Космологические модели вселенной
Рефераты >> Астрономия >> Космологические модели вселенной

Идеи Бруно намного обогнали его век. Но он не мог привес­ти ни одного факта, который бы подтверждал его космологию -космологию бесконечной, вечной и населенной Вселенной.

Прошло всего десятилетие, и Галилео Галилей в изобре­тенный им телескоп увидел в небе то, что до сих пор остава­лось скрытым для невооруженного глаза. Горы на Луне на­глядно доказывали, что Луна и в самом деле есть мир, похо­жий на Землю. Спутники Юпитера, кружащиеся вокруг вели-чайшей из планет, походили на наглядное подобие Солнечной системы. Смена фаз Венеры не оставляла сомнений в том, что эта освещенная Солнцем планета действительно обращается вокруг него. Наконец, множество невидимых глазом звезд и особенно удивительная звездная россыпь, составляющая Млечный путь, - разве все это не подтверждало учение Бруно о бесчисленных солнцах и землях? С другой стороны, темные пятна, увиденные Галилеем на Солнце, опровергали учение Аристотеля и других древних философов о неприкосновенной чистоте небес. Небесные тела оказались похожими на Землю, и это сходство земного и небесного заставляло постепенно отка­заться от ошибочного представления о Солнце как центре все­го Мироздания.

Современник и друг Галилея, Иоганн Кеплер, уточнил за­коны движения планет, а великий Исаак Ньютон доказал, что все тела во Вселенной независимо от размеров, химического состава, строения и других свойств взаимно тяготеют друг к другу. Космология Ньютона вместе с успехами астрономии XVIII и XIX веков определила то мировоззрение, которое ино­гда называют классическим. Оно стало итогом начального этапа развития научной космологии.

Эта классическая модель достаточно проста и понятна. Вселенная считается бесконечной в пространстве и во времени,

иными словами, вечной. Основным законом, управляющим движением и развитием небесных тел, является закон всемир­ного тяготения. Пространство никак не связано с находящи­мися в нем телами и играет пассивную роль вместилища для этих тел. Исчезни вдруг все эти тела, пространство и время со­хранились бы неизменными. Количество звезд, планет и звезд­ных систем во Вселенной бесконечно велико. Каждое небесное тело проходит длительный жизненный путь. И на смену по­гибшим, точнее, погасшим звездам вспыхивают новые, моло­дые светила. Хотя детали возникновения и гибели небесных тел оставались неясными, в основном эта модель казалась стройной и логически непротиворечивой. В таком виде эта классическая модель господствовала в науке вплоть до начала

XX века.

Бесконечности Вселенной в пространстве гармонично со­ответствовала ее вечность во времени. Ныне, миллиард лет на­зад, миллиарды лет в будущем она останется, в сущности, од­ной и той же. Неизменность космоса как бы подчеркивала бренность, непостоянство всего земного.

КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАДОКСЫ

Первая брешь в этой спокойной классической космологии была пробита еще в XVIII в. В 1744 г. астроном Р. Шезо, извест­ный открытием необычной «пятихвостой» кометы, высказал со­мнение в пространственной бесконечности Вселенной. В ту пору о существовании звездных систем и не подозревали, поэтому рас­суждения Шезо касались только звезд.

Если предположить, утверждал Шезо, что в бесконечной Вселенной существует бесчисленное множество звезд и они распределены в пространстве равномерно, то тогда по любому направлению взгляд земного наблюдателя непременно наты­кался бы на какую-нибудь звезду. Легко подсчитать, что небо­свод, сплошь усеянный звездами, имел бы такую поверхност­ную яркость, что даже Солнце на его Фоне казалось бы черным пятном. Независимо от Шезо в 1823 г. к таким же выводам пришел известный немецкий астроном Ф.Ольберс. Это пара­доксальное утверждение получило в астрономии наименова­ние фотометрического парадокса Шезо-Ольберса. Таков был первый космологический парадокс, поставивший под сомне­ние бесконечность Вселенной.

Устранить этот парадокс ученые пытались различными пу­тями. Можно было допустить, например, что звезды распреде­лены в пространстве неравномерно. Но тогда в некоторых на­правлениях на звездном небе было бы видно мало звезд, а в других, если звезд бесчисленное множество, их совокупная яр­кость создавала бы бесконечно яркие пятна, чего, как извест­но,.нет.

Когда открыли, что межзвездное пространство не пусто, а заполнено разреженными газово-пылевыми облаками, неко­торые ученые стали считать, что такие облака, поглощая свет звезд, делают из невидимыми для нас. Однако в 1938 г. ака­демик В. Г. Фесенков доказал, что, поглотив свет звезд, газо-во-пылевые туманности вновь переизлучают поглощенную ими энергию, а это не избавляет нас от. фотометрического парадокса.

В конце XIX в. немецкий астроном К. Зеелигер обратил внимание и на другой парадокс, неизбежно вытекающий из представлений о бесконечности Вселенной. Он получил назва­ние гравитационного парадокса. Нетрудно подсчитать, что в бесконечной Вселенной с равномерно распределенными в ней телами сила тяготения со стороны всех тел Вселенной па дан­ное чело оказывается бесконечно большой или неопределен­ной. Результат зависит от способа вычисления, причем отно­сительные скорости небесных тел могли быть бесконечно большими. Так как ничего похожего в космосе не наблюдает­ся, Зеелигер сделал вывод, что количество небесных тел огра­ничено, а значит, Вселенная не бесконечна.

Эти космологические парадоксы оставались неразрешен­ными до двадцатых годов нашего столетия, когда на смену классической космологии пришла теория конечной и расши­ряющейся Вселенной.

Мы уже говорили о началах термодинамики и некоторых выводах из них. Мир полон энергии, которая подчиняется важнейшему закону природы - закону сохранения энергии. При всех своих превращениях из одного вида в другой энергия не исчезает и не возникает из ничего. Общее количество энер­гии остается постоянным. Казалось бы, из этого закона неиз­бежно вытекает вечный круговорот материи во Вселенной. В самом деле, если в Природе при всех изменениях материи она не исчезает и не возникает из ничего, а лишь переходит из одной формы существования в другую, то Вселенная вечна,и материя, ее составляющая, пребывает в вечном круговороте. Таким образом, погасшие звезды снова превращаются в ис­точник света и тепла. Никто, конечно, не знал. как это проис­ходит, но убеждение в том, что Вселенная в целом всегда одна и та же, было в прошлом веке почти всеобщим.

Тем неожиданнее прозвучал вывод из второго закона тер­модинамики, открытого в прошлом веке англичанином У. Кельвином и немецким физиком Р. Клаузиусом. При всех превращениях различные виды энергии в конечном счете пере­ходят в тепло, которое, будучи предоставлено себе, стремится к состоянию термодинамического равновесия, то есть рассеи­вается в пространстве. Так как такой процесс рассеяния тепла необратим, то рано или поздно все звезды погаснут, псе актив­ные процессы в Природе прекратятся и Вселенная превратится в мрачное замерзшее кладбище. Наступит «тепловая смерть

Вселенной».

Ошеломляющее впечатление, произведенное на естествоис­пытателей прошлого века вторым началом термодинамики, было особенно сильно еще и потому, что вокруг себя, в окру­жающей нас Природе они не видели фактов, его опровергаю­щих. Наоборот, все, казалось, подтверждало мрачные прогно­зы Клаузиуса.


Страница: