Світ галактик
Відкриття галактик. Червоне зміщення в спектрах галактик. Розподіл галактик у просторі. Вік окремих об'єктів і Всесвіту в цілому. Про космологічні парадокси.
3.1.1. Відкриття галактик
Від часів Галілея «кришталеву сферу зір» можна вважати зруйнованою.
Але про структуру зоряного Всесвіту, конкретно про особливості розподілу зір у ньому, учений XVII-XVIII ст. мало що міг сказати. Тож одним із найважливіших завдань, які стояли перед астрономами і 300, і 250 років тому, було відкрити «свою власну» Галактику як обмежену в просторі зоряну систему. Її і вдалося відкрити англійському астрономові Вільяму Гер- шелеві (+1832 p.). Музикант за фахом, він так захопився астрономією, що сам відшліфував близько 450 дзеркал для телескопів, найбільше з них мало поперечник 122 см. Щоб відповісти на питання, яку форму і розміри має наша зоряна система, Гершель виділив на зоряному небі 1083 окремі ділянки і підрахував кількість зір на кожній із них. Висновок був такий: наша Галактика має вигляд диска. Для оцінки ж відстаней в ній Гершель увів нову одиницю - світловий рік - це відстань, яку світловий промінь, рухаючись зі швидкістю 300000 км/с, проходить за рік. 1 св. р.=9,5-1012 км, або ж це 63240 відстаней від Землі до Сонця. Тож, за Гершелем, протяжність Галактики дорівнює 5800 св. р., її товщина - 1100 св. р. Згодом розміри Галактики неодноразово уточнювалися, і виявилося, що Гершель применшив їх у близько 17 разів. Насправді світловий промінь проходить її від одного краю до протилежного за 100000 років.За уявленнями Гершеля, Сонце мало б перебувати поблизу центра Галактики. І лише в 1918 р. американець Херлоу Шеплі (+1972 p.), дослідивши розподіл зоряних скупчень кулястої форми у просторі (а третина їх сконцентрована в сузір’ї Стрільця), довів, що насправді воно знаходиться приблизно на половині радіуса галактичного диска. Бо ж ці кулясті скупчення рівномірно концентруються навколо центра Галактики, який якраз знаходиться в сузір’ї Стрільця.
Не зразу вдалося встановити факт, що за межами нашої Галактики є незліченне число інших таких же зоряних систем. Коротка історія цього відкриття така. Що туманна пляма в сузір’ї Андромеди є якраз такою системою, довів Габбл у 1924 р. Першим же з європейців, хто звернув на неї увагу, був сучасник Га- лілея німець Симон Марій (+1624 p.): вона, мовляв, «нагадує вогник свічки, на який дивишся вночі здалека через прозору рогову пластинку». З того часу понад сто років астрономи наполегливо займалися пошуками таких «вогників свічки».
До середини XVIII ст. було опубліковано декілька каталогів (списків) так званих «туманних об’єктів». Француз Нікола де Ла- кайль (+1762 p.), виділяючи одну з трьох груп, висловив припущення, що це «скупчення окремих, але розташованих дуже близько одна до одної зір». Те ж стверджував і Кант, підкресливши: «Тут нас очікують великі відкриття, ключем до яких повинні стати спостереження». Проте виявити все багатство навколишнього Всесвіту вдалося лише Гершелеві.
За понад 35 років Гершель виявив більше 2500 нових туманностей і детально вивчив їх, зокрема, поділивши на шість різних класів. Один із них - системи типу Туманності Андромеди, про які він писав: «Я не вважаю потрібним повторювати, що за допомогою моїх спостережень виявлено, що небеса складаються з ділянок, де сонця зібрані в системи». І хоча відстань до Туманності Андромеди він применшив майже у 100 разів, відстані до най- слабкіших з таких туманностей (дальших галактик), які йому вда-
валося бачити, він оцінював правильно — в мільйон світлових років.
