы этой страны. ћожет быть, кажда€ локальна€ выпуклость производит небольшое искривление всей плоскости таким образом, что суммарное действие всех солнц будет приводить к деформированию этой плоскости в нечто похожее на поверхность бугристой сферы. ѕодобна€ поверхность была бы тем не менее безграничной в том смысле, что вы могли бы двигатьс€ в любом направлении вечно и никогда не достичь границы. ¬оин ѕлосковии не смог бы найти такое место, дальше которого ему некуда было бы метнуть свое плоское копье. ќднако поверхность страны была бы конечной. ѕутешественник, совершающий поездку по Ђпр€мой линииї достаточно долго, в конце концов прибыл бы обратно туда же, откуда начал свой путь.

ћатематики говор€т, что подобна€ поверхность Ђзамкнутаї. ќна, конечно, не безгранична. ѕодобно бесконечному евклидовому пространству, центр ее везде, периферии не существует. Ёту Ђзамкнутостьї, топологическое свойство такой поверхности, обитатели этой страны могут легко проверить. ќдин критерий уже упоминалс€: движение вокруг сферы во всех направлени€х. ƒругой способ проверки состо€л бы в окраске этой поверхности. ≈сли бы житель этой страны, начав с какого-то места, стал рисовать все большие и большие окружности, он в конце концов заключил бы себ€ внутрь п€тна на противоположной стороне сферы. ќднако, если эта сфера велика и жители занимают небольшую часть ее, у них не будет возможности произвести подобные топологические испытани€.


 

Ёйнштейн предположил, что наше пространство €вл€етс€ трехмерной Ђповерхностьюї огромной гиперсферы (четырехмерной сферы). ¬рем€ в его модели остаетс€ неискривленным; это пр€ма€ координата, уход€ща€ назад в бесконечно далекое прошлое и простирающа€с€ бесконечно далеко вперед в будущее. ≈сли эту модель представл€ть себе как четырехмерную пространственно-временную структуру, она больше напоминает гиперцилиндр, чем гиперсферу. ѕо этой причине такую модель обычно называют моделью Ђцилиндрической ¬селеннойї. ¬ любой момент времени мы видим пространство как своего рода трехмерное поперечное сечение гиперцилиндра.  аждое поперечное сечение представл€ет собой поверхность гиперсферы.

Ќаша √алактика занимает только незначительную часть этой поверхности, так что пока еще нет возможности выполнить топологический эксперимент, который доказал бы ее замкнутость. Ќо принципиальна€ возможность доказать замкнутость существует. ”становив достаточно мощный телескоп в каком-то направлении, можно сфокусировать его на определенной галактике, а затем, повернув телескоп в противоположную сторону, увидеть обратную сторону той же самой галактики. ≈сли бы существовали космические корабли со скоростью, близкой к скорости света, то они могли бы описать круг по ¬селенной, двига€сь в любом направлении по наиболее пр€мой линии, котора€ только возможна.

¬селенную нельз€ Ђокраситьї в буквальном смысле этого слова, но можно сделать по существу то же самое, составл€€ сферические карты ¬селенной все больших и больших размеров. ≈сли картограф будет делать это достаточно долго, то он сможет обнаружить, что он оказалс€ внутри той сферы, карту которой он составл€ет. Ёта сфера будет становитьс€ все меньше и меньше по мере того, как он продолжает свое зан€тие, подобно тому кругу, который уменьшаетс€, когда житель ѕлосковии заключает себ€ внутрь п€тна.




 

¬ некоторых отношени€х неевклидова модель Ёйнштейна проще классической модели, в которой пространство не искривлено. ќна проще в том же самом смысле, в котором можно сказать, что круг проще пр€мой линии. ѕр€ма€ лини€ простираетс€ в бесконечность в обе стороны, а бесконечность в математикеЧ очень сложна€ вещь! ”добство окружности в том, что она ограничена. ќна не имеет концов, никому не приходитс€ беспокоитьс€ о том, что произойдет с этой линией в бесконечности. ¬ аккуратной эйнштейновской ¬селенной никому не приходитс€ заботитьс€ обо всех свободных концах в бесконечности, о том, что в космологии люб€т называть Ђграничными услови€миї. ¬ уютной ¬селенной Ёйнштейна граничных проблем не существует, потому что она не имеет границ.


