ALLREFERATS NET - Коллекция рефератов, курсовых, статей
РАСШИРЯЮЩАЯСЯ ВСЕЛЕННАЯ
Звёздное небо над головой долгое время было для человека символом вечности и неизменности. Лишь в Новое время люди осознали, что «неподвижные» звёзды на самом деле движутся, причём с огромными ско¬ростями. В XX в. че-ловечество свык¬лось с ещё более странным фактом: расстояния между звёздными система¬ми — галактиками, не связан-ными друг с другом силами тяготения, по¬стоянно увеличиваются. И дело здесь не в природе галактик сама Вселенная не-прерывно расширяется! Естество¬знанию пришлось расстаться с одним из своих основополагающих принци¬пов: все вещи меняются в этом мире, но мир в целом всегда одинаков. Это можно считать важнейшим научным событием XX в.
Всё началось, когда Альберт Эйн¬штейн создал общую теорию относи¬тельности. В её уравнениях описаны фун-даментальные свойства материи, пространства и времени. («Относительный» по-латыни звучит как relativus — релятивус — , поэтому теории, основанные на теории относительности Эйнштейна, называются релятивистскими).
Применив свою теорию ко Все¬ленной как целой системе, Эйнштейн обнаружил, что такого решения, ко¬торому соответствовала бы не меня¬ющаяся со временем Вселенная не получается. Этот результат не удовле¬творил великого учё-ного. Чтобы до¬биться стационарного решения сво¬их уравнений, Эйнштейн ввёл в них дополнительное слагаемое — так на¬зываемый ламбда-член. Однако до сих пор никто не смог найти какого-либо физического обоснования это¬го дополни-тельного члена.
В начале 20-х гг. советский мате¬матик Александр Александрович Фридман решил для Вселенной урав¬нения об-щей теории относитель¬ности, не накладывая условия стаци¬онарности. Он доказал, что могут существовать два решения для Все¬ленной: расширяющийся мир и сжи¬мающийся мир. Полученные Фридманом уравнения используют для описания эволюции Вселенной и в настоящее время.
Все эти теоретические рассужде¬ния никак не связывались учёными с реальным миром, пока в 1929 г. аме¬риканский астроном Эдвин Хаббл не подтвердил расширение видимой части Вселенной. Он использовал при этом эффект Доплера. Линии в спектре движущегося источника сме¬щаются на величину, пропорцио¬нальную скорости его приближе-ния или удаления, поэтому скорость га¬лактики всегда можно вычислить по изменению положения её спектраль¬ных ли-ний.
Ещё во втором десятилетии XX в. американский астроном Весто Слайфер, исследовав спектры нескольких галак-тик, заметил, что у большинст¬ва из них спектральные линии сме¬щены в красную сторону. Это означа¬ло, что они удаляют-ся от нашей Галактики со скоростями в сотни ки¬лометров в секунду.
Хаббл определил расстояния до небольшого числа галактик и их ско¬рости. Из его наблюдений следовало, что чем дальше находится галактика, тем с большей скоростью она от нас удаляется. Закон, по которому ско¬рость удаления про-порциональна расстоянию, получил название зако¬на Хаббла.
Означает ли это, что наша Га¬лактика является центром, от которо¬го и идёт расширение? С точки зре¬ния астроно-мов, такое невозможно. Наблюдатель в любой точке Вселен¬ной должен увидеть ту же картину: все галактики имели бы красные сме¬щения, пропорциональные расстоя¬нию до них. Само пространство как бы раздувается. Если на воздушном шарике нарисовать галактики и на¬чать надувать его, то расстояния меж¬ду ними будут возрастать, причём тем быстрее, чем дальше они распо¬ложены друг от друга.
Разница лишь в том, что нарисо¬ванные на шарике галактики и сами увеличиваются в размерах, реальные же звёздные системы повсюду во Все¬ленной сохраняют свой объём. Это объясняется тем, что составляющие их звёзды свя-заны между собой сила¬ми гравитации.
Факт постоянного расширения Вселенной установлен твердо. Самые далёкие из известных галактик и квазаров имеют такое большое красное смещение, что длины волн всех ли¬ний в их спектрах оказываются боль¬ше, чем у близких источников, в пять—шесть раз!
Но если Вселенная расширяется, то сегодня мы видим её не такой, ка¬кой она была в прошлом. Миллиарды лет назад галактики располагались значительно ближе друг к другу. Ещё раньше отдельных галактик просто не могло суще-ствовать, а ещё ближе к началу расширения не могло быть даже звёзд. Эта эпоха — начало рас¬ширения Вселенной — удалена от нас на 12—15 млрд лет.
Оценки возраста галактик пока слишком приближённы, чтобы уточ¬нить эти цифры. Но надёжно уста¬новлено, что самые старые звёзды различных галактик имеют примерно одинаковый возраст. Следовательно, большинство звёздных систем воз¬никло в тот период, когда плотность вещества во Вселенной бьша значи¬тельно выше современной.
На начальной стадии всё вещест¬во Вселенной имело настолько вы¬сокую плотность, что её даже невоз¬можно себе представить. Идею о расширении Вселенной из сверх¬плотного состояния ввёл в 1927 г. бельгийский астроном Жорж Ле-метр, а предположение, что первоначаль¬ное вещество было очень горячим, впервые высказал Георгий Антонович Гамов в 1946 г. Впоследствии эту ги¬потезу подтвердило открытие так на¬зываемого реликтового излучения. Оно осталось как эхо бурного рожде¬ния Вселенной, которое часто назы¬вают Большим Взрывом.
Но остаётся множество вопро¬сов. Что привело к образованию ныне наблюдаемой Вселенной, к началу Взрыва? Почему пространство имеет три измерения, а время — од¬но? Как в стремительно расширяю¬щейся Вселенной смогли поя-виться стационарные объекты — звёзды и галактики? Что было до начала Боль¬шого Взрыва? Над поисками ответов на эти и многие другие вопросы ра¬ботают современные астрономы и физики.
