Эффект красного смещения. Красное смещение

Красное смещение: История и современность

Эффект Доплера
Около ста лет тому назад американский астроном Вестон Слайфер (Slipher) трудясь на ниве спектроскопии звезд и туманностей, обнаружил, что спектральные линии химических элементов в спектрах, пришедших от большинства туманностей имеют сдвиг в сторону его низкочастотной части. Этот сдвиг спектральных линий или относительное изменение длины назвали – Красным Смещением (КС).
z = (l - l 0)/l 0 , (1) где l 0 - лабораторная длина волны, l- длина волны смещённой линии в спектре далёкой туманности.

Поскольку отдельные спектральные линии излучений атомов – это практически монохроматические волны, то В.Слайфер предложил и толкование своих наблюдений, опираясь на эффект Доплера для звуковых волн. В котором величина смещения частоты зависит от скорости относительного движения передатчика. Получилось, что спектральные линии 40 туманностей полученные В. Слайфером имеют красное смещение и линии только одной туманности (Андромеды) имели смещение в синюю сторону. Исходя из полученных данных был сделан вывод туманности удаляются от нас, причем с довольно большими скоростями порядка сотен километров в секунду. На рубеже XIX-- XX веков в науке преобладали представления о том, что небольшие туманности на небосводе, являются газовыми туманностями на окраине всеобъемлющей звездной системы Млечного пути. В.Слайфер в полном соответствии с представлениями своего времени считал например спектр туманности Андромеды, отражением света центральной звезды.

Весомый вклад в новую парадигму, согласно которой газовые туманности являются далекими галактиками, внесли Х.Ливитт, Э.Герцшрунг и конечно Э.Хаббл. В 1908г Х. Ливитт обнаружила переменные звезды и определила периоды некоторых из них в в Малом Магеллановом Облаке. Э Герцшпрунг в 1913 отождествил переменные звезды в ММО с известными в нашей галактике цефеидами. Чуть позже(в средине 20х годов) нашел в туманности Андромеды 36 цефеид и Э.Хаббл, по зависимости период-светимость пересчитал расстояние и получил новую галактику «туманность Андромеды». Через 10 лет были известны расстояния до 150 галактик(бывших туманностей).

В ходе исследований Э.Хаббл обнаружил, что чем дальше галактика находится от нас, тем больше красное смещение и, следовательно, с тем большей скоростью она улетает от Земли. На основании данных о лучевых скоростях и расстояний до галактик, был открыт новый закон, который показал, что с десяти процентной погрешностью выполняется равенство Z = kR , где, Z – величина красного смещения, определенная, как отношение приращения длинны волны (частоты) любой спектральных линий атомов галактики, по отношению к спектральным линиям атомов, находящихся на Земле; k = H/C – коэффициент пропорциональности; H – найденная из астрономических наблюдений постоянная Хаббла, C – скорость света в вакууме; R – расстояние до галактики. Некоторые галактики имеют и небольшое синее смещение – в основном это ближайшие к нам звездные системы. Похоже пора проиллюстрировать на примерах – какова же постулируемая эффектом Доплера связь величины красного смещения z и астрономических расстояний (при значении постоянной Хаббла H=70 км/сек) красное смещение z для астрономических расстояний около 3 млн световых лет составит ~ 0,00023 , для астро расстояний 3 млр световых лет оно составит ~ 0,23 а для астро расстояний 10 млр световых лет лет оно будет ~ 0,7. В рамках действия закона Э.Хаббла существует и воображаемая сфера, на которой скорость разбега равна световой, носящая имя первооткрывателя – Э.Хаббла.

Совсем недавно считалось , что галактики во вселенной удаляются от нас со скоростью не превышающей световую, а формулой (1) по КС можно пользоваться лишь при Z>> Z^2 со ссылкой на специальную теорию относительности (СТО), согласно которой Z стремится к бесконечности при приближении скорости галактики к скорости света. Но после публикаций результатов детального изучения излучения сверхновых типа Ia (конец 20 века), сегодня значительное число космологов считает, что далекие галактики и внегалактические объекты, имеющие величину красного смещения Z>1, удаляются от Земли с относительно сверхсветовой скоростью. Оценки «критического расстояния» до таких галактик превышают 14 млрд св.лет. Одновременно следует заметить, что в некоторых энциклопедиях возраст вселенной сегодня оценивается 13+0,7 млрд лет. С уверенностью можно сказать только то, что проблема с превышением световой скорости для удаленных галактик, квазаров, гамма-всплесков на сегодня определенно существует. В последние годы в поле зрения астрономов оказались объекты, красное смещение которых Z ~10. Формула Хаббла даёт для таких смещений расстояния, мягко говоря, порядка размеров всей наблюдаемой Вселенной. Идти к нам это излучение должно в некоторых случаях больше времени её существования. Для объектов со столь большими смещениями объяснение причины смещения эффектом Доплера противоречит здравому смыслу.

Интересно, что и открыватель закона связывающего величину красного смещения с астро расстоянием Э. Хаббл, немало потрудившийся на ниве создания новой карты звездного неба и измеривший расстояния и красное смещение до множества галактик; до конца жизни скептически относился к объяснению полученных им результатов – эффектом Доплера и расширением вселенной. Известна его критика как интерпретации В. де Ситтера, так и гипотезы Ф.Цвики. До конца своей жизни (1953 г.) Хаббл по видимому так и не решил для себя, говорит ли красное смещение о расширении Вселенной, или оно обязано "некоему новому принципу природы". Вероятно основoй он считал закономерность - галактики на бОльших расстояниях от нас имеют бОльшее красное смещение. Возможно классик считал красное смещение, следствием влияния трехмерности пространства на распространение излучения, в котором длина волны уменьшается линейно с расстоянием; возможно он полагал, что не существует идеалистических волн, распространение которых не сопровождалось бы диссипацией энергии, точно это не известно.

Альтернативные гипотезы
Посмотрим, вслед за первооткрывателем знаменитого закона - некоторые альтернативные объяснения спектрального сдвига далеких туманностей или красного смещения:

Гравитационное притяжение света, исходящего от галактики или звезды. Частным случаем этого эффекта может быть черная дыра, при пролете фотона на расстоянии превышающем горизонт событий. Кванты света краснеют, когда распространяются из области большего по абсолютной величине гравитационного потенциала к меньшему, т. е. выходят из сильного поля тяготения.

Смещение спектральных линий квантов света в электромагнитной среде (атомном, молекулярном пространстве….) Оба приводимых механизма смещения в длинноволновую область считаются правомочными на своей области действия и вероятно могут реализовываться на практике. Но имеют и известные недостатки: по первому механизму эффект достаточно мал и локален, по вторму варианту рассеяние на атомах зависит от длины волны, и вследствии влияния изменения направления при рассеянии оно должно выглядеть размытыми.

Оригинальными и можно сказать экзотическими являются еще ряд гипотез, приведу 2е наиболее любопытные на мой взгляд

Эффект Рица согласно которому скорость света векторно слагается со скоростью источника, и длина волны света будет нарастать по мере его движения. Для такого эффекта справедлива ф-ла: t"/t = 1+ La/c 2 где период t" между приходом двух импульсов или волн света отличается от периода t их испускания источником тем сильней, чем больше удалённость L и лучевое ускорение a источника света. Обычно La/c2 - гипотеза о квантовой природе постоянной Хаббла, на которую уменьшается частота фотона за один период колебания вне зависимости от длины волны. Вводится даже квант диссипации энергии фотона за один период колебания: E T = hH 0 = 1.6·10-51 Дж, где h - постоянная Планка; а максимальное число колебаний, которое может совершить фотон за свою жизнь: N = E/E T = hv/hH 0 = v/H 0 , где E - энергия фотона.

В различных вариациях существует сегодня и почти столетняя гипотеза «усталого света», согласно которой не галактики удаляются от нас, а кванты света в ходе долгого путешествия испытывают некое сопротивление своему движению, постепенно теряют энергию и краснеют.

Однако наиболее популярна на сегодня пожалуй гипотеза космологического смещения. Образование космологического красного смещения можно представить так: рассмотрим свет - электромагнитную волну, идущую от далёкой галактики. В то время как свет летит через космос, пространство расширяется. Вместе с ним расширяется и волновой пакет. Соответственно, изменяется и длина волны. Если за время полёта света пространство расширилось в два раза, то и длина волны и волновой пакет увеличивается в два раза.

Лишь эта гипотеза способна объяснить полученное в конце XX века, расхождение в расстояниях по эффекту Доплера и спектру сверхновых типа Ia, акцентированное в работах лауреатов Нобелевской премии 2011 г. Обнаруживших что в удаленных галактиках, расстояние до которых было определено по закону Хаббла, сверхновые типа Ia имеют яркость ниже той, которая им полагается. Или расстояние до этих галактик, вычисленное по методу "стандартных свеч", оказывается больше расстояния, вычисленного на основании ранее установленного значения параметра Хаббла. Что послужило основой и для вывода Вселенная не просто расширяется, она расширяется с ускорением!

Тем не менее необходимо отметить, что здесь в явном виде нарушается закон сохранения энергии излученного фотона в отсутствии взаимодействий. Но не только позволяет считать гипотезу космологического смещения несостоятельной, остается неясным:

Чем фундаментально отличаются свойства внутригалактического пространства от межгалактического?, если в неизменном межзвездном пространстве отсутствует космологическое смещение, а в межгалактическом только оно и существует;

Когда, кем и как было открыто новое фундаментальное взаимодействие, обозначаемое как "уменьшение энергии фотона от расширения Вселенной?;

Какова физическая основа отличия реликтовых фотонов (z~1000) от остальных(z
- чем фундаментально уменьшение энергии фотона от расширения Вселенной отличается от давным-давно известной гипотезы «усталого света»?.

Реликтовое излучение
Давайте детальнее рассмотрим недостатки космологической гипотезы на примере космического микроволнового фона (реликтового излучения - с легкой руки И.С.Шкловского), испущенных горячим веществом в ранней Вселенной незадолго до того, как оно, остывая, перешло из состояния плазмы в газообразное.

Начнем с популярного тезиса о предсказании Г. Гамовым микроволнового фонового излучения. В работе «Расширяющаяся вселенная и образование галактик» опубликованной в трудах Датской Академии наук за Mat-Fis. Medd 27(10),1, 1953г Г.Гамов исходил из двух положений: 1) современной эпохе соответствует асимптотический инерциальный режим расширения мира в рамках однородной модели Фридмана с временем расширения Т~ 3млр лет и плотностью материи во вселенной р~ 10^-30 г/см.; 2) температура в-ва во вселенной во все эпохи было отлична от 0, а в начале расширения была очень высокой. Вселенная находилась в термодинамическом равновесии, или материальные объекты с температурой Т по закону Стефана Больцмана излучали фотоны с частотой, соответствующей этой температуре. В ходе адиабатического расширения излучение и материя охлаждаются, но не исчезают

Исходя их этих положений Г.Гамов получил оценку датировки преобладания материи над излучением ~ 73 млн лет, температуру излучения в демаркационной точке 320 К, и оценку современного значения этого излучения, при линейной экстраполяции в 7К.

С. Вайнберг высказывает следующее замечание по «предсказанию» Гамовым реликтового излучения: “…взгляд на эту работу 1953г показывает, что предсказание Гамова основывалось на математически ошибочных аргументах, относящихся к возрасту вселенной, а не его собственной теории космического нуклеосинтеза».

Дополнительно относительно предсказания Г.Гамова, хотелось бы отметить что обратная аппроксимация экспериментально зарегистрированного микроволнового фона 2,7К при увеличении в 100 раз (согласно расчетам Г.Гамова) приводит к температуре рекомбинации 270 К аналогичной на поверхности Земли. А при аппроксимации температуры рекомбинации в 100 раз микроволновый фон должен быть регистрироваться в диапазоне ~ 30К. В этой связи широко распространенный/популярный штамп о теоретическом предсказании Г. Гамовым микроволнового фона /реликтового излучения с последующей экспериментальным подтверждением выглядит скорее литературным преувеличением, нежели научным фактом.

На сегодня происхождение космического микроволнового фона (реликтового излучения) описывается примерно так: «Когда Вселенная расширяется на?столько, что плазма остывает до температуры рекомби?нации, электроны начинают соединяться с протонами, образуя нейтральный водород, а фотоны начинают распространяться свободно. Точки, из которых фотоны доходят до наблюдателя, образуют так называемую поверхность последнего рассеяния. Это единственный источник во Вселенной, окружающий нас со всех сторон. Температура поверхности последнего рассеяния оценивается примерно 3000 К, возраст Вселенной около 400 000 лет. С этого момента фотоны перестали рассеиваться теперь уже нейтральными атомами и смогли свободно перемещаться в пространстве, практически не взаимодействуя с веществом. Равновесная температура реликтового излучения, аналогичная излучению абсолютно черного тела, столь же нагретого, 3000 К.»

Но здесь перед нами предстает множество парадоксов.

Излучение даже экстремально удаленных космологических объектов не рассеивается (среда прозрачна);

Спектральный состав излучения даже экстремально удаленных космологических объектов не изменяется (среда линейна).

Спектральный состав реликтового излучения должен соответствовать спектральному составу излучения абсолютно черного тела при 3000 К. Но его регистрируемый спектральный состав соответствует излучению абсолютно черного тела, нагретого до 2,7 К, без каких-либо дополнительных экстремумов.

Непонятно под действием какого, противоречащего закону сохранении энергии, процесса излученные при 3000К фотоны превратились в фотоны соответствующие температуре 2,7К? Cогласно формуле hv=KT, энергия фотона должна уменьшится в тысячу раз без каких-либо взаимодействий и воздействий, что невозможно.

Иными словами, если бы реликтовое излучение имело бы происхождение в соответствии с теорией Большого Взрыва, то нет никаких физических оснований, чтобы оно имело иной спектр, кроме спектра излучения абсолютно черного тела при 3000 К. «Уменьшение из-за расширения Вселенной» - всего лишь набор слов, имеющий единственный смысл - прикрыть прямое противоречие теории наблюдательным фактам. Если текущему равновесному излучению соответствует температура 2,7 К, то на три порядка более высокой температуре 3000 К будет соответствовать равновесное излучение примерно на три порядка более энергичных фотонов спектрального максимума более короткой длины волны.

Ряд ученых, полагает что микроволновый фон (реликтовое излучение), слишком однороден, чтобы его можно было считать последствием грандиозного взрыва. Существуют и работы в которых это излучение объясняется суммарным излучением звезд, и работы с объяснением этого излучения частицами космической пыли….

Гораздо проще потеря энергии реликтовых фотонов, излученных при T 3000K объясняется потерями при прохождении физического вакуума (аналога эфира).

Обобщая сказанное об альтернативах эффекту Доплера красного смещения астрономических объектов, необходимо отметить что гипотеза космологического смещения не имеет физически состоятельного механизма потери энергии фотоном. По существу являясь лишь аналогом гипотезе «усталого света», видоизмененным через ~ 100 лет. Что же касается предсказания и связи реликтового излучения с теорией горячей вселенной это далеко не однозначные вещи, имеющие множество нерешенных вопросов. В том числе и редко упоминаемое в литературе отсутствие экспериментальной регистрации реликтовых нейтрино, немного ранее фотонов возникающих при остывании плазмы.

Эффект Доплера под сомнением …наблюдения квазаров, сверхновых
Большие проблемы для доминирующей во второй половине XX века интерпретации красного смещения эффектом Доплера, привнесли и астрономические объекты квазары, или если называть их полным именем, квазизвездные радиоисточники.

Первый квазар,или радиоисточник 3C 48, был обнаружен в конце 1950-х А. Сендиджем и Т. Метьюзом во время радиообзора неба. Объект как будто совпадал с одной звездой, не похожей ни на какие другие: в ее спектре присутствовали яркие линии, которые не удавалось соотнести ни с одним из известных атомов.

Немногим позже в 1962г., был обнаружен еще один звездоподобный объект, излучавший в широком спектре 3С273.

Через год М. Шмидт показал, что если этому звездоподобному объекту приписать смещение 16%, то его спектр совпадет со спектром газообразного водорода. Такое красное смешение велико даже для большинства галактик. Объект 3С 273 отождествили не с экзотической звездой из Млечного Пути, а чем-то совсем иным, мчащимся от нас с огромной скоростью. Расстояние до этого квазара оценивается около 2 млрд. световых лет, а видимый блеск равен 12,6m. Оказалось, что и другие звездоподобные радиоисточники, такие как 3С 48, имеют большие красные смещения. Вот эти-то компактные объекты с большим красным смещением, которые на фотографиях напоминают звезды, и есть квазары.

Считается, что квазары непрерывно поглощают из ближайшего пространства газ, пыль, другой космический мусор и даже звезды. Освобождающаяся при этом гравитационная энергия поддерживает яркое свечение квазаров - они излучают во всем электромагнитном диапазоне с интенсивностью большей, чем сотни и тысячи миллиардов обычных звезд.

Наблюдения за небесными объектами далеко не всегда находятся в соответствии с положениями принципиально непроверяемых моделей и гипотез, в т.ч. некоторые эмпирические наблюдения звездного неба противоречат поведению объектов обозначаемых как квазары.

Одной из проблем, которую приподнесло красное смещение объектов - квазаров является нарушение визуально наблюдаемой связи между квазарами и галактиками. Х. Арп в средине 70х годов прошлого века, нашел что квазар Makarian 205, вблизи спиральной галактики NGC 4319 визуально связан с галактикой посредством светящегося моста. Галактика имеет красное смещение 1,800 километров в секунду, соответствующее расстоянию около 107 миллионам световых лет. Квазар имеет красное смещение 21,000 километров в секунду, который должен означать, что он находиться на расстоянии 1,24 миллиардов световых лет. Х.Арп предположил, что эти объекты определенно связаны и это показывает, что стандартная интерпретация красного смещения ошибочна в этом случае. Критики заявили, что не нашли связующего моста, показанного в картине Арпа на фотографии галактики NGC 4319. Но позднее Джек М.Сулентик из Алабамского университета сделал обширное фотометрическое исследование этих двух объектов и заключил, что связующий мост реален. В дополнении к наличию непрерывной световой связи квазаров и галактик, в которых квазары наблюдаются, Х.Арп на основе наблюдений за четырьмя квазарами в окрестностях галактики NGC520 считал, что они были извержены из взрывающейся галактики. Причем изверженные квазары имеют красное смещение намного больше, чем галактика, которая, кажется, является их родителем. Примечательно, что согласно стандартной теории красного смещения, квазары должны быть намного дальше, чем галактика. Х. Арп интерпретирует этот и другие сходные примеры, предполагая, что только что извергнутые квазары рождаются с большими красным смещениями, и постепенно, их красные смещения уменьшаются с течением времени.

«Квантование» квазаров или регистрация нескольких объектов с идентичными параметрами излучения поставило с 1979г еще одну проблему перед космологами. Наблюдая звездное небо Д.Вельш Р.Каршвелл и Р.Уэймен (Den?nis Walsh, Robert Carswell, Ray Weymann) обнаружи?ли два одинако излучающих объекта, находившихся на угловом расстоянии в 6 секунд дуги друг от друга. Кроме того эти объекты имели одинаковое красное смещение zs=l,41, а также иден?тичные спектральные характеристики (профили спектральных линий, отноше?ния потоков в разных областях спектра и др). Не мало поломав голову над возникшей астрономической головоломкой, космологи вспомнили старую идею Ф.Цвики (1937года) о гравитационных линзах на основе галактик. Согласно которой присутствие массивного гравитационного объекта (туманность, галактика или темной материи), вблизи траектории светового луча как бы увеличивает источник световых лучей. Этот эффект и называется гравитационное линзирование. Гравитационная линза своим поведением сильно отличается от оптической в силу того, что теория гравитации принципиально нелинейна. Если бы удаленный объект находился на линии наблюдатель -- линза, то наблюдатель увидел бы кольцо Эйнштейна. Вероятность подобного совпадения мала (мы не имеем возможностей изменять какую либо из базовых точек), точечный источник будет виден как две дуги внутри и снаружи относительно кольца Эйнштейна.

Несмотря на нехватку массы галактик для значительного отклонения лучей при предполагаемом гравитационном линзировании и принципиальной возможности линзы построить только одно фантомное изображение, в арсенале космологов не существует иных разумных объяснений наблюдениям фантомных изображений нескольких объектов -квазаров на небосводе. Им приходится строить абсолютно фантастические прожекты о «группе из пяти галак?тик (две с красным смещением 0,3098, две - 0,3123 и одна - 0,3095)», так называемая "Вторая линза.» для объяснения четырехкратного изображения квазара с красным смеще?нием zs=l,722.

