Saturday, September 24office@prosveshtenieto.com

Вселената и нейните универсални парадокси?



Науката за Вселената и нейната еволюция до днес е съпътствана от редица различни парадокси. Един от първите бил така нареченият фотометричен парадокс, който възникнал в модела на неговата безкрайност и вечно съществуване.

Ако Вселената е безкрайна и съществува вечно, то в нея има безкраен брой звезди и за безкрайно време светлината от тях ще достигне нашата планета. В този случай небето винаги ще свети, и такова явление като нощта просто няма да съществува.

Същото важи и за гравитационния парадокс, произтичащ от факта, че безкраен брой звезди биха причинили безкрайна маса, което би довело до колапса на Вселената. И така, какво се случва с Вселената?

Вселената и нейните универсални парадокси?

Космологичните парадокси

Решението за тези противоречия някога било предложено от самият Айнщайн. В неговия модел за стационарна, но затворена вселена имало определен брой звезди. Въпреки това гравитационният парадокс все още остава и според него силите на гравитацията трябва да са компресирали цялата материя във Вселената.

За да избегне това, Айнщайн въвежда космологичната константа в теорията си, за да балансира гравитацията. Също така вярвал, че без космологичната константа общата теория на относителността не може да обясни хомогенността и изотропността на Вселената, която изглежда еднаква от всяка точка.

Айнщайн обаче греши.

През 1922 г. А.А. Фридман доказал, че това е възможно само ако Вселената е нестатична, т.е. трябва или да се разшири, или да се свие. Последващите астрономически наблюдения, базирани на работата на A.A. Фридман показало правилността на описанието на мащабната структура на Вселената.

Впоследствие Айнщайн смятал, че въвеждането на космологичната константа е груба грешка в живота му, но междувременно тази идея се вкоренява и, както отбелязва Г. Гамов:

космологичната константа … отново и отново повдига грозната си глава.

През 1927 г. белгийският физик и свещеник Жорж Леметр забелязва закономерност, че колкото по-отдалечена е галактиката, толкова по-голямо е нейното червено отместване и колкото по-далече е то, толкова по-бързо се отдалечава тя.

Вселената и нейните универсални парадокси?

Вселената се разширява

През 1929 г. Хъбъл заключава, че Вселената се разширява. Горе-долу по същото време няколко теоретици осъзнали, че се е случил един вид експлозия на пространството и времето, наречено по-късно “Големият взрив“.

Това било фантастична идея, която дълго време не намирала емпирични доказателства и била игнорирана от астрономите. Едва през 1965 г. ситуацията се променила драматично. Две статии, публикувани едновременно в Astrophysical Journal, променили завинаги космологичните възгледи на учените.

Първият, от четиримата физици от Принстънския университет,

прогнозирали текущата температура на Вселената, когато се появила от първично огнено кълбо. Други двама астрономи от Bell Labs съобщили за температурата на радиацията, открита от радиоантената, по известна като космически микровълнов фон.

Оттогава идеята за експлозивното начало на произхода на Вселената неизменно надделява над алтернативните космологични модели. През 1970 г. Allan R. Sandage предложил две числа, характеризиращи процеса на разширяване. Първата била текущата скорост на разширяване на Вселената, или днес по известна като константата на Хъбъл. Второто число било скоростта, с която това разширяване се забавяло или параметърът на забавяне.

Вселената и нейните универсални парадокси?

През 80-те години на миналия век била открита парадоксалността на теорията за Големия взрив, която постулира началните условия за експлозивния процес. Според тези идеи температурата трябвала да бъде безкрайна, както и плътността на материята. Освен това било въведено нулево време, но тези параметри нямали физическо значение. Тази теория не би могла да обясни триизмерността на нашето пространство, както и редица други параметри.

Волатилност на разширението

За да коригира тези парадоксални недостатъци, А. Гут предложил да модифицира тази теория. Чрез въвеждането на специфичните физически показатели за температура, налягане и редица други, трябвало да се приеме, че в самото начало на раждането си от квантовия вакуум, Вселената е преминала през фаза на бързото и интензивно разширение (инфлация), след което скоростта на разширение трябвало да остане постоянна.