 

ƒругие космологические модели, полностью согласующиес€ с общей теорией относительности, обсуждались в двадцатых годах. Ќекоторые из них имеют свойства даже более необычные, чем цилиндрическа€ ¬селенна€ Ёйнштейна. √олландский астроном Ѕиллем де —иттер разработал модель замкнутой, ограниченной ¬селенной, в которой врем€ искривл€етс€ так же, как и пространство. „ем дальше смотришь сквозь пространство де —иттера, тем более медленно идущими кажутс€ часы. ≈сли посмотреть достаточно далеко, можно увидеть области, где врем€ совершенно остановилось, Ђкак на чаепитии у сумасшедшего Ўл€почкина,[7] Ч пишет Ёддингтон, Ч где всегда шесть часов вечераї.


 

ЂЌе нужно думать при этом, что существует кака€-то границаї, Ч объ€сн€ет Ѕертран –ассел в Ђјзбуке теории относительностиї. ЂЋюди, живущие в стране, которую наш наблюдатель считает страной лотофагов,[8] живут точно в такой же суете, как и сам наблюдатель, и им кажетс€, что он сам застыл в вечной неподвижности. Ќа самом деле вы никогда бы не узнали об этой стране лотофагов, поскольку понадобилось бы бесконечно большое врем€, чтобы свет дошел от нее к вам. ¬ы смогли бы узнать о местах, расположенных недалеко от нее, но она сама оставалась бы всегда за горизонтомї.  онечно, если бы вы направились к этой области на космическом корабле, держа ее с помощью телескопа под посто€нным наблюдением, вы увидели бы, что по мере вашего приближени€ к ней ход времени там медленно ускор€етс€.  огда вы туда прибудете, все будет двигатьс€ с обычной скоростью. «емл€ лотофагов будет теперь находитьс€ на краю нового горизонта.


 

ќбращали ли вы внимание на то, что, когда самолет, пролета€ низко над вами, резко взмывает вверх, высота звука от его моторов сразу немного понижаетс€? Ёто называетс€ эффектом ƒопплера по имени австрийского физика ’ристиана »оганна ƒопплера, открывшего этот эффект в середине дев€тнадцатого века. ќн легко объ€сним.  огда самолет приближаетс€, то звуковые волны от его двигателей колеблют вашу барабанную перепонку более часто, чем это было бы при неподвижном самолете. Ёто увеличивает высоту звука.  огда самолет удал€етс€, ощущаемые вашими ушами толчки от звуковых колебаний менее часты. «вук становитс€ ниже.


 

јбсолютно то же самое происходит в том случае, когда источник света быстро движетс€ к вам или от вас ѕри этом неизменной должна оставатьс€ скорость света (котора€ всегда посто€нна), но не его длина волны. ≈сли вы и источник света движетесь навстречу друг другу, то эффект ƒопплера укорачивает длину световой волны света, сдвига€ цвет в сторону фиолетового конца спектра. ≈сли вы и источник света удал€етесь один от другого, то эффект ƒопплера дает подобное же смещение к красному концу спектра.

√еоргий √амов на одной из своих лекций рассказал историю (несомненно, анекдотическую) с эффектом ƒопплера, котора€ слишком хороша, чтобы не привести ее здесь. Ёто случилось, кажетс€, с известным американским физиком из университета ƒжона √опкинса –обертом ¬удом, который был задержан в Ѕалтиморе за езду на красный свет. ѕредстав перед судьей, ¬уд на основе эффекта ƒопплера блест€ще объ€снил, что из-за большой скорости его движени€ произошел сдвиг красного света к фиолетовому концу спектра, из-за чего он восприн€л его как зеленый. —удь€ был склонен оправдать ¬уда, но на суде случайно оказалс€ один из студентов ¬уда, которого ¬уд незадолго до этого провалил. ќн быстро вычислил скорость, котора€ требуетс€, чтобы огонь светофора из красного стал зеленым. —удь€ отказалс€ от первоначального обвинени€ и оштрафовал ¬уда за превышение скорости.

ƒопплер думал, что открытый им эффект объ€сн€ет видимый цвет далеких звезд: красноватые звезды должны двигатьс€ от «емли, голубоватые звезды Ч к «емле.  ак оказалось, дело было не в этом (эти цвета объ€сн€лись другими причинами); в двадцатых годах нашего века было открыто, что свет от удаленных галактик обнаруживает €вное смещение в красную сторону, которое нельз€ объ€снить достаточно убедительно иначе, как допуска€, что эти галактики движутс€ от «емли. Ѕолее того, это смещение возрастает в среднем пропорционально рассто€нию от галактики до «емли. ≈сли до галактики ј в два раза дальше, чем до галактики Ѕ, то красное смещение от ј примерно в два раза больше красного смещени€ от Ѕ. ѕо утверждению английского астронома ‘реда ’ойла, красное смещение дл€ ассоциации галактик в созвездии √идры свидетельствует о том, что эта ассоциаци€ удал€етс€ от «емли с громадной скоростью, равной примерно 61 000 км/сек.


 

ƒелались различные попытки объ€снить красное смещение не эффектом ƒопплера, а каким-либо иным способом. ѕо теории Ђусталости светаї чем дольше свет находитс€ в пути, тем меньше частота его колебаний. (Ёто прекрасный пример гипотезы ad hoc, т. е. гипотезы, св€занной только с этим частным €влением, поскольку других свидетельств в ее пользу нет.) ƒругое объ€снение состоит в том, что прохождение света сквозь космическую пыль приводит к по€влению смещени€. ¬ модели де —иттера это смещение четко следует из искривлени€ времени.

Ќо простейшее объ€снение, которое наилучшим образом согласуетс€ с другими известными фактами, состоит в том, что красное смещение действительно свидетельствует о реальном движении галактик. »сход€ из этого предположени€, вскоре была развита нова€ сери€ моделей Ђрасшир€ющейс€ ¬селеннойї.

ќднако это расширение не означает, что расшир€ютс€ сами галактики или что (как это теперь считают) увеличиваютс€ рассто€ни€ между галактиками в ассоциаци€х галактик. ѕо-видимому, это расширение влечет за собой увеличение рассто€ний между ассоциаци€ми. ѕредставьте себе гигантский ком теста, в который вкраплено несколько сот изюмин.  ажда€ изюмина представл€ет собой ассоциацию галактик. ≈сли это тесто сажают в печь, оно расшир€етс€ равномерно по всем направлени€м, но размеры изюмин остаютс€ прежними. ”величиваетс€ рассто€ние между изюминами. Ќи одна из изюмин не может быть названа центром расширени€. — точки зрени€ любой отдельной изюмины все остальные изюмины кажутс€ удал€ющимис€ от нее.

„ем больше рассто€ние до изюмины, тем больше кажуща€с€ скорость ее удалени€.

ћодель ¬селенной Ёйнштейна статична. Ёто объ€сн€етс€ тем, что он развил эту модель до того, как астрономы обнаружили расширение ¬селенной. „тобы предотвратить ст€гивание своей ¬селенной гравитационными силами и ее гибель, Ёйнштейн вынужден был в своей модели предположить, что существует еще одна сила (он ввел ее в модель с помощью так называемой Ђкосмологической посто€ннойї), роль которой заключаетс€ в отталкивании и удержании звезд на некотором рассто€нии друг от друга.

¬ыполненные позже вычислени€ показали, что модель Ёйнштейна неустойчива, подобно монете, сто€щей на ребре. ћалейший толчок заставит ее упасть либо на лицевую, либо на обратную сторону, причем первое соответствует расшир€ющейс€, второе Ч сжимающейс€ ¬селенной. ќткрытие красного смещени€ показало, что ¬селенна€ во вс€ком случае не сжимаетс€; космологи обратились к модел€м расшир€ющейс€ ¬селенной.

