Пензиас Вильсон. Космическое микроволновое реликтовое радиоизлучение. Информация о Большом

«Концепции современного естествознания»

на тему:

Пензиас – Вильсон. Космическое микроволновое (реликтовое) радиоизлучение. Информация о «Большом взрыве»

Введение.

Для начала надо понять, что такое космология. Космология - физическое учение о Вселенной как целом, основанное на наблюдательных данных и теоретических выводах, относящихся к охваченной астрономическими наблюдениями части Вселенной. Теоретический фундамент Космологии составляют основные физические теории (теория тяготения, теория электромагнитного поля, квантовая теория и др.), эмпирические сведения предоставляются ей внегалактической астрономией, а ее выводы и обобщения имеют большое общенаучное и философское значение[1] .

Основы современной науки о космосе заложил Эйнштейн, создав в 1916 году теорию тяготения. Записав уравнения для равномерно заполненной звездами Вселенной, он получил решение, в котором кривизна пространства была такой, что оно «замыкалось» само на себя. Хотя границ у Вселенной не было, размеры её были конечны. Но в модели была одна трудность: притяжение звезд друг к другу должно было бы стянуть такую замкнутую Вселенную в точку. Поэтому Эйнштейну дополнил свои уравнения придуманным полем, которое должно было породить «антигравитационную» силу, способную уравновесить гравитацию и удержать Вселенную от сжатия.

Но российский математик Александр Фридман в своих статьях, опубликованных в 1922 - 1924 годах, показал, что уравнения теории тяготения допускают целый спектр решений, только не статичных, а динамических. Эйнштейн встретил работу Фридмана в штыки. Но позже признал свою неправоту и даже назвал работу Фридмана «проясняющей». Еще несколько лет Эйнштейн держался своей статичной модели с «космологической постоянной». Когда Хаббл доказал, что Вселенная действительно расширяется, Эйнштейн окончательно отрекся от своей модели и признал введение этой постоянной в уравнения тяготения «самой большой ошибкой своей жизни».

Хаббл обнаружил, что свет от более далеких галактик «краснее» света от более близких. Причем скорость разбегания оказалась пропорциональна расстоянию от Земли (закон расширения Хаббла). Обнаружить это удалось благодаря эффекту Доплера (зависимости длины волны света от скорости источника света). Поскольку более далекие галактики кажутся более «красными», то предположили, что и удаляются они с большей скоростью. Разбегаются не звезды и даже не отдельные галактики, а скопления галактик. Ближайшие от нас звезды и галактики связаны друг с другом гравитационными силами и образуют устойчивые структуры. Причем в каком направлении ни посмотри, скопления галактик разбегаются от Земли с одинаковой скоростью, и может показаться, что наша Галактика является центром Вселенной, однако это не так. Где бы ни находился наблюдатель, он будет везде видеть все ту же картину — все галактики разбегаются от него.

Согласно закону Хаббла, Вселенная расширяется не с постоянной скоростью. Некоторые галактики удаляются от нас со скоростью 1 тыс. км/с, другие, находящиеся вдвое дальше, со скоростью 2 тыс. км/с, и т.д. Таким образом, закон Хаббла указывает, что, начиная с некоторого расстояния, называемого хаббловским, галактики удаляются со сверхсветовой скоростью. Для измеренного значения постоянной Хаббла это расстояние составляет около 14 млрд. световых лет.

Отбросив допущение Эйнштейна о статичности Вселенной (следовательно, и ставшую ненужной «антигравитационную» силу), Фридман показал, что уравнения теории тяготения имеют три типа решений.

1) Если средняя плотность вещества (или поля) во Вселенной больше определенной критической величины, то пространство такой Вселенной будет замкнутым, а сама она начнет расширяться от нулевого размера, достигнет некоторого максимального радиуса и затем станет сжиматься обратно к нулю.

2) Если средняя плотность Вселенной будет меньше критической, произойдет обратное - пространство будет «открытым», а сама Вселенная будет бесконечно расширяться. Иными словами, Вселенная, «замкнутая в пространстве», замкнута и во времени. Вселенная, «открытая в пространстве», открыта и во времени.

3) Промежуточный случай составляют решения для плотности, строго равной критической величине: пространство такой Вселенной – «плоское», то есть эвклидово, а сама Вселенная расширяется с таким замедлением, что скорость ее расширения бесконечно приближается к нулю. Геометрия Вселенной определяет ее судьбу, а геометрия, в свою очередь, зависит от соотношения в каждый данный момент двух параметров - средней плотности Вселенной и критической плотности. Подсчитано, что критическая плотность, выше и ниже которой Вселенная отличается от «плоской», не так уж велика - около 10 водородных атомов на кубометр пустоты в среднем.

Теория Большого Взрыва. Открытие микроволнового (реликтового) радиоизлучения.

Первое подтверждение факта взрыва пришло в 1964 году, когда американские радиоастрономы Вильсон и Пензиас обнаружили реликтовое электромагнитное излучение с температурой около 3° по шкале Кельвина (–270°С). Именно это открытие, убедило ученых в том, что Большой Взрыв действительно имел место и поначалу Вселенная была очень горячей.

Любое расширение Вселенной должно иметь «начало». Первым это осознал бельгийский ученый, аббат Жорж Леметр, опубликовавший знаменитую работу «К теории первичного атома», в которой он, независимо от Фридмана, нашел решение уравнени