<<
>>

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.

<< | >>
Источник: Климишин І. А. Дубицький І. М. Терлецький Р. Л.. ФІЛОСОФІЯ ПРИРОДИ. Івано-Франківська Теологічна Академія. Івано-Франківськ - 2005. 2005

Еще по теме Світ галактик:

  1. Світ галактик. Сценарій становлення Всесвіту. Світоутворення.
  2. Вчення про світ
  3. РОЗДІЛ 3 «ЛЮДИНА - СВІТ» ТА ФІЛОСОФІЯ ЕПОХИ АНТИЧНОСТІ
  4. РОЗДІЛ 4 «ЛЮДИНА - СВІТ» ТА ФІЛОСОФІЯ ЕПОХИ СЕРЕДНІХ ВІКІВ
  5. Соціум як життєвий світ людини. Індивід у соціальних структурах
  6. РОЗДІЛ 7 УКРАЇНСЬКА ФІЛОСОФІЯ У СВІТОВОМУ ПОЛІЛОЗІ. «ЛЮДИНА - СУСПІЛЬСТВО - СВІТ» У СУЧАСНІЙ УКРАЇНСЬКІЙ ФІЛОСОФІЇ
  7. РОЗДІЛ 6 НЕКЛАСИЧНИЙ "ФОРМАТ" МИСЛЕННЯ ЛЮДИНИ У СВІТІ: ЗМІНА ПАРАДИГМ. «ЛЮДИНА - СВІТ» ТА ФІЛОСОФІЯ НОВІТНЬОГО ЧАСУ (ХХ - ХХІ СТОЛІТЬ)
  8. РОЗДІЛ 1 ЩО ТАКЕ ФІЛОСОФІЯ. «ЛЮДИНА - СВІТ» ЯК ПРЕДМЕТ ФІЛОСОФІЇ. ФІЛОСОФІЯ В ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІЙ КУЛЬТУРІ ЛЮДСТВА Й СПЕЦИФІКА СУЧАСНОГО ВИЗНАЧЕННЯ ФІЛОСОФІЇ
  9. 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
  10. Происхождение Вселенной. Уровни организации универсума
  11. Происхождение Вселенной. Уровни организации универсума
  12. ЗМІСТ