Усе це були так звані еліптичні туманності. Згодом, у 1845 p., англієць Уїльям Парсонс (лорд Росе) виявив у сузір’ї Гончих Псів туманність спіральної форми - новий клас астрономічних об’єктів, згодом він же відкрив їх ще близько 20.
Проте, строго кажучи, навіть визнання того, що об’єкти типу Туманності Андромеди складаються із зір, ще не давало відповіді на питання, де знаходяться ці об’єкти - всередині нашої Галактики чи за її межами.
З одного боку, ряд авторитетних астрономів дотримувався правильної думки, що її у третьому з п’яти «Космосів» (1850 р.) виклав німецький природодослідник Александр Гумбольт (+1859 p.): «Всесвіт складається з незліченних «світових островів» і його протилежний берег ніколи не буде досягнутим». Але навіть на початку XX ст. деякі астрономи нібито мали серйозні підстави твердити, що «туманність Андромеди й аналогічно спіральні туманності» знаходяться всередині нашої Галактики. Не отримано конкретної відповіді на це питання і під час знаменитої дискусії в Національній Академії наук США між двома астрономами Г. Кертісом і X. Шеплі у квітні 1920 р.Що спіральні туманності (а відтак і еліптичні) є таки далекими зоряними системами, остаточно і переконливо довів американець Едвін Габбл (+1953 p.). За допомогою тоді найбільшого у світі телескопа (з діаметром дзеркала 2,5 м) він наприкінці 1923 р. виявив у Туманності Андромеди близько 40 змінних зір - цефеїд, для яких уже було встановлено залежність «чим більший період зміни блиску, тим більша потужність зорі». Зіставляючи яскравості цих зір та їхні періоди, Габбл і встановив, що відстань до цього об’єкта значно перевищує розміри Галактики і становить близько 1 млн. світлових років. Невдовзі він же виявив такі ж змінні зорі і в декількох десятках інших «туманностей», висновки були аналогічні.
Так лише в 1924 р. жителі планети Земля дізналися, що за межами нашої велетенської зоряної системи, в якій налічується близько 150 мільярдів зір, існують інші, такі ж зоряні острови. А отже, наша Земля — лише малесенька піщинка в безкрайньому океані зоряних та галактичних світів...
3.1.2. Червоне зміщення в спектрах галактик
Як відомо, при русі джерела світла до або від спостерігача лінії у спектрі цього джерела зміщуються відповідно в голубий або червоний бік (у цьому - суть ефекту Доплера). Використовуючи це явище (ефект), астрономи досліджують як рухи зір у Галактиці, так і рух інших галактик відносно нашої.
Спостереження, які привели до відкриття факту червоного зміщення в спектрах галактик, розпочав у 1912 р.
американець Вестон Слайфер (+1969 p.). Перед ним було поставлено завдання: дослідити обертання Туманності Андромеди, про яку тоді думали, нібито це - планетна система на стадії формування. У цьому випадку один край об’єкта мав би рухатися до спостерігача, протилежний - від нього. З аналізу ж спектра туманності виявилося: об’єкт зміщується до спостерігача зі швидкістю 300 км/с, тоді як навколишні зорі мають швидкості усього 20-30 км/с. Тому було визнано доречним провести такі ж дослідження для інших туманностей. І зразу знайдено: об’єкт із сузір’я Діви рухається від нас зі швидкістю 1000 км/с!У 1917 р. вже на підставі даних про 25 об’єктів можна було зробити висновок, що «спіральні туманності розлітаються», а за величиною їх швидкостей - що вони таки мали б бути «деякими зоряними островами і аж ніяк не об’єктами, з яких формуються планетні системи». У 1925 р. німець Карл Вірц (+1939 р.) вперше назвав зміщення ліній у спектрах туманностей червоним зміщенням. В середині 20-х років декілька астрономів безуспішно намагалися знайти якусь залежність «радіальних рухів від відстаней до Сонця». Безуспішно, бо їм не вдалося отримати надійні значення відстаней до туманностей (галактик) з відомими червоними зміщеннями.
З’ясувати цю проблему зумів Е. Габбл, використавши попередньо для отримання спектра слабкої туманності NGC7619 (NGC - «Новий загальний каталог», що був складений ще 1888 p., з двома доповненнями налічує понад 13 000 об’єктів) згаданий вже 2,5- метровий телескоп і виявивши, що її швидкість сягає 3780 км/с. Загалом на цей час він мав швидкості для 46 об’єктів (і відстані для 24). З них лише в чотирьох найближчих галактик вони були від’ємними, в усіх інших - додатніми. Це й дало змогу записати відоме тепер усім співвідношення чи закон Габбла v=Hr, де H - стала Габбла.
З цього співвідношення випливало, що величина t=l∕H=tττ є однаковою для кожної з галактик. А отже, що tH років тому всі вони розпочали свій рух з якогось особливого стану незвичайної концентрації речовини.
Величину tH можна було розглядати як «вік Всесвіту». При знайденому Габблом значенні величини H тоді випливало, що розширення світу галактик розпочалося 1,9 млрд. років тому. Тим часом (див. с. 76) вік земної кори мав би бути принаймні у півтора раза більшим. Проблему було вирішено після 1952 p., коли було виправлено помилки Габбла при встановленні ним відстаней до галактик.Окремої уваги заслуговує проблема самого проведення спостережень. Щоб отримати спектр відносно слабкої галактики, необхідні були експозиції 40-45 годин. Це означає, що проспо- стерігавши ніч, необхідно було касету з платівкою зняти з телескопа, надійно заховати, вставити наступного вечора і так декілька разів. Загалом робота ця нелегка. І тому вся астрономічна громадськість віддавала належне американцеві Мілтону Хюма- сону (1891-1972), який в 14 років залишив навчання і розпочав роботу в астрономічній обсерваторії Маунт Вілсон спочатку нічним сторожем, згодом нічним асистентом, а тоді основним спостерігачем на 2,5-метровому, а з 1949 р. і 5-метровому телескопах, визначивши швидкості 620 галактик (на 1957 р. це було більше, ніж зробили усі інші спостерігачі, разом узяті).
Після того, як стала Габбла була надійніше встановлена, закон Габбла почали використовувати для визначення відстаней до далеких об’єктів, у яких не можна виділити ні змінних зір, ні окремих найяскравіших зір чи кулястих скупчень, за яскравістю яких встановлюють відстані до ближчих об’єктів.
Однак... «було б дивно, якби все було так просто». Отож у 1997 р. дві групи астрономів за спостереженнями спалахів наднових зір у найдальших (найслабкіших) галактиках - дійшли висновку: ці зоряні системи віддаляються від нас зі швидкостями, істотно більшими, ніж їх «дає» закон Габбла! Тобто - «там, далеко» Всесвіт розширюється з прискоренням, і «винна» в цьому «прихована», «темна енергія» (див. далі рис. ), якій не в змозі протистояти гравітаційна взаємодія «звичайної» речовини (скажемо конкретніше - взаємне притягання галактик).
3.1.3. Розподіл галактик у просторі
«У нульовому наближенні» зі спостережень можна зробити висновок, що галактики розподілені в просторі рівномірно, виявляючи при цьому надзвичайне багатство форм. Так, серед декількох тисяч найяскравіших галактик 80% спіральних, 17% еліптичних і близько 3% мають неправильну форму. Детальніше їх вивчення показало, що є «взаємодіючі» галактики, в яких від одної до іншої простягаються своєрідні «містки» зі світлої речовини. Є галактики «активні», які в радіодіапазоні випромінюють у мільйони разів більшу енергію, ніж їм «належало б» (поблизу таких об’єктів виявляються «викиди» - свідчення якихось бурхливих процесів, що періодично там трапляються). У 1963 р. виявлено, як тоді здавалося, зовсім незвичайні об’єкти: на вигляд наче звичайні зорі, але, якщо врахувати їх великі червоні зміщення, з потужностями, в сотні разів більшими, ніж нашої Галактики з її 150 мільярдами зір. Згодом було зроблено висновок, що ці об’єкти - квазари - є ядрами далеких галактик, настільки далеких, що їх спіралей зауважити не вдається.