От теорията на инфлацията следва, че в различни моменти темпът на разширяване не е бил еднакъв. Междувременно космолозите били уверени, че след фазата на инфлацията, след определен период от време, този процес трябвало да започне да се забавя, тъй като гравитационните сили са били необходими, за да се забавят с разширяването.

В края на 80-те години започнали проучвания върху процеса на забавяне на разширяването. Свръхновите от тип Ia били избрани като обекти, чиято яркост е еднаква за всички и можела да зависи само от разстоянието до тях.

Ако разширяването се забави на голямо разстояние,

тогава свръхновата ще бъде по-близо и следователно по-ярка, отколкото ако Вселената се разширява с постоянна скорост. Междувременно най-отдалечените свръхнови се оказали по-слаби от очакваното. През 1998 г. учените стигнали до извода, че разширяването не се забавя, а по-скоро се ускорява. Причината за това ускорение била наречена “тъмна енергия“, която съставлява повече от две трети от цялата маса на нашата Вселена.

Вселената и нейните универсални парадокси?

Още по-парадоксални резултати от наблюденията показали, че седем до осем милиарда години след Големия взрив както фазата на инфлация, така и скоростта на разширяване наистина са се забавили. В същото време, впоследствие, под влияние на неизвестни причини, “антигравитационните сили” станали преобладаващи и забавянето било заменено от ускорено разширяване, което продължава и в момента.

Свойствата на „тъмната енергия“, отговорна за ускореното разширяване, донякъде съответствала на космологичната константа на Айнщайн и нейната антигравитационна сила.

“Нова физика”

Може би разглеждането на космологичната константа от гледна точка на стандартния модел на физиката на елементарните частици ще ни позволи да определим подходите за нейното изследване. Ако разширяването на пространството се извършва с нарастващо ускорение, това ще доведе до унищожаване на цялата материя и Вселената е обречена на неочаквана съдба, наречено „Голямото разкъсване“.

Тогава била създадена специална дискусия относно астрономическите наблюдения и по- точно константата на Хъбъл (H0). Първоначално самият Сандидж смятал, че H0 е около 50 (скоростта на разширяване, изразена в километри в секунда за 3,26 милиона светлинни години). От това следвало, че възрастта на Вселената е 20 милиарда години.

Други учени поддържат стойността на H0 близо до 100, което съответства на възраст от 10 милиарда години. При по- прецизни наблюдения с помощта на телескопа Хъбъл и други инструменти довели резултата с по-малки стойности, вариращи от 72 до 73.

Вселената и нейните универсални парадокси?

В този случай обектите на наблюдение са били използвани не само свръхнови,

но и цефеидите, както и червените свръхгиганти. В резултат на това са получени стойности от 67,4 с малки разлики.

Различните методи и обекти на наблюдение дали различни стойности на константата на Хъбъл, което предизвикало кризисна ситуация. Изследователите обмисляли няколко възможности за разрешаване на ситуацията.

Така според един от тях, стълбата на разстоянията зависи от силата на нейните стъпки. При всяко научно наблюдение, разбира се, са възможни систематични грешки. Въпреки това, независими наблюдения на космическия микровълнов фон на Южния полюс, включително телескопа и милиметровата решетка Atacama, показвали, че няма грешки.

Ако източникът на несъгласие относно константата на Хъбъл

не е в наблюденията на ранната и късната Вселена, тогава космолозите остават с опцията, която е свързана с „новата физика“. Новата физика трябва да включва процеси и явления, които са извън обхвата на сегашните ни познания за Вселената.

Очевидно тя трябва да обясни различните темпове на разширение в различните периоди от развитието на Вселената и да изгради модел на нейното бъдещо съществуване.

Благодарим Ви, че прочетохте тази статия. Просвещението няма за цел да промени вашата гледна точка. Дали ще повярвате на тази статия или не, това е ваш избор! Не забравяйте да ни последвате в социалните мрежи!

Просвещението ©

Внимание! Всяко пълно или частично копиране на материали на Просвещението без писмено разрешение и директен линк към оригиналната публикация на Просвещението, включително от други електронни ресурси, ще се смята за грубо нарушение на Закона за защита на интелектуалната собственост на Република България. Просвещението си запазва правото да реагира на подобни нарушения включително по съдебен ред.

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Translate »
error: Съдържанието е защитено!!!