История и методология естествознания. Кудрявцев С.П. - 36 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Допплера (1803 – 1953), который говорил об изменении частоты или длины волны звуковых и световых коле-
баний при движении источника этих колебаний. Причем, если источник приближается к наблюдателю, то дли-
на испущенной световой волны смещается в область коротких длин, и если источник удаляется, то длина ис-
пущенной волны смещается в сторону красной области спектра. Таким образом, смещение темных линий в
сторону длинных волн служило доказательством удаления источника этих волн, доказательством расширения
Галактик. Эффект красного смещения длин волн в спектрах отдаленных галактик был открыт американским
ученым Хабблом в 1929 г. По величине смещения можно было определить скорость наблюдаемого объекта.
Хаббл, исследовавший множество Галактик, установил, что скорость разбегания Галактик увеличивалась с уве-
личением расстояния Галактики от наблюдателя. Чем дальше находятся Галактики от нас, тем быстрее они
движутся. В конце концов, очень далекие Галактики могут двигаться со скоростью, приближающейся к скоро-
сти света. А скорость света является предельно возможной скоростью. Следовательно, мы не сможем увидеть
Галактики, двигающиеся со скоростью света. Свет, излучаемый этими Галактиками, до нас не дойдет. Хаббл
подсчитал удаление Галактик, двигающихся с этой предельной скоростью, и нашел его превышающим 10 мил-
лиардов световых лет. Поэтому существует конечное число Галактик, свет которых дойдет до нас, и, следова-
тельно, в этом смысле Вселенная для нас конечна.
14.2. Космологические модели вселенной
Вопрос о том, как образовалась Вселенная, как образовалась солнечная система, отдельные планеты, бес-
конечна или конечна Вселенная, поднимали многие известные ученые. Вряд ли сейчас существует точный
окончательный ответ на эти вопросы, но с развитием науки, экспериментальной и теоретической базы мы полнее и
точнее сможем ответить на них.
Аристотель, как и его учитель Платон, считали центром мироздания Землю. Вселенная у него ограничена
в пространстве и неизменна. В сочинении "О небе" он писал: " В протяжении всего прошедшего времени, со-
гласно летописям, завещаемым потомкам от поколения к поколению, мы не находим следы изменений ни во
всем удаленном небе в целом, ни в одной из подходящих частей неба". Планеты совершают вокруг Земли кру-
говые движения. Небесные тела у Аристотеля созданы из неуничтожимой материи – эфира. Великий Ньютон
считал, что Вселенная существует вечно и бесконечна.
Первой релятивистской моделью Вселенной стала модель, предложенная создателем теории относитель-
ности Альбертом Эйнштейном. В 1917 г. в своей работе "Вопросы космологии и общая теория относительно-
сти" Эйнштейн написал космологическое релятивистское уравнение и дал его решение, соответствующее по-
стоянной положительной кривизне Вселенной (стационарное решение). Эта модель Эйнштейна интерпретиро-
валась многими учеными как стационарная, сферическая модель конечной Вселенной. Русский ученый А.А.
Фридман (1888 – 1925) возразил Эйнштейну и показал, что существуют и нестационарные решения. Фридман
пришел к космологической модели расширяющейся или сжимающейся Вселенной – однородной и изотропной.
Изотропность и однородность Вселенной составляют так называемый космологический принцип. Изотроп-
ность предполагает одинаковость свойств Вселенной во всех направлениях. Казалось, что это не так. Взглянув
на небо, мы увидим неоднородности в расположении небесных тел нашей Галактики. Но мы видим только
ближние объекты Вселенной. Для далеких объектов, на уровне Галактик, однородность Вселенной сейчас подтвер-
ждена астрономическими исследованиями. Приблизительно это означает, что в сфере диаметром 300 миллионов
световых лет содержится одинаковое число Галактик. Модель Фридмана получила экспериментальное подтвержде-
ние в исследованиях Хаббла.
В 1964 г. астрономы Р. Пензиас и А. Вильсон открыли реликтовое излучение. За это открытие им была
присуждена в 1978 г. Нобелевская премия. Суть этого открытия заключается в следующем. Они исследовали
фоновое радиоизлучение нашей Галактики. Неожиданно в коротковолновом диапазоне они уловили некоторые
слабые радиошумы, интенсивность которых не зависела от времени и направления антенны. Интенсивность
этого излучения соответствовала, для данной длины волны, интенсивности излучения абсолютно черного тела с
температурой около трех градусов по шкале Кельвина. Работы теоретиков предсказывали, что вся Вселенная на
ранней стадии своего существования была заполнена равновесным излучением с очень высокой температурой.
По мере расширения Вселенной, температура понижалась, и к настоящему времени ее излучение соответствует
температуре 2,74 градуса по шкале Кельвина. Вот это излучение, оставшееся от ранней стадии горячей Вселен-
ной обнаружили Пензиас и Вильсон. Реликтовое излучение оказалось изотропным и однородным.
14.3. Гипотеза большого взрыва
Открытия расширения Вселенной и реликтового излучения дали экспериментальную основу для выдви-
жения гипотез эволюции Вселенной. Одной из наиболее популярных гипотез такой эволюции явилась гипотеза
Большого Взрыва. Согласно ей в начале расширения, более 15 миллиардов лет назад, вещество Вселенной раз-
мещалось в микроскопическом шаре примерно равной величиной ядра атома (радиуса ~10
–15
м.) невероятно
большой плотности и температуры. Произошел
Большой Взрыв, первую секунду после которого теоретики
описывают достаточно убедительно. В начале первой секунды взрыва образовались частицы кварки и антик-
варки, при этом происходило излучение фотонов высоких энергий. Из этих частиц в течение этой же первой
секунды образовались протоны, антипротоны и нейтроны. Частицы сталкивались между собой, происходили
реакции аннигиляции, сопровождавшиеся также излучением фотонов. К концу первой секунды в результате
расширения Вселенной ее температура понизилась до 10 миллиардов градусов. В это время образовались элек-
троны и позитроны. К концу третьей минуты из четверти всех протонов и нейтронов образовались ядра гелия.

Страницы