Детальніший аналіз розподілу галактик у просторі привів до висновку, що галактики, як і зорі, утворюють групи і скупчення, в яких подекуди налічують від десятків до десятків тисяч членів. Іноді концентрація галактик у скупченнях настільки велика, що вони практично дотикаються одна до одної. Зараз відомо близько 4000 таких скупчень. Одним з найбільших (у ньому налічується близько 40000 галактик) є скупчення в сузір’ї Волосся Вероніки. Воно знаходиться на відстані 400 млн. світлових років від нас і займає на небі ділянку діаметром майже 12°.
Уже виявлено надскупчення - величезні системи поперечником 150-500 млн. світлових років, які складаються з декількох багатих скупчень, дрібних груп і поодиноких галактик. Дивним виявилося те, що ці надскупчення утворюють у просторі гігантські волокноподібні структури, які складаються, наче коралі на нитці, з надскупчень і велетенських порожнин - «каверн», або воїдів. Каверни обмежуються «стінками» з галактик. І хоча дотепер досліджено якнайдетальніше лише одну соту частину усього доступного для спостережень Всесвіту, все ж є підстави стверджувати: розподіл речовини у Всесвіті має порожнисту структуру. Галактики, утворюючи стінки великих порожнин, нагадують у своїй сукупності швейцарський сир.
З цього зроблено висновок: у великих масштабах Всесвіт є однорідним, і таке уявлення цілком погоджується із сучасними теоріями його походження і розвитку.
Маси галактик визначають за особливостями ліній у їх спектрах. Узявши куб зі стороною l*, обчислюють масу галактик, що входять до нього, і тим самим - середню густину речовини, сконденсованої у формі галактик. Як виявилося, p ≈ І0-32 г/см3. Тим часом (див. «Моделі Всесвіту») у космології є так зване критичне значення густини, яке наче відділяє закриті моделі від відкритих. За сучасними даними pκp≈5∙10-30 г/см3. Таким чином, зроблено висновок, що p ≈0,02p.
7 1 гал 7 1 кр
Однак справа виявилася значно складнішою. Дослідження скупчень галактик дало змогу сформулювати проблему «прихованої маси». Визначаючи зі спостережень просторові швидкості галактик у скупченнях відносно центрів їх мас, астрономи виявили, що ці галактики рухаються «занадто швидко». А отже, скупчення мали б розвалитися за 1-2 млрд. років після їх утворення, тим часом їх вік сягає 10 і більше млрд. років. Цю ситуацію названо віріальним парадоксом.
Так було знайдено, що маси багатьох скупчень галактик в десятки і навіть сотні разів більші, ніж це дають прямі спостереження. Найімовірніше, у скупченнях основна частина речови- ни перебуває у «прихованому» стані у формі «невидимої» речовини. Якщо це так, то найімовірніше, що p≈p чи навіть p>p.
Були переглянуті всі варіанти «кандидатів у приховану масу» - і згаслі зорі, і зорі дуже малих мас, і чорні діри, і міжгалактичний газ. Можливо, це велетенські хмари нейтрино, в які галактики наче «занурені» (якщо нейтрино мають масу спокою, що не дорівнює нулеві). Але не виключено, що у Всесвіті існують форми матерії, які неможливо виявити нашими засобами... крім як завдяки її гравітаційній взаємодії.
