Автор: Salvador Dali (---.lowtem.hokudai.ac.jp)
Дата: 15-11-02 19:19
Изменение в представлениях о форме и размерах Вселенной на протяжении веков и до наших дней описано в начальных главах многих научно-популярных книг по космологии. Главные темы космологии сейчас - это ядерные превращения в звездах и физика субатомных частиц. А космогония (от слова гон - угол), являясь в наше время лишь частью более общей науки - космологии, говорит именно о крупномасштабных пространственных характеристиках Вселенной - не об архитектурных и конструктивных деталях мироздания, а как бы со стороны целиком показывает модель, макет этого "здания", в котором мы живем.
Вплоть до эпохи Великих географических открытий Колумба, Магеллана и других, большинство людей считало, что Земля это "круг" (так написано в Библии: Исаия 40:22), до краев которого можно дойти и заглянуть с его края "вниз" - в "бездну". На краю круга Земли небесный свод ("Твердь"), подобно шатру, опирается на Землю. По тверди ходят Солнце и Луна. А звезды - это шляпки серебряных гвоздей, вбитых в купол-твердь (слово "звезды" - это "гвезды" - гвозди).
Однако уже философы Древней Греции понимали, что "круг" Земли не плоский, а выпуклый, причем, изогнут он во всех точках и по всем направлениям одинаково. Теперь это называется "Космологический Принцип" - то, что Вселенная - если сравнивать ее крупные части - однородна и изотропна. Радиус этой сферы пытались вычислить, замеряя изменение высоты над горизонтом Полярной звезды и расстояния во время дальних путешествий по реке Нил, текущей с юга на север. Вычислили точно. Но не поверили сами себе: неужели радиус Земного шара может быть столь велик? Каково ж тогда будет расстояние до Солнца и Луны! И каковы ж тогда их размеры: ведь вот они, кажется, такие небольшие и не так уж далеко. Народ, уж конечно, этого не поймет. И они приуменьшили цифру в своих отчетах. Уже вскоре Птолемей нарисовал смелую картину Вселенной. Мы, оказывается, живем не на плоскости, а на сфере - на поверхности шара! Тогда это очень трудно было себе представить. Выходит, поедешь в одну сторону - и вернешься в то же место с противоположной стороны! Точно такие же недоумения вызывает сегодня у публики картина искривленного и замкнутого пространства Вселенной, нарисованная Эйнштейном.
Вокруг шарообразной Земли, согласно модели Птолемея, как матрешки - одна в другой располагались несколько небес - вращающихся прозрачных хрустальных сфер, к которым были прикреплены: плоский фонарь Луна - к ближайшему от Земли небу, к следующему небу - Меркурий, далее Венера, затем Солнце, к следующим - Марс, Юпитер, Сатурн, и к последнему - то ли седьмому, то ли девятому небу - знакомые нам серебряные гвозди - звезды. Хотя было непонятно, как жители противоположной стороны Земли могут жить там вверх ногами и удерживаться от падения "вниз", в "бездну", но всему этом приходилось верить, ведь в основе модели Птолемея лежали элементарные измерения и расчеты, произведенные на Ниле. Ничтожная пылинка - смертный человек смог измерить Вселенную! Тогда это очень восторгало.
Поэтому неприличной выходкой по отношению к уважаемым, авторитетным "специалистам" выглядело выступление какого-то Николая Коперника, когда он по прошествии более чем тысячи лет вдруг обратил внимание на некоторые несуразности в модели Птолемея и предложил свою модель - с Солнцем в центре мира. Современные скептики и постмодернисты могли бы зевнуть и сказать Копернику: ну что ж, моделей может быть много, каждый волен нарисовать свою, "текст не должен вызывать никаких последствий", мели, Емеля. Но тогда не принято было просто классифицировать и коллекционировать разные точки зрения, люди прислушивались к аргументам, считали, что истина одна, и все, что говорилось, принимали близко к сердцу. А тут еще Галилей, открывший силы инерции, "нахально" заявил: если страшно удаленное седьмое небо со звездами делает один оборот за сутки, оно развалится на куски от такой скорости вращения, - вращается не небо, а Земля! И наконец, Джордано Бруно подытожил: "Значит, нет никакого твердого неба со звездами-гвоздями, звезды - это такие же солнца, как наше. И, значит, нет у Вселенной никакого центра". Этого стерпеть было уже невозможно!