 онструировались всевозможные модели расшир€ющейс€ ¬селенной. —оветский ученый јлександр ‘ридман и бельгийский аббат ∆орж Ћеметр разработали две наиболее известные модели. ¬ некоторых из этих моделей пространство предполагаетс€ замкнутым (положительна€ кривизна), в других Ч незамкнутым (отрицательна€ кривизна), в третьих вопрос о замкнутости пространства остаетс€ открытым.

ќдна из моделей была предложена Ёддингтоном, который описал ее в увлекательной книге Ђ–асшир€юща€с€ ¬селенна€ї. ≈го модель по существу очень похожа на модель Ёйнштейна, она замкнута, подобно огромному четырехмерному шару, и равномерно расшир€етс€ по всем своим трем пространственным измерени€м. ¬ насто€щее врем€, однако, у астрономов нет уверенности в том, что пространство замкнуто на себ€. ѕо-видимому, плотность материи в пространстве недостаточна, чтобы привести к положительной кривизне. јстрономы отдают предпочтение незамкнутой или бесконечной ¬селенной с общей отрицательной кривизной, напоминающей поверхность седла.


 

„итатель не должен думать, что если поверхность сферы имеет положительную кривизну, то изнутри эта поверхность будет иметь отрицательную кривизну.  ривизна сферической поверхности положительна независимо от того, с какой стороны на нее смотреть Ч снаружи или изнутри. ќтрицательна€ кривизна поверхности седла вызвана тем, что в любой своей точке эта поверхность искривлена по-разному. ќна вогнута, если вы проводите по ней рукой от задней части к передней, и выпукла, если вы ведете руку от одного кра€ к другому. ќдна кривизна выражаетс€ положительным числом, другп€ Ч отрицательным. „тобы получить кривизну этой поверхности в данной точке, эти два числа надо перемножить. ≈сли во всех точках это число отрицательно, как должно быть, когда поверхность в любой точке искривл€етс€ по-разному, то говор€т, что эта поверхность имеет отрицательную кривизну. ѕоверхность, окружающа€ дырку в торе (бублике), Ч другой известный пример поверхности отрицательной кривизны.  онечно, подобные поверхности €вл€ютс€ лишь грубыми модел€ми трехмерного пространства отрицательной кривизны.


 

¬озможно, с по€влением более мощных телескопов удастс€ решить вопрос о том, какова кривизна ¬селенной Ч положительна, отрицательна или равна нулю. “елескоп позвол€ет видеть галактики лишь в определенном сферическом объеме. ≈сли галактики распределены случайным образом и если пространство евклидово (нулевой кривизны), число галактик внутри подобной сферы должно быть всегда пропорционально кубу радиуса этой сферы. ƒругими словами, если построить телескоп, которым можно загл€нуть в два раза дальше, чем любым телескопом до этого, то число видимых галактик должно увеличитьс€ с n до 8n. ≈сли этот скачок окажетс€ меньше, то это будет означать, что кривизна ¬селенной положительна, если больше Ч отрицательна.

ћожно подумать, что должно быть наоборот, но рассмотрим случай двухмерных поверхностей с положительной и отрицательной кривизной. ѕредположим, что из плоского листа резины вырезан круг.

Ќа него наклеены изюмины на рассто€ни€х в полсантиметра одна от другой. ƒл€ того чтобы придать этой резине форму сферической поверхности, ее необходимо сжать, и многие изюмины сблиз€тс€. »ными словами, если на сферической поверхности изюмины должны оставатьс€ на рассто€нии в полсантиметра одна от другой, то потребуетс€ меньше изюмин. ≈сли же резину наложить на поверхность седла, то изюмины раздвинутс€ на большие рассто€ни€, т. е. чтобы на поверхности седла сохранить рассто€ни€ между изюминами в полсантиметра, потребуетс€ больше изюмин. ћораль, вытекающа€ из всего этого, в шутливой форме может быть выражена так: когда вы покупаете бутылку пива, об€зательно скажите продавцу, что вы хотите бутылку, содержащую пространство, искривленное отрицательно, а не положительно?


 

¬ модел€х расшир€ющейс€ ¬селенной не требуетс€ космологическа€ посто€нна€ Ёйнштейна, привод€ща€ к гипотетическому расталкиванию звезд.

