Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1 ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ.docx
Скачиваний:
26
Добавлен:
08.03.2016
Размер:
67.9 Кб
Скачать

3.2. Неклассическая космология. Основные представители: идеи и достижения

Каждый знает Альберта Эйнштейна по его знаменитой фотографии, с высунутым языком. Но, я больше чем уверен, что единицы в нашем обществе, знают его великие достижения в физике и астрофизике.

Альберт Эйнштейн (1879-1955) – один из величайших мыслителей всех времён. Именно он, завершил классическую физику, а также совершил революцию в представлении о пространстве, времени и тяготении. В статье «К электродинамике движущихся тел» указывается, можно так сказать, введение в Специальную Теорию Относительности (СТО).

Эйнштейн начал с двух положений, а именно:

1. Все законы физики имеют одинаковый вид.

2. любой из этих систем скорость света одинакова вне зависимости от того, испускается свет покоящимся или движущимся телом.

Скорость света – это недостижимый предел скоростей всех процессов.

Эйнштейн понял, что нужно заново пересмотреть достижения его предшественников, и создать новую теорию. Для этого нужно сделать пересмотр то, что до него считалось очевидным – пространство и время. Он показал, что скорость света одинакова для всего, и что бы там не прибавлять, она останется таковой же.

Общая теория относительности (Основное)

В 1916 г. Эйнштейн опубликовал знаменитый труд «Основы общей теории относительности».

Общая теория относительности (ОТО) – это гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, находящимся в пространстве и времени, а деформацией самого пространства-времени, которая связана с массой и энергией. Проще говоря, ОТО – это теория гравитации и взаимосвязи тел.

Причина падения тел заключается не в их свойствах, а в самой структуре

пространства-времени.

Согласно ОТО, пространство не одинаково везде, его геометрическая структура зависит от распределения в нём масс. Может быть кривизна пространства, которая определяет траекторию тела, движущегося в поле тяготения.

В последствии Эйнштейн понял, что ОТО должна определять общую структуру Вселенной, и построил свою модель Вселенной. Его Вселенная, устроенная и живущая по законам ОТО, она статична и неизменна. Вселенная Эйнштейна конечна, имеет конечную массу, число звёзд, галактик и конечный объём. Пространство Вселенной искривлено под действием тяготеющих масс так, что световой луч, который может выходить из любой точки, распространяясь по кратчайшей линии в искривленном трёхмерном пространстве, обязательно снова вернётся к своей исходной точке, распространяясь по короткой линии в трёхмерном пространстве, снова, вернётся к своей исходной точке. Вселенная Эйнштейна конечна, но не имеет ни «стен» ни пространства «за стеной».

Для проверки истинности ОТО Эйнштейн предложил три возможных следствий.

Во-первых, эта теория объясняет смещения перигелия Меркурия, из-за Солнца.

Во-вторых, должно наблюдаться искривление световых лучей в гравитационном поле Солнца. Это подтвердилось во время солнечного затмения в 1919 г.

И, в-третьих, должно наблюдаться релятивистское красное смещение, то есть, изменяется частота света некоторого источника. Сильное гравитационное поле должно уменьшать частоту колебаний световых волн, т.е. увеличить их длину волн. Наблюдая за спутником Сириуса (Сириус – это двойная звезда), подтвердили существования этого эффекта.

Его теория живёт уже почти 100 лет. И скорей всего, будет жить еще долго-долго. Этот человек надолго останется в истории, и его вклад в развитие космологии и космогонии очень важен для истории человечества.

Английский учёный Артур Эддингтон (1882-1944), во время Солнечного затмения, которое произошло 29 мая 1919 г., решил проверить одно из предсказаний ОТО Эйнштейна – искривление пространства над поверхностью Солнца в сильном поле тяготения. Он наблюдал полное Солнечное затмение на о. Принсипи, в Гвинейском заливе. Измерение смещения звёзд вблизи Солнца, в тот момент, когда Луна полностью закрыло Солнце, доказало предсказание ОТО.

Главная работа Эддингтона заключалась в исследовании звёздного мира. Он один из первых, кто поддерживал теорию о том, что спиральные туманности – это другие галактики.

Важное его открытие заключается в том, что звезда – это газовый шар, а не жидкое тело, как думали раньше.