Но и убедительно опровергнуть не могли. Новые идеи подхватывались и развивались. На основе законов динамики Галилея и закона всемирного тяготения Ньютона были вычислены расстояния от Солнца до вращающихся вокруг него планет, а также их размеры и массы. И тем же методом, каким путешественники по Нилу вычислили размер Земного шара, теперь, "путешествуя" на Земном шаре вокруг Солнца и измеряя из противоположных точек уже измеренной орбиты угол между Солнцем и звездами, вычислили расстояния до ближайших из них. Для большинства же звезд изменения угла (называемые параллаксом) были столь малы, что их нельзя было измерить - так эти звезды оказались далеки.
Так появилась ньютоновская модель, господствовавшая до 20-х годов ХХ века. Согласно ей, Вселенная бесконечна в пространстве и во времени, то есть вечна. Звезды вращаются вокруг центра своей галактики. Группы галактик вращаются вокруг центра своей группы. Скопления групп галактик образуют в свою очередь скопления более крупного порядка и т. д. и т. д. Совсем недавно обнаружили, что скопления галактик образуют в пространстве Вселенной ячеистую структуру наподобие пчелиных сот. Но и это не меняет того факта, что по всем направлениям от нас на расстоянии до 12 миллиардов световых лет, до которого достигают современные телескопы, все везде одно и то же. И нет никаких оснований думать, что за пределами видимости есть что-то другое. На границах видимости обнаружены гигантские светящиеся скопления материи, названные квазарами, которых нет вблизи нас. Это можно объяснить тем, что мы видим приграничные области такими, какими были они - и, очевидно, вся наша Вселенная - 10-12 млрд. лет назад. Изменчивость Вселенной во времени подрывает идею ее вечности, а значит, и всю ньютоновскую модель.
Некоторые другие несуразности в ньютоновской модели мира обнаруживались и раньше, и главным здесь был вывод из уравнений электродинамики о постоянстве скорости света, равной всегда 300.000 км/сек. И в начале ХХ века Эйнштейн в своей "специальной (частной) теории относительности" (СТО) - рассматривавшей только равномерное движение - сумел внести в механику Ньютона изменения, связанные с постоянством скорости света - как предельной скорости движения вообще. Но последствия этого были далекоидущими. Из "общей теории относительности" (ОТО) Эйнштейна, рассматривавшей уже и ускоренное движение, и силы тяготения, следовало, что трехмерное пространство Вселенной не бесконечно - как бесконечны, например, одномерная прямая линия и двумерная плоскость - а конечно по объему и замкнуто само на себя, как конечны и замкнуты одномерная линия окружности и двумерная поверхность шара - сфера.
Но одномерная линия - окружность может быть искривлена и замкнута только потому, что у плоскости, на которой она находится - два измерения. Двумерная поверхность - сфера может быть замкнута только потому, что в пространстве, где она находится - три измерения. А трехмерное пространство Вселенной может иметь свойства искривленности и быть замкнутым, потому что наш мир на самом деле четырехмерен, и четвертое его измерение - это ВРЕМЯ. Оно фигурировало в качестве четвертого измерения уже в ранней - "специальной" теории относительности.
Тут же А. А. Фридман обнаружил еще одно следствие из теории Эйнштейна: что замкнутое трехмерное пространство Вселенной не может быть стационарным, а должно расширяться, раздуваться - как растягивается замкнутая двумерная поверхность детского воздушного шарика при его надувании. Расширяется ли наша Вселенная на самом деле и почему расширяется - доказать и объяснить это Фридман предложил другим. Он говорил, что его дело - решать уравнения, а разбираться в физическом смысле решений должны другие специалисты - физики, астрономы. И вскоре Эдвин Хаббл указал, что непонятное смещение в красную сторону в спектрах всех отдаленных звезд и галактик можно объяснить только тем, что все они удаляются от нас и что скорость этого всеобщего "разбегания" галактик пропорциональна их удаленности от нас.
Так родилась общепринятая теперь теория "Горячей Вселенной", иначе называемая теорией "Биг Бэнга", то есть "Большого взрыва", подробно описывающая состояния и эволюцию материи в сторону ее усложнения в разные периоды существования Вселенной, начиная с долей первой секунды ее расширения из точки.
Однако теория так и не объяснила, почему же пространство Вселенной расширяется. Этим я и собираюсь здесь заняться. Из моего объяснения вытекают важные следствия - поправки к общепринятой модели мира.
http://snow.prohosting.com/melfo/book01to1.html
|
|