(ѕозже Ёйнштейн считал концепцию космологической посто€нной самой большой ошибкой, сделанной им когда либо.) — по€влением этих моделей сразу же про€снилс€ вопрос с парадоксом ќлберса о €ркости ночного неба. —татическа€ модель Ёйнштейна мало помогла в этом отношении. ѕравда, она содержит только конечное количество солнц, но из-за замкнутости пространства в модели свет от этих солнц вынужден вечно обходить ¬селенную, изгиба€ свою траекторию в соответствии с местными искривлени€ми пространства Ч времени. ¬ результате ночное небо освещено так же €рко, как и в случае бесконечного количества солнц, если не предположить, что ¬селенна€ настолько молода, что свет смог совершить лишь ограниченное число кольцевых витков.

ѕон€тие расшир€ющейс€ ¬селенной очень просто устран€ет этот парадокс. ≈сли далекие галактики удал€ютс€ от «емли со скорост€ми, пропорциональными рассто€ни€м до них, то полное количество света, достигающего «емлю, должно уменьшатьс€. ≈сли кака€-либо галактика находитс€ достаточно далеко, ее скорость может превысить световую, тогда свет от нее вообще никогда не достигнет нас. —ейчас многие астрономы всерьез считают, что если бы ¬селенна€ не была расшир€ющейс€, то не было бы буквально никакой разницы между ночью и днем.


 

“от факт, что скорость далеких галактик относительно «емли может превышать скорость света, €вл€етс€, казалось бы, нарушением того положени€, что ни одно материальное тело не может двигатьс€ быстрее света. Ќо, как мы видели в гл. 4, это положение имеет силу только в услови€х, которые соответствуют требовани€м специальной теории относительности. ¬ общей теории относительности его следует перефразировать так: никакие сигналы не могут быть переданы быстрее света. Ќо все еще остаетс€ спорным такой важный вопрос: могут ли на самом деле далекие галактики преодолеть световой барьер и, став невидимыми, навсегда исчезнуть из пол€ зрени€ человека, даже если он будет располагать наиболее мощными телескопами, которые можно себе представить. Ќекоторые специалисты считают, что скорость света действительно €вл€етс€ пределом и что самые далекие галактики просто будут делатьс€ более тусклыми, не станов€сь никогда полностью невидимыми (при том условии, конечно, что человек будет располагать достаточно чувствительными приборами дл€ их наблюдени€).

—тарые галактики, как кто-то однажды заметил, никогда не умирают. ќни просто постепенно исчезают. ¬ажно пон€ть, однако, что ни одна галактика не исчезает в том смысле, что исчезает ее матери€ из ¬селенной. ќна просто достигает такой скорости, что становитс€ невозможным или почти невозможным обнаружить ее в земные телескопы. »счезающа€ галактика продолжает быть видимой со всех галактик, наход€щихс€ ближе к ней. ƒл€ каждой галактики существует такой Ђоптический горизонтї, сферическа€ граница, за которую ее телескопы не могут проникнуть. Ёти сферические горизонты дл€ любых двух галактик не совпадают. јстрономы подсчитали, что точка, после которой галактики начнут исчезать из нашего Ђпол€ зрени€ї, находитс€ примерно в два раза дальше, чем область дос€гаемости любого современного оптического телескопа. ≈сли это предположение правильно, то сейчас видима примерно одна восьма€ часть всех галактик, которые когда-то можно будет наблюдать.

≈сли ¬селенна€ расшир€етс€ (неважно, €вл€етс€ ли пространство плоским, незамкнутым или замкнутым), то возникает такой каверзный вопрос. Ќа что была похожа ¬селенна€ раньше? —уществуют два различных способа ответить на этот вопрос, две современные модели ¬селенной. ќбе модели рассмотрены в следующей главе.



<== предыдуща€ лекци€ | следующа€ лекци€ ==>
ѕеревод ј. ». Ѕаз€ | ¬зрыв или устойчивое состо€ние
ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-07; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2122 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ѕольшинство людей упускают по€вившуюс€ возможность, потому что она бывает одета в комбинезон и с виду напоминает работу © “омас Ёдисон
==> читать все изречени€...

764 - | 590 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.029 с.