Ситуація дещо прояснилася в останні три роки XX ст., коли було виявлено, що найдальші від нас галактики віддаляються «значно швидше, ніж очікували». Інакше кажучи, дослідження особливостей взаємного руху близьких і найдальших галактик виявляє дивовижну річ. Усіма можливими в астрономії методами вчені реєструють усього 0,5% наявної в доступному для спостережень Всесвіті речовини. Ще близько 3,5% може становити «звичайна, але несвітна (холодна) речовина», як-ось згаслі зорі. Далі, 26% - невідома «екзотична темна матерія», властивості якої взагалі невідомі. Особливості ж розширення Всесвіту (оте виявлене прискорення руху найдальших галактик) можна пояснити проявом певної «темної матерії», концентрація якої відповідає масі 70%. Отже, образно кажучи, ми живемо у Всесвіті, лише 1/200 частину якого здатні дослідити. Це як би встановити 200 свічок, з яких запалено одну, і здалека «досліджувати цю систему».
Залишається додати, що ця «темна енергія» має ще інакшу назву - квінтесенція. Напевне, її прояв зауважено з очевидної причини: зазирнувши в найдальші «закутки» Всесвіту, вчені тим самим побачили якраз те, що і відбувалося у перші миті його формування, - стрімке роздування (див. 3.2.2. і 3.2.3).
3.1.4. Вік окремих об’єктів і Всесвіту в цілому
Тривалість існування Всесвіту, вік його окремих об’єктів - одне з найактуальніших питань у космології. Звичайно, вирішення цієї проблеми можна було розпочинати з найочевиднішого - зі встановлення віку того об’єкта, який у нас «під ногами» в буквальному розумінні цього слова - з Землі. А проте науково об- 'рунтовану відповідь на питання «скільки років Землі?» вдалося отримати лише на початку XX ст.
Першу спробу визначити вік Землі науковим методом зробив сучасник Ньютона Едмунд Галлей (+1742 p.), поставивши питання: «Чому в морі вода солона?» Галлей припустив, що в момент утворення Світового океану вода у ньому була прісною і всю нагромаджену в океані сіль приносять ріки, які постійно вимивають її з гірських порід та 'рунту. Проте для конкретного розрахунку треба знати, скільки кубічних кілометрів води приносять усі ріки Землі в океани і моря за один рік і скільки солі (кілограмів у кубічному кілометрі) міститься у воді при впаданні в океан. У Галлея вірогідних даних про це не було. І за його оцінками виходило, що вік Землі перевищує 10 тис. років. Згодом цим же методом отримували від 90 до 350 млн. років.
Галлей висловив також думку, що вік Землі можна визначити, вимірюючи товщину осадочних порід. Справді, щороку ріки виносять у моря величезну кількість піску, глини тощо. Все це поступово осідає на дні і під тиском перетворюється у тверді породи - вапняки, пісковики і т.д. Для сформування шару (за геологічною термінологією - верстви) товщиною 1 м потрібно в середньому близько 5 тис. років. Оголені шари осадочних порід товщиною до декількох кілометрів трапляються часто у відкритому вигляді в горах. На рівнинах їх товщину вимірюють при бурінні глибоких свердловин, і вона в сумі подекуди сягає 100 км. А це відповідає приблизно 500 млн. рокам.
Річ ясна, обидва ці методи не є надійними. А головне, вони нічого не можуть сказати про вік Землі як планети. Вперше саме так поставив питання (у 1748 р.) француз Жорж Луї Бюффон (+1788 p.), висловивши попередньо гіпотезу, за якою Земля й інші планети утворилися при зіткненні з Сонцем великої комети. На початковій стадії розвитку Земля мала б перебувати в розплавленому стані. Бюффон зробив спробу обчислити вік Землі за допомогою експерименту, визначаючи тривалість охолодження розпечених кам’яних гарматних ядер. Він припустив, що охолодження тривало у стільки разів довше, у скільки її маса перевищує масу гарматного ядра, і дійшов висновку, що вік Землі становить 75000 років.
