Современные космологические модели Вселенной (теория стационарного состояния и теория эволюционирующей, расширяющейся Вселенной).
Современные космологические модели Вселенной.
1. Теория стационарного состояния Вселенной в классической науке (?І? в).
- Вселенная стационарна, не претерпевает эволюции, изменяются лишь ее отдельные части, а в целом нет.
- Вселенная - это весь окружающий мир, он существует сам по себе, независимо от познания его людьми.
- Пространство и время Вселенной абсолютны, не зависят от материальных объектов и процессов.
- Пространство и время бесконечны, однородны и изотропны.
Атомы – вечные элементы материи, источник звезд неизвестен, изучались движения планет и комет, описывались звезды. Ньютон объяснял светимость неба со ссылкой на творца (Бога).
2. Теория эволюционирующей Вселенной.
Два парадокса не были объяснены предыдущей теорией и разрешены новой теорией: а) гравитационный парадокс – Вселенная бесконечна и в ней бесконечное число небесных, поэтому сила тяготения должна быть бесконечно большой, в результате Вселенная должна сколлапсировать; б) фотометрический – бесконечно число небесных тел, должны обеспечить бесконечную светимость неба, что не наблюдалось.
Теория эволюционирующей Вселенной основано на основном уравнении тяготения Эйнштейна, введенной в ОТО и связывает геометрию пространства с плотностью и распределением материи в пространстве. Вселенная в науке стала рассматриваться как физический объект, имеющей массу, плотность, размер, температуру. Уравнение тяготения имеет множество решений.
Первое решение (в 1917 г. предложено Эйнштейном), отсюда следовало:
- Пространство однородно и изотропно, материя распределена равномерно, гравитационное притяжение масс компенсируется силами отталкивания.
- Вселенная стационарна, пространство не зависит от времени, следовательно она бесконечна во времени, то есть у Вселенной нет ни начала, ни конца.
- Пространство безгранично, но конечно.
3. Теория расширяющейся Вселенной.
Другое решение предложил в 1917 г. Виллем Де Ситтер (голландский астроном). Если в свободной от материи Вселенной появлялись массы, то между массами возникало отталкивание, что удаляло их друг от друга. По Ситтеру тенденция к расширению возникало на очень больших расстояниях.
В 1922 г. Александр Фридман (русский математик и геофизик) отбросил постулат о стационарности Вселенной и получил решение уравнения Эйнштейна, описывающую Вселенную с расширяющимся пространством. В зависимости от средней плотности вещества и излучения Вселенная либо расширяется, либо сжимается.
В 1927 г. Ж. Леметр (бельгийский ученый и аббат) связал расширение пространства с астрономическими наблюдениями и ввел понятие «начало Вселенной» как сингулярности (сверхплотное состояние) и рождение Вселенной в результате Большого взрыва.
В 1929 г. Эдвин Хаббл (американский астроном) обнаружил странную зависимость между расстоянием и скоростью галактик: галактики движутся от нас со скоростью возрастающей пропорционально расстоянию (?=HL, где ? – скорость удаления галактик, L – расстояние до галактики, измеряемое в парсеках 1 пк ? 3,1•1016 м, H – постоянная Хаббла 75-80 км/с•106 пк), то есть система галактик расширяется (на сегодняшний день – это научно установленный факт). Чем дальше от нас та или иная галактика, тем с большей скоростью она удаляется и тем сильнее приходящее от нее электромагнитное излучение смещается к красному концу, то есть длина волны увеличивается, а частота колебаний электромагнитного излучения понижается: в видимой части спектра линии смещаются к красному концу), а «красное смещение» свидетельствует об удалении галактик от Земли). Центра разбегания нет, а расширяется межгалактическая среда в целом.
|