Еще одной проблемой, что приподнесли объекты квазары (на сегодня у более чем 1500 из них измерено красное смещение) оказалось отсутствие в современной физике дееспособного механизма, способного объяснить огромную мощность излучения в относительно небольшом объеме. Несмотря на то, что красному смещению это не имеет прямого отношения, этот факт заслуживает внимания.

Обусловленность красного смещения множества астрономических объектов эффектом Доплера, можно сказать не только находится в противоречии с некоторыми наблюдениями движения и расположения астрономических объектов, но и ставит перед современной физикой целый ряд нерешаемых вопросов: физические процессы в квазарах, превышение относительной скорости света далекими астрономическими объектами, антигравитация…

В необходимости такой обусловленности сомневался и первооткрыватель знаменитого закона Э.Хаббл. И достоверную область применения эффекта Доплера для объяснения красного смещения установить невозможно, т.к. в окрестностях Земли и солнечной системы отсутствуют объекты с красным смещением.

На сегодня значительное количество астрономов утверждают, что красные смещения у многих объектов не вызваны эффектом Доплера и некорректно их интерпретировать исключительно эффектом Доплера. Возможно эффект Доплера и вызывает красное смещение объектов, но откуда можно знать, что красное смещение у всех объектов вызвано именно эффектом Доплера?

Например расхождение в расстояниях, определяемых как по эффекту Доплера, так и спектру сверхновых типа Ia, на дальних расстояниях практически привело к исключению эффекта Доплера, как причины красного смещения на таких расстояниях; и одновременно к снятию ограничения на скорость света как максимально возможную относительную скорость движения.

Заключение
Кроме вышеупомянутых позиций, для LCDM (Lambda - Cold Dark Matter, доминирующий вариант концепции Большого Взрыва) сегодня проблематичен быстрый рост красных смещений обнаруживаемых астрономических объектов. К 2008 году все они уже преодолели рубеж z = 6, причем особенно быстро росли рекордные z гамма-всплесков. В 2009 году ими был установлен очередной рекорд: z = 8,2. Это делает несостоятельными существующие теории образования галактик: им просто не хватает времени на формирование. Между тем прогресс в показателях z, похоже, не собирается останавливаться. Даже по самым оптимистическим оценкам размеров вселенной, если появятся объекты с z > 12, это станет полномасштабным кризисом LCDM.

В средине и первой половине XX века концепция Большого Взрыва, выросшая из взрыва первозданного атома Ж.Леметра, в основном трудами Г.Гамова, была в целом прогрессивной программой исследований, успешно объяснившей некоторые существовавшие на те времена непонятные астрономические наблюдения. Наблюдаемое красное смещение и регистрируемое реликтовое излучение(микроволновый фон), являлись можно сказать эмпирической основой (двумя китами) на которые опиралась эта концепция. В начале XXI века прогресс в объяснении новых астрономических наблюдений, сменился регрессом с появлением множества ad-hoc (дополнительных) гипотез как мы видели далеко не всегда способных дать конструктивное объяснение новым наблюдениям. Наряду с этим в концепции стало популярно активное использование как гипотетических объектов (черные дыры, темная материя, темная энергия, сингулярность…) , так и гипотетических явлений (взрыв сингулярности, антигравитация, быстрая фрагментация материи…). Необходимо отметить, что частое употребление в концепции гипотетических объектов и гипотетических явлений не дает возможность считать такие объекты или явления реально существуемыми.

Да и эмпирическая основа (два кита) Большого Взрыва, можно сказать еле стоит под воздействием критики: красное смещение после расхождения данных по сверхновым типа Ia потеряло однозначную связь с эффектом Доплера, cвязь реликтового излучения с «первоплазмой» так и не получило подтверждения в виде регистрации реликтовых нейтрино, немного раньше излученных «первоплазмой».

Создается впечатление, что не только выводы космологов не имеют под собой научно состоятельного основания, но и сама попытка создать некую математическую модель Вселенной некорректна, и сопряжена с трудностями принципиального характера. Известный шведский физик плазмы и астрофизик, лауреат Нобелевской премии Х. Альвен отнес "теорию Большого взрыва" к разряду математических мифов, лишь операциями над идеализированными объектами отличающегося от египетских, греческих мифов.., системы Птолемея. Он писал: «Один из этих мифов – космологическая теория “большого взрыва” – в настоящее время считается в научной среде “общепринятым”. Это обусловлено главным образом тем, что эту теорию пропагандировал Г.Гамов с присущими ему энергией и обаянием. Что касается наблюдательных данных, свидетельствующих в пользу этой теории, то, как заявлял и Г.Гамов и другие её сторонники, они полностью отпали, но чем меньше существует научных доказательств, тем более фанатичной делается вера в этот миф. Как вам известно, эта космологическая теория представляет собой верх абсурда – она утверждает, что вся Вселенная возникла в некий определённый момент подобно взорвавшейся атомной бомбе, имеющей размеры (более или менее) с булавочную головку. Похоже на то, что в теперешней интеллектуальной атмосфере огромным преимуществом космологии “большого взрыва” служит то, что она является оскорблением здравого смысла: credo, quia absurdum (“верю, ибо это абсурдно”) …….когда сотни или тысячи космологов одевают эту историю в софистические уравнения и вопреки истине утверждают, что эта бессмыслица поддерживается всем тем, что наблюдается гигантскими телескопами - кто посмеет сомневаться? Если это считается наукой, то существует противоречие между наукой и здра?вым смыслом. Космологическая доктрина сегодняшнего дня является антиинтеллектуальным фактором, возможно большого значения!»

Вспоминая о величине периода обращения Солнечной системы вокруг галактического центра ~ 200 миллионов лет, отсутствие экспериментально достоверных данных о звездообразовании, эмпирической несостоятельности астрорасстояний больше 1 кпс, ….нет оснований считать концепцию Большого Взрыва существенно отличающейся от того, что называется околонаучным мифом.

К. Болдинг в своем обращении к Американской ассоциации развития науки говорил: “Космология... представляется нам наукой, не имеющей под собой прочного основания, хотя бы потому, что она изучает огромную Вселенную на примере небольшой ее части, исследования которой не могут дать объективной картины реальности. Мы наблюдали ее на протяжении очень короткого отрезка времени и имеем относительно полное представление лишь о ничтожно малой части ее объема”. Гигантских экстраполяций во времени и пространстве, применения гипотетических объектов и явлений, представляется принципиально невозможным избежать при рассмотрении вопросов о происхождении и строении вселенной.

До сих пор мы говорили об объективном знании о происхождении мира и общих законах мироздания. И вслед за множеством здравомыслящих людей пришли к выводу о мифологичности предлагаемой и сегодня картинки происхождения и строения мироздания.

Вспомним, что вопросы о происхождении мира и жизни, общих законах мироустройства, в первую очередь будучи детьми, мы субъективно адресуем нашим отцам и дедам. И нам, по достижении срока возмужалости предстоит держать личный/субъективный ответ на эти вопросы пред нашими детьми и внуками. Наиболее существенное отличие религиозного знания от научного и состоит в субъективном характере религиозного и объективном характере научного.

Православную святоотеческую точку зрения о происхождение мира, на современном этапе наиболее тщательно и детально озвучивал и развивал о.Серафим Роуз. Согласно ей процессы, происходившие в библейский Шестоднев, принципиально отличны от происходящих под действием чина естества сегодня. Святоотеческая точка зрения никогда не противоречила, и сегодня не противоречит научным данным, т.к чин естества или существующие в современном мире законы природы феноменальную часть которых познают научные сотрудники - появились во вселенной по окончании сотворения мира и жизни. Текст Шестоднева описывает сверхъестественные события и процессы, происходившие во временам до установления чина естества во вселенной. И объективными (научными) методами получить какое-либо знание об этих процессах невозможно, они находятся за пределами сферы научных знаний о мире.