Через 150 років задачу про охолодження початково розжареної Землі розглянув згаданий раніше фізик Уїльям Томсон (Кельвін). Враховуючи закономірності передачі тепла з надр Землі до її поверхні, він отримав число 27 млн. років. Але наприкінці XIX ст. і геологи, і палеонтологи таким результатом задовольнитися не могли. Проблема була вирішена у 1904 р. Е. Резерфордом і його учнями завдяки вивченню вже згаданого явища радіоактивності, конкретно - зіставленню вмісту у гірських породах ізотопів урану і свинцю (як відомо, через 100 млн. років з 1 кг урану внаслідок його розпаду виділяється 13 г свинцю, а через 2 млрд. років - 225 г свинцю). З’ясовано, що вік Землі мав би становити близько 2 млрд. років. Це - вік земної кори. Для того ж, щоб встановити, наскільки сама Земля як планета старша від її сучасної твердої оболонки (кори), зіставляють вміст ізотопів урану і свинцю з їх вмістом у метеоритах. Так отримано вік Землі - 4,5 млрд. років. Звідси вже оцінюють вік Сонця - 5 млрд. років, що не суперечить іншим міркуванням, які базуються, зокрема, на оцінках потужності його джерел енергії.
Вік нашої Галактики - близько 15 млрд. років - знайдено з таких очевидних міркувань. Речовина, з якої Галактика формувалася, складалася з водню і гелію. У надрах же зір великих мас, які народжувалися в Галактиці і швидко еволюціонували, відбувався синтез ядер важчих хімічних елементів, які при спалахах таких зір як наднові розпорошувалися в галактичному середовищі, перемішуючись із «залишками будівельного матеріалу», що не встиг сконцентруватися в зорі. З цієї речовини формувалися зорі «наступного покоління», і так декілька разів. Зрозуміло, що в атмосферах зір вміст важких елементів є тим більшим, чим пізніше сформувалася зоря. Конкретно, як виявляють спостереження, у речовині мало потужних червоних зір металів (загалом — важких хімічних елементів), принаймні у сто разів менше, ніж у речовині білих (отже, молодих) зір.
Зіставлення вмісту важких хімічних елементів у різних зір з теоретичними моделями процесів, які відбуваються в їх надрах, як також з процесами зореутворення, дає змогу оцінити вік найстарших зір у нашій Галактиці, який і вказано вище - близько 15 млрд. років. Щоправда, у фізиків дотепер немає впевненості в тому, чи швидкості окремих реакцій синтезу обчислені правильно. Тому не виключено, що наведене тут число може бути зменшене, можливо, навіть у 1,5 раза.
І, нарешті, як це було зазначено вище, якщо червоне зміщення є свідченням справжнього «розбігання галактик», то вік Всесвіту визначається із закону Габбла: ts=l∕H. Як згадано, у 30-х роках Габбл оцінив величину сталої: H=500 км/с/Мпс (Мпс - мегапарсек= 1 мільйон парсеків, 1 пк=3,26 світлового року). Звідси випливало, що ts≈l,9 млрд. років. У наш час (після неодноразових уточнень) приймається, що H≈50 км/с/Мпс, і отже, t ≈19 млрд. років. Однак це було б за умови, що розширення Всесвіту (віддалення кожної з галактик) відбувається зі сталою швидкістю. На- спраді ж темп цього розширення визначається моделлю Всесвіту (див. нижче). Тому, вказуючи орієнтовний вік Всесвіту, наводять число 15 млрд. років. Фактично тут різниці з одержаним на підставі даних про хімічний склад атмосфер зір немає.
3.1.5. Про космологічні парадокси
Парадоксом (гр. παραδοξος - несподіваний, дивний) зветься явище або погляд, думка, які різко розходяться з усталеними й загальноприйнятними уявленнями. З логічної точки зору парадокс зовні виглядає правильно, однак містить дефект у вихідних засновках. Так звані космологічні парадокси виникли внаслідок екстраполяції (поширення) законів класичної фізики, загалом правильних «тут», у земних лабораторіях, на весь Всесвіт. Конкретно, фотометричний і гравітаційний парадокси заперечували уявлення про безконечність Всесвіту в просторі, «теплова смерть» - уявлення про вічність його в часі.
Фотометричний парадокс формулюється так: при безконечності Всесвіту і нескінченному числі зір у ньому зорі були б видні в усіх напрямах, заповнюючи собою небо. Внаслідок цього воно повинно сліпуче сяяти. Насправді нічне небо темне. Отже, цей спостережуваний факт суперечить припущенню про безконечність Всесвіту.
Швейцарський астроном Жан Шезо (+1751 p.), який вперше розглянув цей парадокс, висловив думку: «Найімовірніше, це пилові хмари заслоняють від нас світло далеких зір. Земним спостерігачам доступні лише промені найближчих світил». Однак німецький астроном Генріх Ольберс (+1840 р.) довів, що такі хмари поступово нагрілися б і випромінювали б стільки ж світла, скільки поглинають. Отже, фотометричний парадокс неминуче приводив до одного з двох висновків: або Всесвіт не є безконечним, або число зір у ньому обмежене.
У 1895 р. німецький астроном Хуго Зелігер (+1924 р.) проаналізував гравітаційний парадокс: якщо в безконечному просторі густина речовини не нескінченно мала, а кожні дві частинки притягуються взаємно за законами Ньютона, то сила тяжіння, що діє на будь-яке тіло, була б нескінченно велика, і під її дією тіла набували б нескінченно великих швидкостей. А це також не спостерігається.
Для усунення цих парадоксів висловлювали різні гіпотези, зокрема: 1) що загальна маса усіх тіл у Всесвіті скінченна, 2) що середня густина речовини у світовому просторі навіть при нескінченній масі близька до нуля і 3) що закон всесвітнього тяжіння є неточним.
Першу гіпотезу відкинув Ньютон: у цьому випадку під дією сили тяжіння усі маси утворили б єдину зоряну систему. Щоправда, подальший аналіз показав: з часом зорі «випаровувалися б» з неї і заповнили б Всесвіт рівномірно. Отже, цим шляхом усунути парадокс не вдавалося. Після тривалого аналізу було відкинуто і третю гіпотезу.
За другою гіпотезою Всесвіт мав би мати «ієрархічну» структуру: відстані між системами вищого порядку (скажімо, між галактиками) повинні бути принаймні в десять разів більшими за розміри самих систем (галактик). Ця гіпотеза була майже загальноприйнятою упродовж багатьох десятків років. Однак з часом виявилося, що у великих масштабах світ галактик є однорідним, ніякої «ієрархічності» в ньому не знайдено.
Обох парадоксів немає в сучасній космології, яка базується на загальній теорії відносності, враховуючи факт розширення Всесвіту. Віддалення чи «розбігання» галактик призводить до зміщення ліній у їх спектрах у червоний бік. Завдяки цьому червоному зміщенню, хоча Всесвіт і є необмеженим, до нас доходять світлові промені лише з обмеженої його частини. На певній відстані від нас — близько 15 млрд. світлових років — червоне зміщення стає нескінченно великим. Тут знаходиться горизонт подій. З відстаней, які перевищують горизонт подій, світлові сигнали до нас не доходять. І все, що знаходиться за цим горизонтом подій, у принципі для наших спостережень недоступне.
Складнішим є сьогодні питання про теплову смерть Всесвіту. Воно постало в 1850 p., коли німецький фізик Рудольф Клаузіус дійшов висновку, що в природі тепло переходить від теплого тіла до холодного. Тоді ж, як уже згадано раніше, Уїльям Томпсон об'рунтував наявність у Всесвіті процесів, що обумовлюють вирівнювання температури Всесвіту. Врешті-решт це й призводить до «теплової смерті» Всесвіту — «рівномірного розподілу тепла» між тілами Всесвіту, внаслідок чого будь-які процеси в ньому стають неможливими.
Як уже сказано, перші два парадокси вступали в суперечність з концепцією безконечності простору. Теорія ж теплової смерті заперечувала ідею вічності Всесвіту в часі. Бо ж якщо світ існує вічно, то вирівнювання температури в ньому, а отже, і теплова смерть повинні були статися в далекому минулому.
З усього наведеного вище опису розширення Всесвіту, що розпочалося близько 15 млрд. років тому, можна зробити висновок: Всесвіт «з тими станами і формами матерії та їх законами, які відомі сьогодні», не є «вічним у часі». Однак цим парадокс «теплової смерті» не знімається. Навпаки, він постає перед дослідниками у зовсім новому світлі. Адже тепер доведено, що ота однорідність температури (як «винятково висока» до того ж!) вже була при зародженні Всесвіту. А проте це не завадило розгортанню в ньому найрізноманітніших процесів, які привели до появи усіх наявних у ньому складних структур, зокрема у світі живого.
Отже, привид «теплової смерті» сьогодні не зник, він лише уявляється зовсім інакше. Як побачимо далі, з сучасної теорії елементарних частинок випливає, що протон насправді не є стабільною частинкою. І тому зараз говорять, що в далекому майбутньому, через 1033 років, Всесвіт перетвориться в «лептонну пустелю», тобто в ньому будуть лише легкі частинки типу електрона, позитрона і нейтрино.
Річ ясна, така екстраполяція, таке поширення певних висновків на так віддалений час позбавлене реальних підстав. Фізики й астрономи не знають усіх законів природи, зокрема тих, які керують розвитком Всесвіту, як і тих законів, що керуть «зміною законів». Тут можна лише сказати, що в кожний момент часу покоління вчених, яке проводить наукові дослідження, відкриває все нові, все дивовижніші грані Буття.
3.2.
Еще по теме Світ галактик:
- Світ галактик. Сценарій становлення Всесвіту. Світоутворення.
- Вчення про світ
- РОЗДІЛ 3 «ЛЮДИНА - СВІТ» ТА ФІЛОСОФІЯ ЕПОХИ АНТИЧНОСТІ
- РОЗДІЛ 4 «ЛЮДИНА - СВІТ» ТА ФІЛОСОФІЯ ЕПОХИ СЕРЕДНІХ ВІКІВ
- Соціум як життєвий світ людини. Індивід у соціальних структурах
- РОЗДІЛ 7 УКРАЇНСЬКА ФІЛОСОФІЯ У СВІТОВОМУ ПОЛІЛОЗІ. «ЛЮДИНА - СУСПІЛЬСТВО - СВІТ» У СУЧАСНІЙ УКРАЇНСЬКІЙ ФІЛОСОФІЇ
- РОЗДІЛ 6 НЕКЛАСИЧНИЙ "ФОРМАТ" МИСЛЕННЯ ЛЮДИНИ У СВІТІ: ЗМІНА ПАРАДИГМ. «ЛЮДИНА - СВІТ» ТА ФІЛОСОФІЯ НОВІТНЬОГО ЧАСУ (ХХ - ХХІ СТОЛІТЬ)
- РОЗДІЛ 1 ЩО ТАКЕ ФІЛОСОФІЯ. «ЛЮДИНА - СВІТ» ЯК ПРЕДМЕТ ФІЛОСОФІЇ. ФІЛОСОФІЯ В ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІЙ КУЛЬТУРІ ЛЮДСТВА Й СПЕЦИФІКА СУЧАСНОГО ВИЗНАЧЕННЯ ФІЛОСОФІЇ
- Світ філософії у запитаннях та завданнях: навч. пос. для студентів- бакалаврів технічних закладів вищої освіти / О.В. Бондаренко, Г.О. Арсентьєва, І. М. Бондаревич, Н. М. Дєвочкіна, Є. О. Ємельяненко, В. М. Коваль, О.М. Повзло; під ред. О.В. Бондаренко. Запоріжжя.,2021. 292 с., 2021
- Происхождение Вселенной. Уровни организации универсума
- Происхождение Вселенной. Уровни организации универсума
- ЗМІСТ