1) свойства Вселенной одинаковы во всех ее точках (однородность) и направлениях (изотропность);
2) наилучшим известным описанием гравитационного поля являются уравнения Эйнштейна. Из этого следует так называемая кривизна пространства и связь кривизны с плотностью массы (энергии). Космология, основанная на этих постулатах, – релятивистская.
Важным пунктом данной модели является ее нестационарность. Это определяется двумя постулатами теории относительности:
1) принципом относительности, гласящим, что во всех инерциональных системах все законы сохраняются вне зависимости от того, с какими скоростями, равномерно и прямолинейно движутся эти системы друг относительно друга;
2) экспериментально подтвержденным постоянством скорости света.
Из принятия теории относительности вытекало в качестве следствия (первым это заметил А.А. Фридман в 1922 году), что искривленное пространство не может быть стационарным: оно должно или расширяться, или сжиматься. На этот вывод не было обращено внимания вплоть до открытия американским астрономом Эдвином Хабблом в 1929 году так называемого «красного смещения».
Красное смещение – это понижение частот электромагнитного излучения: в видимой части спектра линии смещаются к его красному концу. Обнаруженный ранее эффект Доплера гласил, что при удалении от нас какого-либо источника колебаний, воспринимаемая нами частота колебаний уменьшается, а длина волны соответственно увеличивается. При излучении происходит «покраснение», то есть линии спектра сдвигаются в сторону более длинных красных волн[8].
Для всех далеких источников света красное смещение было зафиксировано, причем, чем дальше находился источник, тем в большей степени. Красное смещение оказалось пропорционально расстоянию до источника, что и подтверждало гипотезу об удалении их, то есть о расширении Мегагалактики – видимой части Вселенной.
Красное смещение надежно подтверждает теоретический вывод о нестационарности области нашей Вселенной с линейными размерами порядка нескольких миллиардов парсек на протяжении, по меньшей мере, нескольких миллиардов лет. В то же время кривизна пространства не может быть измерена, оставаясь теоретической гипотезой.
Возможные сценарии развития нашего мира
1. Пульсирующая модель Вселенной, при которой вслед за периодом расширения наступает период сжатия и все заканчивается Большим хлопком.
2. Вселенная со строго подогнанной средней плотностью, в точности равной критической. В этом случае наш мир Евклидов, и его расширение все время замедляется.
3. Равномерно расширяющаяся по инерции Вселенная. Именно в пользу такой открытой модели мира до последнего времени свидетельствовали данные о подсчете средней плотности нашей Вселенной.
4. Мир, расширяющийся со все нарастающей скоростью. Новейшие экспериментальные данные и теоретические изыскания говорят о том, что Вселенная разлетается все быстрее, и, несмотря на евклидовость нашего мира, большая часть галактик в будущем будет нам недоступна. И виновата в столь странном устроении мира та самая темная энергия, которую сегодня связали с некоей внутренней энергией вакуума, заполняющего все пространство.
До начала прошлого века было всего два взгляда на происхождение нашей Вселенной. Ученые полагали, что она вечна и неизменна, а богословы говорили, что Мир сотворен и у него будет конец. Двадцатый век, разрушив очень многое из того, что было создано в предыдущие тысячелетия, сумел дать свои ответы на большинство вопросов, занимавших умы ученых прошлого. И быть может, одним из величайших достижений ушедшего века является прояснение вопроса о том, как возникла Вселенная, в которой мы живем, и какие существуют гипотезы по поводу ее будущего.
Вселенная, рассматриваемая как единое целое, – физическая система со своими особыми свойствами, которые не сводятся к сумме свойств населяющих ее астрономических тел. Эти свойства проявляются в явлениях самых больших пространственно-временных масштабов. Их изучает космология – наука, опирающаяся на астрокосмические наблюдения и общие законы физики. Вселенная – самый крупный по масштабу объект науки.
Расширение Вселенной – одна из фундаментальных концепций современной науки – до сих пор получает различное толкование. Не следует воспринимать термин "Большой взрыв" буквально. Он не был бомбой, взорвавшейся в центре Вселенной. Это был взрыв самого пространства, который произошел повсеместно, подобно тому, как расширяется поверхность надуваемого воздушного шара[9].
Понимание различия между расширением пространства и расширением в пространстве крайне важно для того, чтобы понять, каков размер Вселенной, скорость разбегания галактик, а также возможности астрономических наблюдений и природы ускорения расширения, которое, вероятно, испытывает Вселенная. Модель Большого взрыва описывает лишь то, что случилось после него.
Теория Большого взрыва не дает нам информации о размере Вселенной и даже о том, конечна она или бесконечна. Теория относительности описывает, как расширяется каждая область пространства, но ничего не говорится о размере или форме.
Открытие расширяющейся Вселенной было одним из великих интеллектуальных переворотов двадцатого века.
1. Баренбаум А.А. Галактика. Солнечная система. Земля. М., 2002. – 234 с.
2. Ващекин Н.П. Концепции современного естествознания.- М.: МГУК, 2000, 189 с.
3. Вейнберг С. Гравитация и космология. Принципы и приложения общей теории относительности. – М.: 1975, 695 с.
4. Климишин И.А. Релятивистская астрономия. – М., Наука, 1989.
5. Концепции современного естествознания. / Под ред. С.И. Самыгина. – Ростов /нД: “Феликс”, 2002. – 448 с.
6. Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной. – М., Мир. 1991.
7. Мэй Б., Мур П., Линтотт К. Большой взрыв. Полная история Вселенной. – М.: Ниола-Пресс, 2007. – 192 с.
8. Панасюк М.И. Странники Вселенной или эхо Большого взрыва. – М.: 2005, 267 с.
9. Пенроуз Р. Гравитационный коллапс и пространственно-временные сингулярности // Альберт Эйнштейн и теория гравитации. – М., 1979.
10. Силк Дж. Большой взрыв. Рождение и эволюция Вселенной. – М., Мир, 1982.
11. Френкель В.А., Чернин А.Д. От альфа-распада до Большого Взрыва. – М., Знание, 1990.
12. Хокинг С. От Большого взрыва до черных дыр (краткая история времени). – М., Мир, 1990.
[1] Вейнберг С. Гравитация и космология. Принципы и приложения общей теории относительности. – М.: 1975, 695 с.
[2]Силк Дж. Большой взрыв. Рождение и эволюция Вселенной. – М., Мир, 1982.
[3] Хокинг С. От Большого взрыва до черных дыр (краткая история времени). – М., Мир, 1990.
[4] Баренбаум А.А. Галактика. Солнечная система. Земля. М., 2002. – 234 с.
[5] Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной. – М., Мир. 1991.
[6] Мэй Б., Мур П., Линтотт К. Большой взрыв. Полная история Вселенной. – М.: Ниола-Пресс, 2007. – 192 с.
[7] Пенроуз Р. Гравитационный коллапс и пространственно-временные сингулярности // Альберт Эйнштейн и теория гравитации. – М., 1979.
[8]Френкель В.А., Чернин А.Д. От альфа-распада до Большого Взрыва. – М., Знание, 1990.
[9]Панасюк М.И. Странники Вселенной или эхо Большого взрыва. – М.: 2005, 267 с.