КСЕ 12 / Литература КСЕ / Горбатова / Горбатова / ксе / Лекции №2

1.Концепция (от лат.-понимание, система) - определенный способ понимания, трактовки каких-либо явлений, основная точка зрения, руководящая идея для их освещения; ведущий замысел, конструктивный принцип различных видов деятельности. Схематично структуру научного познания можно представить следующим образом: 1.эмпирический факт - факты нашего чувственного опыта, исходным пунктом развития естествознания; 2.научный факт - эмпирический факт, ставший отправной точкой научного исследования; 3.наблюдение - метод, способ исследования; 4.реальный эксперимент - испытание объекта исследования. Отличительной особенностью научного эксперимента является то, что его должен быть способен воспроизвести каждый исследователь в любое время; 5.модельный эксперимент: Если же мы все-таки считаем эксперимент необходимым, то можем провести его на моделях, т. е. на телах, размеры и масса которых пропорционально уменьшены по сравнению с реальными телами. Результаты модельных экспериментов можно считать пропорциональными результатам взаимодействия реальных тел; 6.мысленный эксперимент: Для этого понадобится представить себе тела, которых вообще не существует в реальности, и провести над ними эксперимент в уме. Значение представления, связано с проведением мысленного или идеального эксперимента. 7.фиксация результатов эмпирического уровня исследований с тем чтобы каждый желающий мог их проверить и убедиться в их правильности;

8.эмпирическое обобщение - строится на основании эмпирических исследований. В науках, которые называют эмпирическими, или описательными, как, скажем, геология, эмпирические обобщения завершают исследование, в экспериментальных, теоретических науках это только начало. 9.использование имеющегося теоретического знания: гипотеза должна опираться на все предшествующее знание, касающееся данной проблемы; 10.образ; 11.формулирование гипотезы (научного предположения, объясняющего причины данной совокупности явлений) 12.проверка ее на опыте: При проверке научной гипотезы должны проводиться новые эксперименты, задающие природе новые вопросы, исходя из сформулированной гипотезы. Цель — проверка следствий из этой гипотезы, о которых ничего не было известно до ее выдвижения. 13.формулирование новых понятий: понятия создаются заново или берутся из других (преимущественно ближайших) разделов науки. Эти понятия должны быть определены и представлены в краткой форме в виде слов (называемых в науке терминами) или знаков (в том числе математических), которые имеют каждый строго фиксированное значение. 14.введение терминов и знаков; 15.определение их значения; 16.выведение закона: гипотеза, должна выдержать эмпирическую проверку; 17.создание теории: Совокупность нескольких законов, относящихся к одной области познания, называется теорией. 18.проверка ее на опыте: Подтвержденная на практике теория считается истинной вплоть до того момента, когда будет предложена новая теория, лучше объясняющая известные эмпирические факты, а также новые эмпирические факты, которые стали известны уже после принятия данной теории и оказались противоречащими ей. 19.приятие в случае необходимости дополнительных гипотез: В случае, если теория в целом не получает убедительного эмпирического подтверждения, она может быть дополнена новыми гипотезами, которых, однако, не должно быть слишком много, так как это подрывает доверие к теории. Исторически первой естественнонаучной картиной мира Нового времени была механистическая картина, которая напоминала часы: любое событие однозначно определяется начальными условиями, задаваемыми абсолютно точно. В таком мире нет места случайности. В нем возможен «демон Лапласа» — существо, способное охватить всю совокупность данных о состоянии Вселенной в любой момент времени, могло бы не только точно предсказать будущее, но и до мельчайших подробностей восстановить прошлое. Представление о Вселенной как о гигантской заводной игрушке преобладало в XVII — XVIII в. Оно имело религиозную основу, поскольку сама наука вышла из недр христианства. Бог как рациональное существо создал мир в основе своей рациональный, и человек как рациональное существо, созданное Богом по своему образу и подобию, способен познать мир. Такова основа веры классической науки в себя и людей в науку. Отринув религию, че­ловек эпохи Возрождения продолжал мыслить религиозно. Механистическая картина мира предполагала Бога как часовщика и строителя Вселенной. Механистическая картина мира основывалась на следующих принципах: 1.связь теории с практикой; 2. использование математики; 3.эксперимент реальный и мысленный; 4. критический анализ и проверка данных; 5. главный вопрос: как, а не почему; 6. нет «стрелы времени» (регулярность, детерминированность и обратимость траекторий).

2. Пространство и время традиционно рассматривались в философии и науке как основные формы существования материи, ответственные за расположение отдельных элементов материи друг относительно друга и за закономерную координацию сменяющих друг друга явлений. Характеристиками пространства считались однородность — одинаковость свойств во всех направлениях, и изотропность — независимость свойств от направления. Время также счита­лось однородным, т. е. любой процесс в принципе повторим через некоторый промежуток времени. С этими свойствами связана симметрия мира, которая имеет большое значение для его познания. Пространство рассматривалось как трехмерное, а время как одно­мерное и идущее в одном направлении — от прошлого к будущему. Время необратимо, но во всех физических законах от перемены зна­ка времени на противоположный ничего не меняется и стало быть физически будущее неотличимо от прошедшего.В классической механике был известен принцип относительности Галилея: «Если законы механики справедливы в одной сис­теме координат, то они справедливы и в любой другой системе, дви­жущейся прямолинейно и равномерно относительно первой». Такие системы называются инерциальными, поскольку движение в них подчиня­ется закону инерции, гласящему: «Всякое тело сохраняет состоя­ние покоя или равномерного прямолинейного движения, если толь­ко оно не вынуждено изменить его под влиянием движущих сил». В начале XX века выяснилось, что принцип относительности справедлив также в оптике и электродинамике, т. е. в других разде­лах физики. Принцип относительности расширил свое значение и теперь звучал так: любой процесс протекает одинаково в изолиро­ванной материальной системе, и в такой же системе, находящейся в состоянии равномерного прямолинейного движения. Или: закон физики имеют одинаковую форму во всех инерциальных системах отсчета. После того, как физики отказались от представления о суще­ствовании эфира как всеобщей среды, рухнуло и представление об эталонной системе отсчета. Все системы отсчета были признаны равнозначными, и принцип относительности стал универсальным. Появилась четко сформулированная общая теория относительности.

3. Специальная теория относительности - теория Эйнштейна, отправная точка которой состоит в том, что законы науки должны быть одинаковы для всех свободно движущихся наблюдателей независимо от их скоростей. Специальная теория относительности утверждает независимость скорости света от скорости наблюдателя. В специальной теории относительности свойства простран­ства и времени рассматриваются без учета гравитационных полей, которые не являются инерциальными. Экспериментальные данные о постоянстве скорости света привели к парадоксу, для разрешения которого понадобилось введение принципи­ально новых представлений. Пример: Предположим, что мы плывем на корабле, движущемся прямолинейно и равно­мерно относительно берега. Все законы движения остаются здесь такими же, как на берегу. Общая скорость движения будет определяться суммой движения на корабле и движения самого корабля. При скоростях, далеких от скорости света, это не приводит к отклонению от законов классической механики. Но если наш корабль достигнет скорости, близкой к скорости света, то сумма скорости движения корабля и на корабле может превысить скорость света, чего на самом деле не может быть, так как в соответствии с экспериментом Майкельсона - Морли «скорость света всегда одинакова во всех системах координат, независимо от того, движется ли излучающий источ­ник или нет, и независимо от того, как он движется».Пытаясь преодолеть возникшие трудности, в 1904 году X. Лоренц предложил считать, что движущиеся тела сокращаются в направлении своего движения (причем коэффициент сокра­щения зависит от скорости тела) и что в различных системах отсчета измеряются кажущиеся промежутки времени. Но в следую­щем году А. Эйнштейн истолковал кажущееся время в преобразованиях Лоренца как истинное. Как и Галилей, Эйнштейн использовал мысленный эксперимент, который получил название «поезд Эйнштейна». «Представим себе наблюдателя, едущего в поезде и измеряющего скорость света, испускаемого фонарями на обочине дороги, т. е. движущегося со ско­ростью С в системе отсчета, относительно которой поезд движется со скоростью V. По классической теореме сложения скоростей наблю­датель, едущий в поезде, должен был бы приписать свету, распрост­раняющемуся в направлении движения поезда, скорость С - V.» . Однако скорость света выступает как универсальная постоянная природы.Рассматривая это противоречие, Эйнштейн предложил отказаться от представления об абсолютности и неизменности свойств пространства и времени. Из специальной теории относительности следует, что длина тела (вообще расстояние между двумя материальными точками) и длительность (а также ритм) происходящих в нем процессов явля­ются не абсолютными, а относительными величинами. При приближении к скорости света все процессы в системе замедляются, продольные (вдоль движения) размеры тела сокращаются и события, одновременные для одного наблюдателя, оказываются разновременными для другого, движущегося относительно него. «Стержень сократится до нуля, если его скорость достигнет скорости света... часы совершенно остановились бы, если бы они могли двигаться со скоростью света».

4. Теория тяготения Ньютона предполагает мгновенное распространение тяготения и уже по этому не может быть согласована со специальной теорией относительности, утверждающей, что никакое взаимодействие не может распространяться со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. Поэтому требовалась более общая теория тяготения (ею и стала ОТО). В линейном приближении ОТО переходит в теорию тяготения Ньютона. В основе ОТО лежит экспериментальный факт равенства инертной массы (входящей во 2-ой закона Ньютона) и гравитационной массы (входящей в закон тяготения) для любого тела. Это равенство проявляется в том, что движение тела в поле тяготения не зависит от его массы. Следствием этого является отсутствие гравитационно-нейтральных тел. Это равенство позволяет ОТО трактовать тяготение как искривление пространственно-временного континуума.В работе, сделанной в 1907 г., Эйнштейн предложил мысленный эксперимент: представим себе гигантский небоскреб высотой 1000 км и физика, находящегося внутри свободно падающего лифта в этом небоскребе. Физик выпускает из рук платок и часы и убеждается, что они не падают на пол лифта. Если он сообщает этим вещам толчок, то они движутся равномерно и прямолинейно, пока не столкнутся со стенками лифта. Физик приходит к выводу: я нахожусь в ограниченной галилеевой системе. Условие ограниченности необходимо для того, чтобы можно было считать, что все тела испытывают одинаковое ускорение. Но физик, наблюдающий извне за падением лифта, будет судить о вещах совершенно иначе. Он видит, что лифт и все находящееся в нем движутся ускоренно в соответствии с законом тяготения Ньютона. Этот пример показывает, что можно перейти от галилеевой системы к ускоренной, если учесть гравитационное поле. Иными словами гравитационное поле (в котором проявляется гравитационная масса) эквивалентно ускоренному движению (в котором проявляется инертная масса). Гравитационная масса и инертная масса характеризуют одно и то же свойство материи, рассматриваемое по-разному (разность массы современными экспериментальными методами не обнаружена). Таким образом, Эйнштейн пришел к принципу эквивалентности, который он так сформулировал в своей автобиографии: В поле тяготения (малой пространственной протяженности) все происходит так, как в пространстве без тяготения, если в нем вместо "инерциальной" системы отсчета ввести систему, ускоренную относительно нее. В основе ОТО лежит принцип относительности, согласно которому в физической системе, приведённой в состояние свободного равномерного и прямолинейного движения относительно системы, условно называемой «покоящейся», для наблюдателя, движущегося вместе с системой, все процессы происходят в точности так же, как в покоящейся системе. Этот факт формулируют в виде утверждения об инвариантности законов природы относительно преобразований движения. Термин «принцип относительности» связан с тем, что если преобразованию движения подвергнуть систему движущихся тел, то все относительные движения этих тел останутся неизменными.Данный принцип позволяет трактовать тяготение как искривление пространства-времени, и использование криволинейных координат становится неизбежным.В отсутствии тяготения в пространство-времени спец. теории относительности движение тела по инерции изобража­ется прямой линией, или, на матем. языке, экстремальной (геодезической) линией. Основная идея эйн­штейновской теории тяготения заключается в том, что и в поле тяготения все тела дви­жутся по геодезическим линиям в про­странстве-времени, которое, однако, ис­кривлено, и, следовательно, геодезические линии — не прямые. Наблюдатель воспринимает это движение как дви­жение по искривлённым траекториям в трёхмерном пространстве-времени с переменной скоростью. В заданном поле тяготения все тела независимо от их массы л состава при одинаковых начальных условиях будут двигаться по одним и тем же геодезическим линиям (т. о. со­вершенно одинаково). Поэтому из­менение скорости любых тел, т.е. их ускорение, в данном гравитационном поле одинаково.Кривизна пространства-времени со­здаётся источниками гравитационного поля. При этом тяготение, т. е. искривление про­странства-времени, определяется не только массой вещества, слагающего тело, но и всеми видами энергии, присут­ствующими в системе. Эта идея яви­лась обобщением на случай теории тяготения принципа эквивалентности массы и энергии в спец. теории относи­тельности. Согласно этой идее, тяготение зависит не только от распре­деления масс в пространстве, но и от их движения, от "давления и натяжений. имеющихся в телах, от электромагнитного поля и всех других физических полей.

5. Поле – это особая форма материи. Примерами могут служить: электромагнитные, гравитационные поля, а так же волновые (квантовые) поля и поля ядерных сил. Согласно концепции, поля, участвующие во взаимодействии частицы, создают в каждой точки окружающего их пространства особое состояние – поле сил, проявляющееся в силовом воздействии на другие частицы, помещаемые в какую-либо точку пространства. Первоначально выдвигалась механистическая интерпретация поля как упругих натяжений гипотетической среды – эфира. Теория относительности отвергла эфир. Согласно теории относительности, скорость распространения любого взаимодействия не может превышать скорости света в вакууме. Поэтому в системе взаимодействующих частиц сила, действующая в данный момент на какую-либо частицу системы, не определяется расположением других частиц в этот же момент времени, т.е. изменение положения одной частицы сказывается на другой частице не сразу, а через определенный промежуток времени. Т.о., взаимодействие частиц, относительная скорость которых сравнима со скоростью света, можно описать только через создаваемые ими поля (В настоящее время большинство физиков считают, что при очень высоких энергиях все виды фундаментальных взаимодействий объединяются в единое взаимодействие). Гравитационное взаимодействие описывается ОТО. Эта теория описывает гравитационное взаимодействие как воздействие материи на свойства пространства-времени; в свою очередь, эти свойства пространства-времени влияют на движение тел и другие физические процессы. Т.о. гравитационное взаимодействие резко отличается от других видов взаимодействия – электромагнитного, сильного и слабого. Самой важной особенностью гравитационного поля является то, что оно действует на разные тела, сообщая им одинаковые ускорения независимо от массы, химического состава и других свойств тела. В отсутствии гравитации в пространстве-времени СТО движение тела изображается прямой линией, или экстремальной (геодезической) линией. В гравитационном поле все тела движутся по геодезическим линиям в пространстве-времени, которое, однако, искривлено, и, следовательно геодезические линии – не прямые. Наблюдатель воспринимает это движение как движение по искривленным траекториям в трехмерном пространстве-времени с переменной скоростью. В заданном гравитационном поле все тела независимо от их массы и состава при одинаковых начальных условиях будут двигаться совершенно одинаково (по одним и тем же геодезическим линиям). Поэтому изменение скорости любых тел, т.е. их ускорение, в данном гравитационном поле одинаково. Это означает строгую пропорциональность гравитационной и инертной масс. Кривизна пространства-времени создается источниками гравитационного поля. При этом гравитация, т.е. изменение пространства-времени, определяется не только массой вещества, слагающего тело, но и всеми видами энергии, присутствующими в системе. Эта идея является обобщением на случай теории гравитации принципа эквивалентности массы и энергии СТО E=mc². Согласно этой идее, гравитация зависит не только от распределения массв пространстве, но и от их движения, от давления и натяжений, имеющихся в телах, от эл.-маг. поля и от всех других физических полей. Идея искривленного пространства-времени.Все тела независимо от их массы падают с одинаковым ускорением -- это было известно со времен Галилея. Но именно этот факт стал определяющим для Эйнштейна при создании общей теории относительности (ОТО). Закон тяготения Ньютона очень похож на закон Кулона. Однако в закон Ньютона в качестве гравитационного заряда входит величина, пропорциональная инертной массе. Почему же тяготения связано с инертной массой? С точки зрения ньютоновской теории это некоторая случайность. Однако именно от этого оттолкнулся Эйнштейн, когда ему пришла в голову идея искривленного пространства. В плоском четырехмерном пространстве (x,y,z,t) движению по прямой соответствует равномерное прямолинейное движение. В плоском пространстве прямая -- это кратчайшее расстояние между двумя точками, т. е. экстремаль. Идея Эйнштейна заключается в том, что и в поле тяготения все тела движутся по экстремальным (геодезическим) линиям в пространстве-времени, которое, однако, уже не плоское, а искривленное. Пространство-время искривляют массы, создающие поле тяжести. Если пространство искривлено, и все тела движутся по геодезическим, то это означает, что тела разной природы будут двигаются по одинаковым траекториям, т. е. естественно объясняется независимость ускорения свободного падения от природы тела.

6.Теория относительности соответствует двум разновидностям модели расширяющейся Вселенной. В первой из них кривизна пространства-времени отрицательна или в пределе равна нулю; в этом варианте все расстояния со временем неограниченно возрастают. Во второй разновидности модели кривизна положительна, пространство конечно, и в этом случае расширение со временем заменяется сжатием. В обоих вариантах теория относительности согласуется с нынешним эмпирически подтвержденным расширением Вселенной. Составной частью модели расширяющейся Вселенной является представление о Большом Взрыве, происшедшем где-то примерно 12 — 18 млрд. лет назад. Вначале был взрыв. Не такой взрыв, который знаком нам на Земле и который начинается из определенного центра и затем распространяется, захватывая все больше и больше пространства, а взрыв, который произошел одновременно везде, заполнив с самого начала все пространство, причем каждая частица материи устремилась прочь от любой другой частицы.Начальное состояние Вселенной (так называемая сингулярная точка): бесконечная плотность массы, бесконечная кривизна пространства и взрывное, замедляющееся со временем расширение при высокой температуре, при которой могла существовать только смесь элементарных частиц (включая фотоны и нейтрино). Горячесть начального состояния подтверждена открытием в 1965 году реликтового излучения фотонов и нейтрино, образовавшихся на ранней стадии расширения Вселенной.Досужий ум неизбежно задается вопросами: что же было тогда, когда не было ничего, и что находится за пределами расширения. Первый вопрос, очевидно, противоречив сам по себе, второй выходит за рамки конкретной науки. Астроном может сказать, что как ученый он не вправе отвечать на такие вопросы. Но поскольку они все же возникают, формулируются и возможные обоснования ответов, которые являются не столько научными, сколько натурфилософскими.Так, проводится различие между терминами «бесконечный» и «безграничный». Примером бесконечности, которая не безгранична, служит поверхность Земли: мы можем идти по ней бесконечно долго, но тем не менее она ограничена атмосферой сверху и земной корой снизу. Вселенная также может быть бесконечной, но ограниченной. С другой стороны, известна точка зрения, в соответствии с которой в материальном мире не может быть ничего бесконечного, потому что он развивается в виде конечных систем с петлями обратной связи, которыми эти системы создаются в процессе преобразования среды.Что же было после Большого Взрыва? Образовался сгусток плазмы — состояния, в котором находятся элементарные частицы — нечто среднее между твердым и жидким состоянием, который и на­чал расширяться все больше и больше под действием взрывной волны. Через 0,01 секунду после начала Большого Взрыва во Вселенной появилась смесь легких ядер (2/3 водорода и 1/3 гелия). Как образовались все остальные химические элементы?Астрономические наблюдения показывают, что из ядер галактик происходит непрерывное истечение водорода. Таким образом, ядра галактик являются фабриками по производству основного строительного материала Вселенной — водорода.Водород, атом которого состоит из одного протона в ядре и одного электрона на его орбите, является самым простым «кирпичиком», из которого в недрах звезд образуются в процессе атомных реакций более сложные атомы. Причем оказывается, что звезды совершенно не случайно имеют различную величину. Чем больше масса звезды, тем более сложные атомы синтезируются в ее недрах. Наше Солнце как обычная звезда производит только гелий из водорода (который дают ядра галактик), очень массивные звезды производят углерод — главный элемент живого вещества.Вопрос об образовании и строении галактик — следующий важный вопрос происхождения Вселенной. Его изучает не только космология как наука о Вселенной — едином целом, но также и космогония (греч. «гонейа» означает рождение) — область науки, в которой изучается происхождение и развитие космических тел и их систем (различают планетную, звездную, галактическую космогонию).Галактика представляет собой гигантские скопления звезд и их систем, имеющие свой центр (ядро) и различную, не только сферическую, но часто спиралевидную, эллиптическую, сплюснутую или вообще неправильную форму. Галактик — миллиарды, и в каждой из них насчитываются миллиарды звезд.

Наша галактика называется Млечный Путь и состоит из 150 млрд. звезд. Она состоит из ядра и нескольких спиральных ветвей. Ее размеры —100 тыс. световых лет. Большая часть звезд нашей галактики сосредоточена в гигантском «диске» толщиной около 1500 све­товых лет. На расстоянии около 30 тыс. световых лет от центра галактики расположено Солнце.Ближайшая к нашей галактика (до которой световой луч бежит 2 млн. лет) — «туманность Андромеды». Она названа так потому, что именно в созвездии Андромеды в 1917 году был открыт первый внегалактический объект. Его принадлежность к другой галактике была доказана в 1923 году Э. Хабблом, нашедшим путем спектрального анализа в этом объекте звезды. Позже были обнаружены звезды и в других туманностях.А в 1963 году были открыты квазары (квазизвездные радиоисточники) – самые мощные источники радиоизлучения во Вселенной со светимостью в сотни раз большей светимости галактик и размерами в десятки раз меньшими их. Было предположено, что квазары представляют собой ядра новых галактик и стало быть процесс образования новых галактик продолжается и поныне.

7.Вселенная эволюционирует, и эта эволюция, сравнительно медленная сейчас, на ранних этапах была невообразимо быстрой, так что серьезные качественные изменения состояния Вселенной происходили за доли секунды. По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла около 15 миллиардов лет назад из некоторого начального "сингулярного" состояния с бесконечно большими температурой и плотностью и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. Согласно этой теории Большого Взрыва, дальнейшая эволюция зависит от измеримого экспериментально параметра - средней плотности вещества в современной Вселенной. Если меньше некоторого (известного из теории) критического значения, Вселенная будет расширяться вечно; если же >, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнется обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию. Современные экспериментальные данные относительно величины еще недостаточно надежны, чтобы сделать однозначный выбор между двумя вариантами будущего Вселенной. Однако теория Большого взрыва не может пока описать эволюцию Вселенной в первые сотые доли секунды от «начала мира». Основными экспериментальными основаниями данной теории являются следующие три: 1.Наблюдаемое "разбегание" далеких галактик, подчиняющееся закону Хаббла. 2. Открытие в 1964 году Р. Пензиасом и А. Вильсоном космического фона "реликтового излучения", по интенсивности и спектральному составу эквивалентного излучению черного тела с температурой около 3 K (градусы Кельвина). 3. Наблюдаемый химический состав Вселенной, состоящей приблизительно из 3/4 (по массе) водорода и 1/4 гелия с небольшой (порядка одного процента) примесью прочих элементов. По данным современной наблюдательной астрономии звезды во Вселенной группируются в галактики, которые, в свою очередь, также образуют скопления. Представление о порядках величин дают следующие цифры: наша Галактика содержит ~ 10¹¹ звезд и имеет форму линзы диаметром 80 тысяч световых лет и толщиной ~ 30 тысяч световых лет. Ближайшая к нам галактика M31 в созвездии Андромеды удалена от нас на расстояние порядка 2 миллионов световых лет. Мы находимся на периферии гигантского скопления более тысячи галактик с центром в направлении созвездия Девы, удаленным на расстояние ~ 60 миллионов световых лет. Возможности современной техники позволяют наблюдать достаточно яркие галактики вплоть до расстояний порядка 10 миллиардов световых лет. Данные наблюдений показывают, что в крупных масштабах Вселенная однородна и изотропна. Грубо говоря, это означает, что в любой сфере с фиксированным достаточно большим диаметром (достаточным считается число ~ 300 миллионов световых лет) содержится приблизительно одинаковое число галактик. Утверждение об однородности и изотропности Вселенной в больших масштабах принято называть Космологическим Принципом. С помощью эффекта Доплера доказывается то, что наша Вселенная постоянно расширяется. В наблюдаемых спектрах звезд и галактик хорошо различимы спектральные линии поглощения (хромосферами звезд) известных элементов. Это позволяет довольно точно измерять с помощью скорость, с которой данный излучающий объект удаляется (если спектр смещается в красную сторону) или приближается (если спектр смещается в голубую сторону) по отношению к земному наблюдателю. Если бы окружающие нас галактики двигались хаотически, то красные и голубые смещения в их спектрах наблюдались бы с одинаковой вероятностью. Но эксперимент показывает другое: красные смещения преобладают и тем больше, чем дальше от нас находятся изучаемые объекты. Количественным итогом этих наблюдений является сформулированный в 1929 году Хабблом "закон разбегания", согласно которому все галактики (в среднем) удаляются от нас и скорость этого разбегания приблизительно пропорциональна расстоянию до рассматриваемой галактики.