Основная идея заключается в том, что энергия переносит наружу из внутренних горячих областей звезды, то есть, передача квантов атома к атому – излучением и поглощением – а не так, как думали раньше, что это кипение газовой массы звезды.

Он доказал теорию, так называемую эддингтоновский предел светимости, который гласит, что существует верхний предел светимости звезды, которую может поддерживать данная масса. Эта теория, играю очень важную роль в изучение квазаров (ядро галактики), рентгеновских источников и чёрных дыр.

Также, весомый вклад в развитие науки, ему принадлежит теория белых карликов – это новый тип звёзд, у которых плотность звезды намного выше обычной.

Эдингтон, был не только хорошим физиком и астрофизиком, но и замечательный представитель философии науки. Он считал, что мир нам открывается не только во внешних наблюдениях и логическом мышлении, но и через постижение «невидимого мира», в котором можно побывать только путём мистического опыта.

Советский астрофизик Александр Фридман (1888-1925), занимался толкованием ОТО Эйнштейна, и первый отказался о положении стационарности Вселенной. Положение о стационарной Вселенной, Фридман заменил на более общие утверждения об однородности Вселенной. Его теория о Вселенной имеет три возможные модели.

Первые две модели с постоянной величиной описывали Вселенную с монотонно растущим радиусом кривизны. Вселенная оказалась расширяющейся: в первом случае из точки, а в другом – начинает расширяться с нулевого объёма. Время расширения до современного состояния, он назвал «временем, от сотворения мира», и подчеркнул, что «это время может быть бесконечным».

Третья модель представляет собой «периодическую» Вселенную. То есть, пространство возрастает от нуля до какого-то времени, называемой «периодом мира».

Таким образом, Фридман опровёрг идею Эйнштейна о том, что ОТО нам указывает на то, что Вселенная конечная.

Фридман также высказал идею о возрасте Вселенной. Он считал, что возраст нашей Вселенной оценивается в один или два десятка млрд. лет. В современности, учённые считают, что наша Вселенная существует уже 12-15 млрд. лет.

Как мы видим, идея о том расширяющейся Вселенной, поддерживается и в начале XXI века.

Американский астрофизик Эдвин Хаббл (1889-1953) в Йеркской обсерватории открывает 512 различных туманностей.

После Первой Мировой Войны Хаббл устраивается на работу в обсерваторию Маунт-Вилсон, в г. Пасадина. Его главный интерес занимали звёздные туманности.

Хаббл доказал, что диффузные туманности светят отражённым светом ближних горячих звёзд, а свечение планетарных туманностей, флуоресценции. То есть, это означает, что они светятся, из-за того, что на них падает свет иного объекта. От центральной звезды исходит интенсивное ультрафиолетовое излучение.

Хаббл, проявлял особый интерес к знаменитой туманности Андромеда, которая является самой ближайшей галактике к Млечному Пути. Сделав ряд фотографий, и сравнив с фотографиями предшественников, Хаббл открыл в туманности Андромеды типичную цефеиду – яркую большую звезду-гигант. Хаббл оценил расстояния до этой туманности в 1 млн. световых лет (по данным современным, около 2 млн. световых лет). Это доказало, что спиральные туманности отдельные звёздные системы, и располагаются не в Галактиках, а на огромных расстояниях от них, хоть они и похожи. В дальнейшем, это было еще раз доказано.

Хаббл, предложил первую научную классификацию галактик по их формам. Эти классификации таковы: 1) эллиптические (Е); 2) спиральные (S); 3) иррегулярные, или неправильные (Irr).

Также, в ближайших галактиках, он открыл новые цефеиды, звёзды, сверхгиганты и шаровые скопления.

В статье Хаббла «Связь между расстояниями и лучевой скоростью внегалактических туманностей», учённый сделал вывод о том, что далёкие галактики уходят от нас со скоростью, пропорциональной удалённости от нас. Чем дальше галактика, тем больше её скорость. По современным оценкам, галактики, которые удалённые от нас в 3 млн. световых лет, удаляются от нас со средней скоростью в 75 км/с. Это открытие также легло в основу расширяющейся Вселенной, которое легло в основу современной теории.