Литература

1. http://www.astronet.ru/db/msg/1202879
2. http://physiclib.ru/books/item/f00/s00/z0000022/st012.shtml
3. http://ritz-btr.narod.ru/melnikov.html
4. http://ritz-btr.narod.ru/starsvet.html
5. http://alemanow.narod.ru/hubble.htm
6. http://goponenko.ru/?p=45
7. http://ufn.ru/ufn94/ufn94_8/Russian/r948f.pdf
8. http://nashaucheba.ru/v31932/%D1%80%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B5_%D0%B8%D0%B7%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
9. http://bibliofond.ru/view.aspx?id=125201
10. http://astroera.net/content/view/106/9/
11. http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6797/
12. http://elementy.ru/blogs/users/a-xandr/35988/
13. http://www.astrolab.ru/cgi-bin/manager.cgi?id=30&num=45 .
14. http://kharkov.orthodoxy.ru/evolution/Biblio/rouz_genesis/
Как известно, к красному смещению приводят два механизма: эффект Допплера и эффект гравитационный. Красное смещение, обусловленное первым эффектом, возникает в том случае, когда движение источника света относительно наблюдателя приводит к увеличению расстояния между источником и наблюдателем. Гравитационное красное смещение возникает тогда, когда приёмник света находится в области с меньшим гравитационным потенциалом, чем источник. В таком случае красное смещение является следствием замедления темпа времени вблизи гравитирующей массы и уменьшения частоты испускаемых квантов света.
В астрофизике и космологии красное смещение обычно соотносят, как уже было сказано выше, с эмпирическим законом Хаббла. При наблюдении спектров удалённых галактик и их скоплений оказалось, что величина красного смещения увеличивается с увеличением расстояния до удалённого объекта. Обычно принято полагать, что чем дальше находится объект от наблюдателя (естественно здесь учитываются огромные космические расстояния), тем с большей скоростью он удаляется от нас. Закон Хаббла выражается в численном виде формулой, в которой скорость удаляющегося объекта равна расстоянию до него, умноженному на коэффициент, называемый константой Хаббла. В общей теории относительности, в том варианте решения её уравнений, который дан А.А. Фридманом, удаление скоплений галактик друг от друга объясняется расширением Вселенной. На этом решении, собственно говоря, и строится модель Вселенной, которая получила широкое признание. Считается, что нынешнее состояние Вселенной есть результат её последовательного расширения после Большого взрыва из некоторого сингулярного состояния. (Обычно принимают модель горячей Вселенной, которая охлаждается по мере расширения).
Далеко не так выглядит космологический сценарий в РТГ Логунова. В этой теории, как говорится в аннотации, касающейся космологии, открылось новое свойство не только замедлять действием гравитации ход времени, но и останавливать процесс замедления, а, следовательно, процесс сжатия вещества. Возникает явление «самоограничения» гравитационного поля, которое играет важную роль во Вселенной. Согласно РТГ, однородная и изотропная Вселенная может быть только «плоской» и развивается циклически от некоторой максимальной плотности до минимальной и т.д. При этом теория устраняет известные проблемы ОТО: сингулярности, причинности (горизонта), плоскостности (евклидовости). Эффект «самоограничения» поля исключает также возможность образования «чёрных дыр». Из теории следует существование «тёмной» материи .
Познакомимся теперь с проблемой логического и эмпирического оправданий ОТО и РТГ в плане исключительно космологических следствий этих теорий.
РТГ Логунова феномен красного смещения объясняется гравитационным эффектом. Согласно решению уравнений, составленных по правилу сочетания двух метрических тензоров, материя во Вселенной, при рассмотрении её в крупномасштабном плане, покоится; претерпевает циклическое изменение во времени гравитационное поле. Наличие этого циклического процесса объясняется тем, что гравитоны обладают собственной массой, которая оценивается величиной порядка (?). Когда Вселенная находится в фазе уменьшения интенсивности гравитационного поля, электромагнитный сигнал, приходящий из некоторой удалённой точки Вселенной в точку, в которой расположен наблюдатель, попадает в то место пространства, где частоты электромагнитных излучений оказываются выше соразмерно той длительности, которая требуется для распространения сигнала из точки r к точке (?). Отсюда частотная разница в стандартном спектре и спектре приходящего издали сигнала. Как видим, автор РТГ представил гениальное, по простоте, объяснение и количественное описание феномена красного смещения
http://www.titanage.ru/Science/SciPhilosophy/Cosmology.php
В качестве "экспериментальных подтверждений" теории Большого взрыва считают наличие реликтового излучения и так называемого "покраснения фотонов" - красного смещения спектров видимого излучения галактик.
В РТГ существование реликтового излучения связывается главным образом с тем, что напряжённость гравитационного поля во Вселенной меняется со временем и в начале цикла развития Вселенной была гораздо больше, чем в настоящее время. Материя в далёком прошлом находилась, разумеется, в состоянии, отличном от нынешнего - это видно и по результатам астрономических наблюдений. Температура и давление в "первичной Вселенной" были намного выше, чем сейчас. Затем, по мере остывания Вселенной, излучение "оторвалось" от вещества и его-то мы и наблюдаем в качестве реликтового. Впрочем, есть и другие интерпретации реликтового излучения - например, предположение о том, что фоновое излучение Вселенной появляется при непрерывном процессе синтеза атомов и молекул водорода и сжижениии молекул водорода. Покраснение фотонов тоже объясняется в рамках РТГ изменением напряжённости гравитационного поля со временем, но, по-видимому, здесь действует и другой механизм. http://elementy.ru/lib/430919?context=2455814&discuss=430919

КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ

Увеличение длин волн (l) линий в эл.-магн. спектре источника (смещение линий в сторону красной части спектра) по сравнению с линиями эталонных спектров. Количественно К. с. характеризуется величиной z=(lприн-lисп)/lисп, где lисп и lприн - соответственно излучения, испущенного источником и принятого наблюдателем (приёмником излучения). Два механизма приводят к появлению К. с.

К. с., обусловленное эффектом Доплера, возникает в том случае, когда источника света относительно наблюдателя приводит к увеличению расстояния между ними (см. ДОПЛЕРА ЭФФЕКТ). В релятив. случае, когда движения источника v относительно приёмника сравнима со скоростью света (с), К. с. может возникнуть и в том случае, если расстояние между источником и приёмником не возрастает (т. н. поперечный эффект Доплера). К. с., возникающее при этом, можно интерпретировать как результат релятив. замедления времени на источнике по отношению к наблюдателю (см. ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ). Космологич. К. с., наблюдаемое у далёких галактик и квазаров, интерпретируется на основе общей теории относительности (ОТО) как эффект расширения Метагалактики (взаимного удаления галактик друг от друга; (см. КОСМОЛОГИЯ)). Расширение Метагалактики приводит к увеличению длин волн реликтового излучения и снижению энергии его квантов (т. е. к охлаждению реликтового излучения).

Гравитац. К. с. возникает, когда приёмник света находится в области с меньшим гравитац. потенциалом (fi2), чем источник (fi1). В этом случае К. с.- следствие замедления темпа времени вблизи гравитирующей массы и уменьшения частоты испускаемых квантов света (эффект ОТО): n=(1+(fi2-fi1)/c2) , Примером гравитац. К. с. может служить смещение линии в спектрах плотных звёзд - белых карликов. Используя Мёссбауэра, эффект, в 1959 удалось измерить К. с. в гравитац. Земли.

Физический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия . . 1983 .

КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ

Увеличение длины монохроматич. компонента спектра источника излучения в системе отсчёта наблюдателя по сравнению с длиной волны этого компонента в собств. системе отсчёта . Термин "К. с." возник при изучении спектральных линий оптич. диапазона, смещённых в сторону длинноволнового (красного) конца спектра. Причиной К. с. может явиться движение источника относительно наблюдателя - Доплера эффект или (и) отличие напряжённости поля тяготения в точках испускания и регистрации излучения - гравитационное К. с. В обоих случаях параметр смещения не зависит от длины волны, так что плотность распределения энергии излучения f 0 () связана с аналогичной плотностью в собств. системе отсчёта f e (). соотношением

Доплеровское смещение длины волны в спектре источника, движущегося с лучевой скоростью и полной скоростью , равно

Для чисто радиального движения красному смещению (z D >>0) отвечает увеличение расстояния до источника (>0), однако при отличной от нуля тангенциальной составляющей скорости значения Z D >O могут наблюдаться и при <0.

Гравитац. К. с. было предсказано А. Эйнштейном (A. Einstein, 1911) при разработке общей теории относительности (ОТО). В линейном относительно ньютоновского потенциала приближении (см. Всемирного тяготения закон) , где соответственно значения гравитац. потенциала в точках испускания и регистрации излучения (z g >0 в том случае, когда в точке испускания по модулю больше). Для массивных компактных объектов с сильным полем тяготения (напр., нейтронных звёзд и чёрных дыр )следует пользоваться точными ф-лами. В частности, гравитац. К. с. в спектре сферич. тела массой М и радиусом (r g - гравитационный радиус, G - гравитационная постоянная )определяется выражением

Первоначально для эксперим. проверки эффекта Эйнштейна исследовались спектры Солнца и других астр. объектов. Для Солнца z g 2*10 -6 , что слишком мало для надёжного измерения эффекта, однако в спектрах белых карликов (r 10 3 -10 4 км, r g 1-3 км, z g 10 -4 - 10 -5) эффект был обнаружен. В 1960 Р. Паунд (R. Pound) и Г. Ребка (G. Rebka), используя Мёссбауэра эффект, измерили гравитац. К. с. при распространении гамма-излучения в земных условиях (z g 10 -15).

Представление о космологич. К. с. возникло в результате работ (1910-29) В. Слайфера (V. Slipher), К. Вирца (К. Wirtz), К. Лундмарка (К. Lundmark) и Э. Хаббла (Е. Hubble). Последний в 1929 установил т. н. Хаббла закон - приблизительно линейную зависимость z,. от расстояния D до далёких галактик и их скоплений: z c (H 0 /c)D, где H 0 - т. н. параметр Хаббла [совр. оценка Н 0 75 км/(с*Мпк) с неопределённостью до множителя 1,5].

Космологич. К. с. связано с общим расширением Вселенной и обусловлено совместным действием эффектов Доплера и Эйнштейна (для относительно близких галактик, при D <10 3 Мпк, осп. роль играет эффект Доплера). В спектрах галактик зарегистрировано макс. значение z c 3, в спектрах квазаров z c 4,5(1988). В 1965 А. Пензиас (A. Penzias) и Р. Вильсон (R. Wilson) обнаружили микроволновое фоновое с темп-рой 2,7 К, интерпретируемое как реликт ранней стадии расширения Вселенной. Для реликтового излучения z c 1500.

Эффект К. с. в спектрах далёких галактик (эффект "разбегания" галактик) получил объяснение в рамках нестационарной космологической модели, основанной на ОТО (А. А. Фридман, 1922). Для нестационарной изотропной и однородной Вселенной (см. Космология )величина z c связана с масштабным фактором R (t )в испускания t e и регистрации t 0 света соотношением

Расширению Вселенной отвечает здесь z c >0. Закон Хаббла рассматривается как линейное к последнему соотношению с . Конкретный вид ф-ции R (t )определяется ур-ниями гравитац. Поля Ото. В. Ю. Теребиж.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. - М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Смотреть что такое "КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ" в других словарях:

Красное смещение сдвиг спектральных линий химических элементов в красную (длинноволновую) сторону. Это явление может быть выражением эффекта Доплера или гравитационного красного смещения, или их комбинацией. Сдвиг спектра … Википедия

Современная энциклопедия

Увеличение длин волн линий в спектре источника излучения (смещение линий в сторону красной части спектра) по сравнению с линиями эталонных спектров. красное смещение возникает, когда расстояние между источником излучения и его приемником… … Большой Энциклопедический словарь

Красное смещение - КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ, увеличение длин волн линий в спектре источника излучения (смещение линий в сторону красной части спектра) по сравнению с линиями эталонных спектров. Красное смещение возникает, когда расстояние между источником излучения и… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

- (обозначение z), увеличение длины волны видимого света или в другом диапазоне ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, вызванное либо удалением источника (эффект ДОПЛЕРА), либо расширением Вселенной (см. РАСШИРЯЮЩАЯСЯ ВСЕЛЕННАЯ). Определяется как изменение… … Научно-технический энциклопедический словарь

Увеличение длин волн линий в спектре источника излучения (смещение линий в сторону красной части спектра) по сравнению с линиями эталонных спектров. Красное смещение возникает, когда расстояние между источником излучения и его приёмником… … Энциклопедический словарь

Увеличение длин волн линий в спектре источника излучения (смещение линий в сторону красной части спектра) по сравнению с линиями эталонных спектров. Красное смещение возникает, когда расстояние между источником излучения и его приемником… … Астрономический словарь

КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ, увеличение длин волн (уменьшение частот) электромагнитного излучения источника, проявляющееся в сдвиге спектральных линий или других деталей спектра в сторону красного (длинноволнового) конца спектра. Оценку красного смещения обычно производят, измеряя смещение положения линий в спектре наблюдаемого объекта относительно спектральных линий эталонного источника с известными длинами волн. Количественно красное смещение измеряется величиной относительного увеличения длин волн:

Z = (λ прин -λ исп)/λ исп,

где λ прин и λ исп - соответственно длины принимаемой волны и волны, испущенной источником.

Выделяют две возможные причины красного смещения. Оно может быть обусловлено Доплера эффектом, когда наблюдаемый источник излучения удаляется. Если при этом z « 1, то скорость удаления ν = cz, где с - скорость света. Если расстояние до источника сокращается, наблюдается смещение противоположного знака (так называемое фиолетовое смещение). Для объектов нашей Галактики как красное, так и фиолетовое смещение не превышает z= 10 -3 . В случае больших скоростей движения, сопоставимых со скоростью света, красное смещение возникает вследствие релятивистских эффектов даже в том случае, если скорость источника направлена поперёк луча зрения (поперечный эффект Доплера).

Частным случаем доплеровского красного смещения является космологическое красное смещение, наблюдаемое в спектрах галактик. Впервые космологические красное смещение обнаружено В. Слайфером в 1912-14. Оно возникает вследствие увеличения расстояний между галактиками, обусловленного расширением Вселенной, и в среднем линейно растёт с увеличением расстояний до галактики (Хаббла закон). При не слишком больших значениях красного смещения (z < 1) закон Хаббла обычно используется для оценки расстояний до внегалактических объектов. Наиболее далёкие наблюдаемые объекты (галактики, квазары) имеют красные смещения, существенно превышающие z = 1. Известно несколько объектов с z > 6. При таких величинах z излучение, испущенное источником в видимой области спектра, принимается в ИК-области. В силу конечности скорости света объекты с большими космологическими красными смещениями наблюдаются такими, какими они были миллиарды лет назад, в эпоху их молодости.

Гравитационное красное смещение возникает, когда приёмник света находится в области с меньшим гравитационным потенциалом φ, чем источник. В классической интерпретации этого эффекта фотоны теряют часть энергии на преодоление сил гравитации. В результате частота, характеризующая энергию фотона, уменьшается, а длина волны соответственно возрастает. Для слабых гравитационных полей значение гравитационного красного смещения равно z g = Δφ/с 2 , где Δφ - разность гравитационных потенциалов источника и приёмника. Отсюда следует, что для сферически-симметричных тел z g = GM/Rc 2 , где М и R - масса и радиус излучающего тела, G - гравитационная постоянная. Более точная (релятивистская) формула для невращающихся сферических тел имеет вид:

z g =(1 -2GM/Rc 2) -1/2 - 1.

Гравитационное красное смещение наблюдается в спектрах плотных звёзд (белых карликов); для них z g ≤10 -3 . Гравитационное красное смещение было обнаружено в спектре белого карлика Сириус В в 1925 (У. Адамс, США). Наиболее сильным гравитационным красным смещением должно обладать излучение внутренних областей аккреционных дисков вокруг чёрных дыр.

Важным свойством красного смещения любого типа (доплеровского, космологического, гравитационного) является отсутствие зависимости величины z от длины волны. Этот вывод подтверждается экспериментально: для одного и того же источника излучения спектральные линии в оптическом, радио и рентгеновском диапазонах имеют одинаковое красное смещение.

Лит.: Засов А. В., Постнов К. А. Общая астрофизика. Фрязино, 2006.

Что, по вашему мнению, означает термин Расширение Вселенной, в чем суть данного явления.

Как вы догадались, основа лежит в понятии красного смещения. Оно обрело свои очертания ещё в 1870 году, когда было замечено английским математиком и философом Уильямом Клиффордом. Он пришел к выводу, что пространство неодинаково в разных точках, то есть искривлено, а также то, что оно со временем может изменяться. Расстояние между галактиками увеличивается, но координаты остаются прежними. Также его допущения сводились к тому, что это явление каким-то образом относиться к сдвигу материи. Выводы Клиффорда не остались не замеченными и спустя некоторое время легли в основу труда Альберта Эйнштейна под названием « «.

Первые обоснованные идеи

Впервые же точные сведения о расширении Вселенной были представлены с помощью астроспектрографии. Когда в Англии, в 1886 году, астрономом-любителем Уильямом Хаггинсом было отмечено, что длины волн звёздного света сдвинуты в сравнении с такими же земными волнами. Такое измерение стало возможным при использовании оптической интерпретации эффекта Доплера, суть которого в том, что скорость звуковых волн постоянна в однородной среде и зависит лишь от свойств самой среды, в таком случае можно вычислить величину вращения звезды. Все эти действия позволяют нам негласно определить движение космического объекта.

Практика измерения скоростей

Буквально через 26 лет в Флагстаффе (США, Аризона) член национальной академии наук Весто Слайфер, изучая спектр спиральных туманностей через телескоп со спектрографом, первым обозначил разности скоростей скоплений, то есть Галактик, по интегральным спектрам. Учитывая, что скорость изучения была мала, ему все-таки удалось рассчитать, что туманность с каждой секундой на 300 км ближе к нашей планете. Уже в 1917 году им было доказано красное смещение более чем 25 туманностей, в направлении которых проглядывалась значительная асимметрия. Лишь четыре из них шли к направлению Земли, остальные же отдалялись, причем с довольно внушающей скоростью.

Формирование закона

Спустя десятилетие известный астроном Эдвин Хаббл доказал, что у дальних галактик красное смещение больше чем у более близко расположенных, и что оно растет пропорционально расстоянию до них. Им также была получена постоянная величина, называемая постоянной Хаббла, которая используется для нахождения лучевых скоростей любых галактик. Закон Хаббла как никто связывает красное смещение электромагнитных квантов. Учитывая это явление, он представлен не только в классической, но и в квантовой форме.

Последние прорывы

Существует много глубоких философских проблем в основе нашего современного понимания физики. Начиная с самых больших масштабов, с природы Большого Взрыва, движения вселенной и происхождения космологической структуры. В пределах космоса мы не знаем, почему работает общая теория относительности – что такое гравитация и инерция? В нашем собственном масштабе мы заметили, что Вселенная содержит странные сложности. Потому и в самых маленьких масштабах квантовая механика оказалась с точки зрения философии вне человеческого понимания – действительно, некоторые выдающиеся теоретики предположили, что искать интерпретацию будет ошибкой – математические процессы, которые дают правильные ответы, хотя мы и не знаем почему, следует воспринимать как данность, и нам не следует беспокоиться о реальности. Одна из трудностей, на которую наталкивается традиционная теория Большого взрыва, – необходимость объяснить, откуда берётся колоссальное количество энергии, требующееся для рождения частиц. Не так давно внимание учёных привлекла видоизменённая теория Большого взрыва, которая предлагает ответ на этот вопрос. Она носит название теории раздувания и была предложена в 1980 году сотрудником Массачусетского технологического института Аланом Гутом. Основное отличие теории раздувания от традиционной теории Большого взрыва заключается в описании периода с 10-35 до 10-32 с. По теории Гута примерно через 10-35 с. Вселенная переходит в состояние «псевдовакуума», при котором её энергия исключительно велика. Из-за этого происходит чрезвычайно быстрое расширение, гораздо более быстрое, чем по теории Большого взрыва (оно называется раздуванием). Через 10-35 с. после образования Вселенная не содержала ничего кроме чёрных мини-дыр и «обрывков» пространства, поэтому при резком раздувании образовалась не одна вселенная, а множество, причём некоторые, возможно, были вложены друг в друга. Каждый из участков пены превратился в отдельную вселенную, и мы живем в одной их них. Отсюда следует, что может существовать много других вселенных, недоступных для нашего наблюдения. Хотя в этой теории удаётся обойти ряд трудностей традиционной теории Большого взрыва, она и сама не свободна от недостатков.

От этого недостатка удалось освободиться в новом варианте теории раздувания, появившемся в 1981 году, но в нём тоже есть свои трудности. Как же представляли себе образование Вселенной наши далекие предки? Как объясняет происхождение Вселенной современная наука? Рассмотрению этих и других вопросов, связанных с возникновением Вселенной, посвящается данный реферат. Происхождение Вселенной Донаучное рассмотрение происхождения Вселенной, С чего все пошло? Как все космическое стало таким, каким оно предстает перед человечеством? Какими были те исходные условия, которые положили начало наблюдаемой Вселенной? Ответ на эти вопросы менялся с развитием человеческой мысли. Многие выдающиеся мыслители далеких от нас исторических эпох пытались объяснить происхождение, строение и существование Вселенной. Заслуживают особого уважения их попытки при отсутствии современных технических средств посредством только своего ума и простейших приспособлений осмыслить сущность Вселенной. Если совершить небольшой экскурс в прошлое, то обнаружится, что идея эволюционирующей Вселенной, взятой на вооружение современной научной мыслью, выдвигалась еще древним мыслителем Анаксагором (500-428 до н.э.). Заслуживает внимания и космология Аристотеля (384-332 до н.э.), и труды выдающегося мыслителя Востока Ибн Сины (Авиценна) (980- 1037), пытавшегося логически опровергнуть божественное творение мира, и других, дошедших до нашего времени имен. Человеческая мысль не стоит на месте. Вместе с изменением представления о строении Вселенной, менялось и представление о ее происхождении, хотя в условиях существующей сильной идеологической власти религии это было связано с определенной опасностью. Может этим и объясняется тот факт, что естествознание новоевропейского времени избегало обсуждения вопроса о происхождении Вселенной и сосредоточилось на изучении устройства Ближнего Космоса. Эта научная традиция надолго определила общее направление и саму методику астрономического, а затем и астрофизического исследований. В результате основы научной космогонии были заложены не естествоиспытателями, а философами.

На протяжении веков разные космологические модели сменяли друг друга, но считалось абсолютно незыблемым, что Вселенная бесконечна во времени и пространстве. Звездное небо над головой являлось символом вечности и неизменности. Но в 1929 году, исходя из наблюдений спектров галактик, Эдвин Хаббл сформулировал свой закон, из которого следует, что Вселенная расширяется. Он звучит так: скорости разбегания галактик возрастают пропорционально расстоянию до них:

v = Hr

где v - скорость удаления галактики от нас, r - расстояние до нее, а H -постоянная Хаббла. Н= 70 км/(с Мпк).

Закон Хаббла вовсе не означает, что наша Галактика является центром, от которого и идет расширение. В любой точке Вселенной наблюдатель увидит ту же самую картину: все галактики убегают друг от друга. Поэтому говорят, что расширяется само пространство.

Расширение Вселенной – это самое величайшее из известных человечеству явлений природы. Чем быстрее удаляется от нас галактика, тем сильнее линии в ее спектре будут смещены в сторону красного цвета, согласно эффекту Доплера.

Эффект назван в честь христианина Андреас Доплера, который предложил первое известное физическое объяснение явления в 1842 г. Гипотеза была проверена и подтверждена для звуковых волн голландским Избирательным бюллетенем ученого Кристофа Хендрика Дидерика Байса в 1845 г. Доплер правильно предсказал, что явление должно обратиться ко всем волнам, и в особенности предложило, что переменные цвета звезд могли быть приписаны их движению относительно Земли.

Данное явление и называется «красное смещение» - наблюдаемое для всех далёких источников (галактики, квазары) понижение частот излучения, свидетельствующее о динамическом удалении этих источников друг от друга и, в частности, от нашей Галактики, т.е. о нестационарности (расширении) Метагалактики.

Красное смещение наблюдается и в излучениях любых других частот например в радиодиапазоне. Противоположный эффект, связанный с повышением частот, называется фиолетовым смещением.

Чаще всего термин «красное смещение» используется для обозначения двух явлений - космологического и гравитационного.

Космологическим красным смещением называют наблюдаемое смещение спектральных линий в сторону длинных волн от далекого космического источника (например, галактики или квазара) в расширяющейся Вселенной по сравнению с длиной волны тех же линий, измеренной от неподвижного источника.

Красное смещение также является мерой времени, протекшего с момента начала расширения Вселенной до момента испускания света в галактике. Так, по современным астрономическим данным, самые первые галактики образовались в момент времени, соответствующий красному смещению 5, то есть спустя примерно 1/15 часть современного возраста Вселенной. Значит, свет от этих галактик шел до нас примерно 8.5 миллиардов лет.

Вплоть до начала нашего века ученые полагали, что основные объекты во Вселенной неподвижны по отношению друг к другу. Затем в 1913 году американский астроном Весто Мельвин Слайфер начал изучать спектры света, приходящего из десятка известных туманностей и заключил, что они движутся от земли со скоростями, достигающими миллионы миль в час.

Каким образом Слайфер пришел к такому удивительному заключению? Обычно астрономы использовали спектрографический анализ для определения химических элементов, присутствующих в звездах. Было известно, что спектр света связан с определенными элементами, показывающими характерные образцы линий, которые служат своего рода визитной карточкой элемента.

Слайфер заметил, что в спектрах галактик, которые он изучал, линии определенных элементов были смещены в направлении красного конца спектра. Это любопытное явление и было названо "красным смещением".

Поэтому считается, красное смещение для галактик впервые было обнаружено В. Слайфером, а в 1929 г. Э. Хаббл открыл, что красное смещение для далёких галактик больше, чем для близких, и возрастает приблизительно пропорционально расстоянию (закон Хаббла). Предлагались различные объяснения наблюдаемого смещения спектральных линий.

Такова, например, гипотеза о распаде световых квантов за время, составляющее миллионы и миллиарды лет, в течение которого свет далёких источников достигает земного наблюдателя; согласно этой гипотезе, при распаде уменьшается энергия, с чем связано и изменение частоты излучения. Однако эта гипотеза не подтверждается наблюдениями. В частности, красное смещение в разных участках спектра одного и того же источника, в рамках гипотезы, должно быть различным. Между тем все данные наблюдений свидетельствуют о том, что красное смещение не зависит от частоты.

Относительное изменение частоты Z = (fo - f")/fo совершенно одинаково для всех частот излучения не только в оптическом, но и в радиодиапазоне данного источника (fo - частота некоторой линии спектра источника, f" - частота той же линии, регистрируемая приёмником).

В теории относительности доплеровское красное смещение рассматривают как результат замедления течения времени в движущейся системе отсчёта (эффект специальной теории относительности).

Фотографирование спектров слабых (далёких) источников для измерения красного смещения, даже при использовании наиболее крупных инструментов и чувствительных фотопластинок, требует благоприятных условий наблюдений и длительных экспозиций. Для галактик уверенно измеряются смещения Z = 0,2, соответствующие скорости V = 60 000 км/сек и расстоянию свыше 1 млрд. пс. При таких скоростях и расстояниях закон Хаббла применим в простейшей форме (погрешность порядка 10%, т.е. такая же, как погрешность определения Н). Квазары в среднем в сто раз ярче галактик и, следовательно, могут наблюдаться на расстояниях в десять раз больших (если пространство евклидово). Для квазаров действительно регистрируются Z = 2 и больше. При смещениях Z = 2 скорость V= 240000 км/сек. Считают, что при таких скоростях уже сказываются специфические космологические эффекты - нестационарность и кривизна пространства-времени; в частности, становится неприменимым понятие единого однозначного расстояния (одно из расстояний - расстояние по красному смещению - составляет здесь, очевидно, R = V/H = 4,5 млрд. пс). Таким образом, считают, что красное смещение свидетельствует о расширении всей доступной наблюдениям части Вселенной; это явление обычно называется расширением (астрономической) Вселенной.

Гравитационное красное смещение считают следствием замедления темпа времени обусловленного гравитационным полем (эффект общей теории относительности). Это явление (называется также эффектом Эйнштейна, обобщённым эффектом Доплера) было предсказано А. Эйнштейном в 1911, наблюдалось, начиная с 1919 года сначала в излучении Солнца, а затем и некоторых других звёзд. Гравитационное красное смещение принято характеризовать условной скоростью V, вычисляемой формально по тем же формулам, что и в случаях космологического красного смещения. Значения условной скорости: для Солнца V = 0,6 км/сек, для плотной звезды Сириус V = 20 км/сек.

В 1959 г. впервые удалось измерить красное смещение, обусловленное гравитационным полем Земли, которое очень мало: V = 7,5?10^-5 см/сек (опыт Паунда-Ребки). В некоторых случаях (например, при гравитационном коллапсе) должно наблюдаться красное смещение обоих типов (в виде суммарного эффекта).

Наличие у галактик красного смещения (z) позволяет с большой точностью определять расстояния до них по формуле:

Некоторые квазары имеют большое красное смещение. Такие объекты удаляются со скоростью, близкой к скорости света. Красные смещения измерены у сотен тысяч галактик. Самые далекие из них находятся на расстоянии 12 миллиардов световых лет.

Вывод, о расширении Вселенной следовал из общей теории относительности Эйнштейна, но даже сам Эйнштейн вначале воспринял это со скепсисом, так как это была идея поступательной эволюции, и в ней было начало, или как говорят сегодня момент рождения, что, конечно, полностью противоречило существующим понятиям бесконечной во времени и пространстве Вселенной. Тем не менее, эта идея была подтверждена наблюдениями и сейчас является общепринятой в научной мире.

В 1946 году Георгий Гамов и его коллеги разработали физическую гипотезу начального этапа расширения Вселенной (теория горячей Вселенной), правильно объясняющую наличие в ней химических элементов, в определенных пропорциях, их синтезом при очень высоких температуре и давлении. Поэтому начало расширения Вселенной по теории Гамова назвали « Большим Взрывом » .

В своем основании эта теория предполагает, что в начале вся материя во Вселенной была сконцентрирована внутри ничтожно малого объема бесконечно большой температуры и давления. Затем, согласно сценарию, она взорвалась с чудовищной силой. Этот взрыв породил перегретый ионизированный газ, или плазму. Эта плазма однородно расширялась, пока не остыла до такой степени, что превратилась в обычный газ. Внутри этого охлаждающегося облака расширяющегося газа сформировались галактики, и внутри галактик рождались поколения звезд. Затем вокруг звезд сформировались планеты, такие как наша Земля.

Но мало людей осознают такой факт, что даже из самых мощных телескопов невозможно реально увидеть движение галактик от нас. Картины, которые мы видим - неподвижны, и ученые не претендуют показать их видимое движение, даже если наблюдения будут продолжаться веками.

Итак, чтобы узнать расширяется Вселенная или нет, необходимо рассмотреть свет и другие сорта излучений, которые доходят до нас, пересекая области межзвездного пространства. Изображения, формирующиеся из этих излучений, прямо не показывают расширения Вселенной, но тонкие особенности излучения убедили ученых, что это расширение имеет место. Ученые делают первое предположение, что земные законы физики применимы без изменения

повсюду во Вселенной. Затем они пытаются понять, как процессы, подчиняющиеся этим законам, порождают наблюдаемый свет.

Чтобы понять, как ученые, используя этот путь для анализа света, делают вывод, что Вселенная расширяется, давайте заглянем в историю астрономии и астрофизики. Астрономы, наблюдая небеса, давно уже заметили, что вдобавок к отдельным звездам и планетам на небе существовали много слабо светящихся тел. Они назвали их «nebulae». Это латинское слово, означающее «облако» или «туманность». И позднее, с развитием их концепции, эти объекты назвали галактиками.

Большей по размеру, чем полная луна, и настолько тусклой, что еле видна невооруженным глазом, выглядит соседняя галактика Андромеда. В начале нашего века астрономы обратили мощные новые телескопы к этой и другим галактикам и обнаружили, что они представляют собой обширные острова из миллиардов звезд. На дальних расстояниях были обнаружены целые скопления галактик.

До открытия звезд в Андромеде думали, что все небесные тела расположены внутри границ нашей галактики. Но в связи с развитием концепции и открытием других, более далеких, галактик все изменилось. Размеры Вселенной расширились за пределы понимания.

Открыв явление «красного смещения» В.Слайфер начал объяснять его эффектом Доплера, откуда можно сделать вывод, что галактики движутся от нас. Это был первый большой шаг к идее, что вся Вселенная расширяется.

Эффект Доплера часто разъясняют, используя пример с гудком поезда, который меняет высоту звука, при движении поезда мимо нас. Это явление впервые научно изучалось в 1842 году австрийским физиком Христианом Джоанном Доплером. Он предпологал, что интервалы между звуковыми волнами, излученными от объекта, движущегося в направлении к наблюдателю, сжимаясь, поднимают высоту тона звука. Подобным образом, интервалы между звуковыми волнами, достигающими наблюдателя от источника, движущегося от него, удлиняются, и, таким образом, высота звука понижается. Сообщалось, что Доплер проверял эту идею, поместив трубачей на железнодорожной платформе, приводимой в движение локомотивом. Музыканты с совершенным слухом внимательно слушали, когда мимо них проезжали трубачи, и они подтвердили анализ Доплера.

Доплер предсказал подобный эффект и для световых волн. Для света, увеличение в длине волны соответствует смещению в направлении к красному концу спектра. Поэтому спектральные линии объекта, перемещающегося от наблюдателя, должны сместиться к красному концу спектра. Слифер выбрал для интерпретации своего наблюдения галактик эффект Доплера. Он заметил красное смещение и решил, что галактики должны удаляться от нас.

Другой шаг, ведущий к убеждению в расширении Вселенной, был сделан в 1917 году, когда Эйнштейн опубликовал свою теорию относительности. До Эйнштейна ученые всегда предполагали, что пространство простирается бесконечно по всем направлениям, и что геометрия пространства Эвклидова и трехмерна. Но Эйнштейн предположил, что пространство может иметь другую геометрию - четырехмерного искривленного замкнутого пространства-времени.

Согласно теории Эйнштейна существует множество форм, которые может принимать пространство. Одна из них - замкнутое пространство без границ, похожая на поверхность сферы; другая - отрицательно искривленное пространство, которое бесконечно простирается во всех направлениях.

Сам Эйнштейн думал, что Вселенная статична, и он приспособил свое уравнение для этого. Но, почти, в то же время, датский астроном Вильям де Ситтер нашел решение уравнения Эйнштейна, которое предсказывало быстрое расширение Вселенной. Такая геометрия пространства должна изменяться со временем.

Работа де Ситтера вызвала интерес среди астрономов всего мира. Среди них - Эдвин Хаббл. Он присутствовал на конференции Американского Астрономического Общества в 1914 году, когда Слайфер докладывал о своих оригинальных находках в движении галактик. В 1928 году в знаменитой обсерватории Маунт Вильсон, Хаббл взялся за работу в попытке соединить теорию де Ситтера о расширяющейся Вселенной и наблюдения Сайфера удаляющихся галактик.

Хаббл рассуждал примерно так: В расширяющейся Вселенной вы должны ожидать удаление галактик друг от друга. И, более далекие галактики будут удалятся друг от друга быстрее. Это должно означать, что из любой точки, включая Землю, наблюдатель должен видеть, что все другие галактики удаляются от него, и, в среднем, более далекие галактики должны двигаться быстрее.

Хаббл думал, что если бы это было верно и наблюдалось на самом деле, то оказалось бы, что существует пропорциональная зависимость между расстоянием до галактики и степенью красного смещения в их спектре. Он наблюдал, что в спектрах большинства галактик имеет место красное смещение, и галактики на больших расстояниях от нас имеют большее красное смещение.

Хаббл не знал, насколько удалена от нас каждая данная галактика и поэтому предложил использовать такую идею: «Мы можем начать оценивать расстояния до ближайших звезд при помощи различных методов. Затем, шаг за шагом, мы можем построить «лестницу космических расстояний», которая даст нам оценку расстояний до некоторых галактик. Если мы сможем оценивать присущую яркость галактик, тогда мы сможем найти отношение расстояния до неизвестной галактики к расстоянию до известной, измеряя видимую яркость галактики. Эта зависимость подчиняется закону обратного корня.

Здесь мы не будем вникать в детали комплексной процедуры, используемой для обоснования лестницы расстояний. Заметим только, что эта процедура включает в себя много теоретических интерпретаций, в которых много сомнительных мест, и, которые подвергались ревизии, часто в неожиданных местах. Это будет проявляться по мере изложения».

Хаббл, используя свой метод аппроксимации расстояний, обосновал пропорциональную зависимость, известную сейчас как закон Хаббла, между величиной красного смещения и расстоянием до галактики. Он полагал, что ясно показал то, что наиболее далекие галактики имеют наибольшие красные смещения и поэтому движутся от нас наиболее быстро. Он принял это как достаточное доказательство, что Вселенная расширяется.

С течением времени эта идея так твердо обосновалась, что астрономы начали применять ее наоборот: Если расстояние пропорционально красному смещению, то по измеренному красному смещению можно просто вычислить расстояние до галактик.

Но как мы заметили, расстояния Хаббла определены не прямым измерением расстояния до галактик. Наоборот, они получены косвенно, из измерения видимой яркости галактик. Таким образом, модель расширяющейся Вселенной имеет два потенциальных изъяна:

во-первых, яркость небесных объектов может зависеть от других факторов, а не только от расстояния, и таким образом, расстояния, вычисленные из видимых яркостей галактик, могут быть недействительными;

во-вторых, возможно, что красное смещение не связано со скоростью.

Фактически, некоторое количество астрономов утверждают, что некоторые красные смещения не вызваны эффектом Доплера. И до сих пор стоит вопрос о правильности концепции расширяющейся Вселенной.

Астрономом, который поставил под сомнение интерпретацию, что все красные смещения вызваны эффектом Доплера, является Хэльтон Арп. На Паломаре он наблюдал много примеров противоречивых красных смещений, которые не подчиняются закону Хаббла. Анализируя их, он предположил, что красные смещения в общем случае могут быть вызваны другими, отличными от эффекта Доплера, механизмами.

Здесь возникает вопрос, почему ученые интерпретируют красные смещения исключительно эффектом Доплера. Может быть правильно то, что эффект Доплера вызывает красное смещение, но откуда наверняка можно знать, что красное смещение вызвано именно эффектом Доплера?

Одной из главных причин такого заключения является то, что согласно современной физике красное смещение может вызывать, исключая эффект Доплера, только мощное гравитационное поле. Если свет движется против гравитационного поля, то он частично теряет свою энергию и испытывает красное смещение. Однако, астрономы не находят такое объяснение приемлемым для звезд и галактик, потому что, чтобы вызвать наблюдаемое красное смещение, гравитационное поле должно быть неправдоподобно сильным.

Арп сообщает, что он нашел объект с большим красным смещением в непосредственной близости от другого, имеющего малое красное смещение. Согласно стандартной теории расширяющейся Вселенной, объект с малым красным смещением должен быть относительно ближе к нам, а объект с большим красным смещением должен быть дальше. Таким образом, два объекта, находящиеся близко друг к другу, должны иметь примерно одинаковые красные смещения.

Однако, Арп приводит следующий пример: Спиральная галактика NGC 7603 связана с соседней галактикой при помощи светящегося моста, и тем не менее соседняя галактика имеет красное смещение на 8000 километров в секунду больше чем спиральная галактика. Если судить по разнице их красных смещений, галактики должны быть в значительных расстояниях друг от друга, определенно, соседняя галактика должна находиться на 478 миллионов световых лет дальше - уже странно, ведь две галактики достаточно близки для физического контакта. Сравнения их, наша Галактика отстает от ближайшей соседки, галактики Андромеды, всего на 2 миллиона световых лет.

Конечно, имеются сторонники стандартной точки зрения, которые сильно не согласны с интерпретацией Арпа. Они полагают, что объекты на самом деле расположены далеко друг от друга, а их видимая близость только кажущаяся. Так называемый светящийся мост существует, но более далекая галактика только случайно оказалась сзади моста вдоль нашего луча зрения.

Тем не менее, Арп отмечает значительную поверхностность в рассуждениях противников его идеи: «Галактика, которую они показывают, в любом случае необычна. Светящийся мост к звезде является просто одним из его обычных спиральных рукавов». Однако в примере Арпа мост является необычной структурой, не является нормой в таких галактиках. Вероятность того, что две галактики указанных типов расположатся в такой конфигурации намного меньше чем вероятность того, что звезда Млечного Пути встанет на одной линии с обычной галактикой.

Арп нашел много других примеров, которые противоречат традиционному пониманию красного смещения. Здесь представлен один из наиболее спорных открытий. Квазар Makarian 205, вблизи спиральной галактики NGC 4319 визуально связан с галактикой посредством светящегося моста. Галактика имеет красное смещение 1,800 километров в секунду, соответствующее расстоянию около 107 миллионам световых лет. Квазар имеет красное смещение 21,000 километров в секунду, который должен означать, что он находиться на расстоянии 1,24 миллиардов световых лет. Но Арп предположил, что эти объекты определенно связаны и это показывает, что стандартная интерпретация красного смещения ошибочна в этом случае. (Можно заметить, кстати, тот факт, что астрономы выражают красное смещение в километрах в секунду. Это показывает их приверженность к идее, которая объясняет красное смещение эффектом Доплера.)

Критики заявили, что не нашли связующего моста, показанного в картине Арпа на фотографии галактики NGC 4319. Другие сообщили, что мост является "поддельным фотографическим эффектом". Но позднее Джек М.Сулентик из Алабамского университета сделал обширное фотометрическое исследование этих двух объектов и заключил, что связующий мост реален.

Другим примером противоречивого красного смещения, замеченный Арпом, является находка в высшей степени необычной цепи галактик, называемой, Воронцов-Вельяминов 172, в честь русского первооткрывателя. В этой цепочке галактик меньший, более компактный член имеет красное смещение вдвое больше чем другие.

Кроме пары галактик с противоречивыми красными смещениями, Арп обратил внимание на кое-что даже более страннее - оказывается, что квазары и галактики могут извергать другие квазары и галактики. Здесь приводятся несколько примеров: Взрывающаяся галактика NGC 520 имеет явно малое красное смещение. Четыре слабых квазара, расположены вдоль прямой линии, движущихся к юго-востоку от галактики. Арп доказал, что эти слабые квазары единственные в этом регионе. Может ли быть простой случайностью, что они выстроились почти в одну линию от галактики? Арп утверждал, что такой шанс крайне мал и предположил, что квазары извергаются из взрывающейся галактики.

Достаточно интересно, что квазары имеют красное смещение намного больше, чем галактика, которая, кажется, является их родителем. Примечательно, что согласно стандартной теории красного смещения, квазары должны быть намного дальше, чем галактика. Арп интерпретирует этот и другие сходные примеры, предполагая, что только что извергнутые квазары рождаются с большими красным смещениями, и постепенно, их красные смещения уменьшаются с течением времени.

Некоторые ученые задают вопрос, реально ли для галактики извергать другие массивные объекты, такие как, галактики или квазары. В ответ Арп указывает на поразительную фотографию гигантской галактики М87, извергающую струю материи. Когда мы рассматриваем эллиптические галактики в регионе вокруг галактики М87 (тоже эллиптического типа), мы видим, что они все падают в направлении извергаемой струи материи. Астрономы предполагают, как и Арп, что эти галактики извергнуты из М87.

Как может одна галактика испускать другую галактику? Если галактика является "островной вселенной", состоящей из обширного агрегата звезд и газа, как она может испускать другую галактику, являющейся таким же агрегатом из звезд и газа?

Вполне вероятно, что радиоастрономия может дать ключ. В последнее время радиоастрономы уверяют, что обширные области радиоэмиссии могут быть извергнуты из галактик. Эти эмиссионные области существуют в парах с каждой стороны некоторых галактик. Для объяснения этого, астрономы постулируют существованье гигантских вращающихся черных дыр в центре галактики, которые пожирают ближайшие звезды и выплевывают материю в обоих направлениях вдоль оси вращения. Тем не менее, если анализ Арпа верен, он не только объясняет области эмиссионного излучения, которые могут состоять из тонкого газа, но и такой факт, что внутренность галактики или предшественники галактик могут вылетать.

Возвращаясь к красным смещениям таких вылетающих галактик и квазаров, Арп нашел следующее: Извергнутые объекты обладают намного большим красным смещением, чем их родитель, хотя и находятся в непосредственной близости от него. Арп объясняет это только тем, что их красные смещения не вызваны эффектом Доплера. Так что астрономы измеряют не скорость, с которым объект удаляется. Скорее всего, красное смещение связано с реальным физическим состоянием объекта.

Однако настоящие законы физики не дают ответ на вопрос, что за состояние это может быть. До сих пор думают, что галактика состоит из отдельных звезд плюс облаков газа и пыли. Какие же качества она может иметь, чтобы в результате получить красное смещение, вызванное не эффектом Доплера или гравитацией? Это не может быть объяснено в терминах известных физических законов.

Конечно, находки Арпа очень спорны, и многие астрономы сомневаются, что такая связь между галактиками и квазарами может быть действительно реальна. Но это всего лишь одна линия доказательства, предполагающая, что стандартная интерпретация красного смещения галактик может быть изменена.

Другая линия доказательства включает в себя постоянную Хаббла, которая является ядром модели расширяющейся Вселенной. Как было видно, согласно модели большого взрыва, чем дальше находиться галактика, тем быстрее она движется. Согласно закону Хаббла скорость удаления галактик должна равняться расстоянию до него, умноженному на число, называемой постоянной Хаббла. Астрономы, используя этот закон, получают возможность вычислить расстояние до галактик просто из красного смещения. Найдя красное смещение и разделив на постоянную Хаббла, и получаем расстояние.

Также по постоянной Хаббла астрономы получают размеры Вселенной. Они могут измерить красное смещение до наиболее далеких объектов и использовать постоянную Хаббла для определения их расстояния. Поэтому, постоянная Хаббла является крайне важным числом. Например, если удвоить постоянную, а также удвоить оцениваемый размер Вселенной. Очевидно, что точная величина постоянной Хаббла необходима для определения размера Вселенной с любой степенью точности.

Однако, в разные годы разные ученые получали много различных величин постоянной Хаббла. Эта постоянная выражается в километрах в секунду на мегапарсек. (Мегапарсек - это единица космических расстояний, равная 3.3 миллионам световых лет.) В 1929 году величина постоянной Хаббла была 500. В 1931 году она была равна 550. В 1936 году она была равна 520 или 526. В 1950 году она была дана как 260, т.е. значительно упала. В 1956 году она упала до 176 или 180. В 1958 году она упала еще дальше вниз, до 75, но в 1968 году она подпрыгнула обратно до 98. В 1972 году она, по большому счету,

простиралась от 50 вплоть до 130. Сегодня, постоянную Хаббла приняли как 55. Все это изменение привело одного астронома сказать, что, возможно, постоянную Хаббла лучше назвать переменной Хаббла.

Конечно, эти изменения в течение десятилетий можно объяснить тем, что ученые улучшали свои методы и повышали качество вычислений. Но даже в этом случае, кажется, что не все здесь верно.

Если Вселенная расширяется согласно закону пропорциональности равномерно, как может быть, что так много наблюдателей получают так много различных величин для скорости расширения?

Один из ученых - Вигер заметил, что когда астрономы измеряют в различных направлениях, они находят различные скорости расширения. Затем он обратил внимание на что-то даже более страннее: Небо может быть разделено на два набора направлений. Первым является набор направлений, в котором множество галактик лежат впереди более далеких галактик. Вторым является набор направлений, в котором далекие галактики находятся без галактик переднего фона.

Согласно Вигеру, когда свет проходит сквозь пространство, ее спектр испытывает красное смещение просто после прохождения определенного расстояния. Это происходит в согласии с физическими законами, точно подобно другим явлениям. Существует закон требующий, что когда свет движется в пространстве, он испытывает красное смещение, Однако, этот эффект так мал, что не может просто измеряться в земных лабораториях, но когда свет проходит обширные расстояния между галактиками, эффект начинает проявляться.

Этот эффект называется гипотезой старения света, потому что свет теряет свою энергию, пересекая пространство. И чем больше свет стареет, тем краснее он становиться. Поэтому красное смещение пропорционально расстоянию, а не скорости объекта. Вигер обрисовал Вселенную как не расширяющуюся. Все галактики более или менее стационарны. Красное смещение - это не эффект Доплера; ничего не надо делать со скоростью источника света. Красное смещение вызвано внутренним свойством самого света, т.е. свет становиться старее после прохождения достаточно длинной дистанции.

Вигер предположил, что существует некий сорт частиц в межгалактическом пространстве, который взаимодействует со светом, таким способом, что эти частицы отбирают энергию света. В громадном большинстве массивных объектов этих частиц больше чем других. Используя эту идею, Вигер объяснил различные красные смещения следующим способом: Свет проходя через галактики переднего фона, встречает больше этих частиц и поэтому, теряет больше энергии, чем свет не проходящий через область галактик переднего фона. Таким образом, свет пересекающий области галактик переднего фона, испытывает большее красное смещение и это приводит к различным величинам для постоянной Хаббла.

Вигер также сослался на дополнительное доказательство для не скоростных красных смещений. Например, если измерить свет от звезды, проходящего близко к Солнцу, то он покажет большее красное смещение, чем если бы звезду наблюдали в другой области неба. Такие измерения могут проводиться только во время полного солнечного затмения, когда звезды, близкие к солнечному диску, станут, видимы в темноте.

Вигер объяснил красные смещения в терминах не расширяющейся Вселенной, в котором поведение света чем-то отлично от нормально предполагаемого поведения. Вигер претендует на то, что его модель аппроксимирует астрономические данные лучше чем стандартная модель расширяющейся Вселенной, которая не может объяснить широкого различия величин, полученных для постоянной Хаббла. Согласно Вигеру, не скоростные красные смещения могут быть глобальной особенностью Вселенной. Вселенная очень хорошо может быть статичной, и, таким образом, здесь нет необходимости в теории большого взрыва.

Заключение

Анализ так называемых космологических парадоксов позволяет заключить следующее.

1. Мировое пространство не является пустым, оно заполнено некоторой средой, назовем ли мы эту среду эфиром или физическим вакуумом. При движении в этой среде фотоны теряют энергию пропорционально пройденному ими расстоянию, вследствие чего излучение фотонов смещается в красную часть спектра. В результате взаимодействия с фотонами температура вакуума или эфира повышается на несколько градусов выше абсолютного нуля, вследствие чего вакуум становится источником вторичного излучения, соответствующего его абсолютной температуре, что и наблюдается в действительности. На частоте этого излучения, которое действительно является фоновым излучением вакуума, все небо оказывается одинаково ярким.

2. В бесконечной Вселенной, размеры которой не могут быть выражены никаким, сколь угодно большим числом, равномерно заполненной веществом при ненулевой его плотности, величина сил тяготения, действующих в любой точке Вселенной, равна нулю – это и есть истинный гравитационный парадокс бесконечной Вселенной. Равенство нулю сил тяготения в любой точке бесконечной Вселенной, равномерно заполненной веществом, означает, что пространство в такой Вселенной всюду является Евклидовым.

В конечной Вселенной, т.е. во Вселенной, размеры которой могут быть выражены какими-то, пусть и очень большими числами, на пробное тело, находящееся «на краю» Вселенной, действует сила притяжения, пропорциональная массе заключенного в ней вещества, вследствие чего это тело будет стремиться к центру Вселенной – конечная Вселенная, вещество которой равномерно распределено во всем ее ограниченном объеме, обречена на сжатие, которое никогда не сменится расширением без какого-то внешнего воздействия.

Таким образом, все возражения, или парадоксы, направленные, как считают, против возможности существования бесконечной во времени и пространстве Вселенной, в действительности направлены против возможности существования именно конечной Вселенной. В действительности, Вселенная бесконечна и в пространстве, и во времени; бесконечна в том смысле, что ни размеры Вселенной, ни количество заключенного в ней вещества, ни время ее жизни не могут быть выражены никакими, сколь угодно большими числами – бесконечность, она и есть бесконечность. Бесконечная Вселенная никогда не возникала ни как результат внезапного и необъяснимого расширения и дальнейшего развития некоторого «доматериального» объекта, ни как результат Божественного творения.

Список используемой литературы:

1. Климишин И.А. Релятивистская астрономия. М.: Наука, 1983.

2. Хокинг С. От большого взрыва до черных дыр. М.: Мир, 1990.

3. Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. М.: Наука, 1983.

4. Наука в культуре. – М.: «Эдиториал УРСС», 1998. – 384 с.

5. Никифоров А.Л. Философия науки: История и теория (учебное пособие). – М.: Идея-Пресс, 2006. – 264 с.

6. Розен В.В. Концепции современного естествознания: конспект лекций. – М.: Айрис - Пресс, 2004, - 240 с.

7. Агекян Т.А. Звезды, галактики, Метагалактика. Главная редакция физико-математической литературы. М.: Наука, 1981.

8. Маркс К. Энгельс Ф. Избранные сочинения, т. 5. М.: Издательство политической литературы, 1986.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Портал для школьника. Самоподготовка

Эффект красного смещения. Красное смещение

Смотреть что такое "КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ" в других словарях:

Первые обоснованные идеи

Практика измерения скоростей

Формирование закона

Популярные способы нахождения

Последние прорывы

Заключение

Репетиторство

Портал для школьника. Самоподготовка

Смотреть что такое "КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ" в других словарях:

Первые обоснованные идеи

Практика измерения скоростей

Формирование закона

Популярные способы нахождения

Последние прорывы

Заключение

Репетиторство

СХОЖИЕ СТАТЬИ