Вселенная Фридмана

В 1922 году советский физик и математик Александр Фридман, опираясь на уравнение Эйнштейна, показал, что вещество во Вселенной не может находиться в покое, то есть Вселенная не может быть стационарной, неизменным. Он должен или сжиматься, либо расширяться как целое. Причем речь идет о расширении самого пространства, то есть об увеличении всех расстояний мира. "Вселенная Фридмана" напоминал мыльный пузырь что раздувается, в которой и радиус, и площадь поверхности постоянно увеличиваются.

Идея Фридмана о Вселенной, расширяющейся сначала показалась Эйнштейну слишком смелой и необоснованной. Он даже подозревал, что Фридман ошибся в своих вычислениях. Однако, ознакомившись с ними более внимательно, Эйнштейн публично признал, что Фридман прав, и мы, очевидно, действительно живем в Мире, что расширяется.

Закон Хаббла и исследования Слайфера

В том же 1917 году, когда Эйнштейн предложил миру свою модель конечного стационарной Вселенной, американский астроном В. Слайфер завершил работы по исследованию спектров 41 туманности. В 36 туманностей линии их спектров оказались смещенными к красной части спектра, что, естественно, можно было объяснить эффектом Допплера - удалением этих туманностей, точнее, галактик, от нас.

Когда пять лет спустя идеи Фридмана получили распространение, открытие Слайфера расценили как доказательство реальности Мира, который расширяется.

Цепь открытий увенчался чрезвычайно важным событием в 1929 году, когда Хаббл установил, что в космосе "все разбегается". Измерив скорости рас-бега 36 галактик, Хаббл обнаружил, что эти скорости тем больше, чем дальше от нас находятся звездные системы. В этом - суть знаменитого закона Хаббла:

где V - постоянная Хаббла (в наше время принято, что она равна 50 км / с;),

r - расстояние до галактики.

Не следует считать, однако, что Земля - это какое-то особенно неприятное место мироздания, от которого почти все галактики стремятся улететь как можно дальше. Удаление галактик, которое мы наблюдаем, является следствием расширения всего пространства Вселенной. При таком расширении пространства все расстояния во Вселенной увеличиваются подобно тому, как растут расстояния между точками на поверхности мыльного пузыря, что раздувается.

Кроме общего раздувание, обусловленного расширением пространства, галактикам присущи и сравнительно незначительные собственные движения в самом пространстве. Такие собственные движения направлены в разные стороны, и скорости ближайших из галактик превышают скорости их разбегания. Вот почему некоторые из ближайших галактик имеют фиолетовое смещение, то есть приближаются к Земле (туманность Андромеды). Для удаленных же звездных систем скорость разбегания значительно превышает их собственную скорость и никакого фиолетового смещения в их спектрах не наблюдается.

Если радиус Вселенной постоянно увеличивается, то есть все основания полагать, что в прошлом он был меньше, чем сегодня, и прежде, очень давно, он был близок к нулю. Возраст Вселенной, оцененный по постоянной Хаббла, составляет 15-18 миллиардов лет.

Во Вселенной Фридмана начало - это момент, когда плотность космического вещества должна бесконечно большое значение, а ее радиус равен нулю. Исходное состояние бесконечной плотности называется космологической сингулярностью ("сингулярность" означает "особенность").

Но бесконечность - понятие математическое, а не физическое. И если в математических формулах, описывающих физическое явление, возникает бесконечность, то для физики это сигнал тревоги. Бесконечность означает, что возникает нечто необычное, и данная теория не может верно описать новый факт. Космологическая сингулярность указывает пределы применимости модели Фридмана. Скорее всего, в зоне сингулярности становится непригодной и самая общая теория относительности, ей на смену должна прийти квантовая теория гравитации.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >