Анализируя уравнения общей теории относительности, молодой советский физик А.А. Фридман (1888 — 1925) пришел к выводу, что сами по себе эти уравнения не дают однозначного ответа на вопрос о конечности или бесконечности Вселенной. Фридман отказался и от постулата Эйнштейна о стационарности, показав, что уравнения общей теории относительности допускают нестационарность Вселенной. Модель Вселенной Фридмана нестационарна, имеет изменяющийся радиус кривизны. Модель стационарной Вселенной Эйнштейна, как показал Фридман, представляет лишь частный случай решения уравнений общей теории относительности. Фридман выделил три возможных модели, соответствующие нестационарной Вселенной. Первая модель предполагает расширяющееся евклидово пространство. Вторая модель представляет пульсирующее неевклидово пространство. В этой модели радиус кривизны пространства увеличивается от нуля до некоторой величины, а затем уменьшается вновь до нуля. Третья модель предполагает монотонно расширяющееся неевклидово пространство. Результаты, полученные Фридманом, были опубликованы в Германии и сначала вызвали критику со стороны Эйнштейна, но затем автор теории относительности признал правоту советского физика. Выбор модели нестационарной развивающейся Вселенной зависит от средней плотности вещества во Вселенной, установить которую достаточно надежно пока не удается. Модель расширяющейся Вселенной вскоре получила экспериментальное подтверждение. В 1923 г. американский астроном и астрофизик Э.П. Хаббл (1889 — 1953) с помощью построенного им 2,5 метрового телескопа-рефлектора открыл в спиральной туманности созвездия Андромеды несколько звезд с переменным блеском. По периоду колебаний блеска одной из них было определено расстояние до туманности и установлено, что эта туманность (М31) находится вне нашей Галактики на расстоянии в 20 раз превышающем размеры Галактики. Пользуясь своим уникальным телескопом (с тех пор телескопы подобного типа непрерывно совершенствуются и называются именем создателя) Хаббл обнаружил, что расстояния между галактиками увеличиваются, то есть они «разбегаются». Скорость «разбегания» Хаббл измерял по «красному смещению» в спектрах излучения галактик. Измеряя расстояние до галактик фотометрическим методом и по цефеидам, Хаббл установил, что скорость разбегания v зависит от расстояния г до галактики и увеличивается пропорционально этому расстоянию; то есть v = Нг. 302 3. Мегамир Это выражение называют законом Хаббла, где коэффициент пропорциональности Н — «постоянная Хаббла». В настоящее время постоянную Хаббла принимают в пределах от 50 до 100 км/с • Мпс. Расширение Вселенной означает, что исходным состоянием является «точечный» объем, что существовало само начало расширения (момент «сотворения мира») и что прошло какое-то время с момента «сотворения мира», то есть у Вселенной должен быть возраст. Ответ на вопрос о том, когда произошел акт «творения», давал закон Хаббла: величина (1/Я) характеризует время в секундах, за которые галактики, расположенные на расстоянии в 1 Мпс (мегапарсек), разбегутся на 1 км. Зная расстояние до «окраин» Вселенной, можно вычислить и ее возраст. Хаббл получил значение 500км/с • Мпс, и отсюда следовало, что возраст Вселенной всего около 2 млрд. лет, то есть меньше возраста Земли. В настоящее время постоянная Хаббла уточнена. Это позволяет утверждать, что возраст Вселенной колеблется от 10 до 20 млрд. лет. При среднем значении Н = 75км/с • Мпс возраст Вселенной, полученный из закона Хаббла, составляет 13 млрд. лет. Итак, в уходящем XX веке конкурировали две гипотезы: гипотеза стационарной Вселенной и гипотеза расширяющейся Вселенной. Гипотеза расширяющейся Вселенной несмотря на экспериментальное обнаружение «разбегания» галактик до недавнего времени никак не могла взять верх. В 1948 году английские ученые во главе с Ф. Хойлом выдвинули идею о том, что вместо ушедших из объема Вселенной галактик возникают новые, средняя плотность материи, таким образом, сохраняется неизменной, и Вселенная остается «стационарной». Решающим фактором, утвердившим гипотезу расширяющейся Вселенной, стало обнаружение и интерпретация реликтового космического излучения. Существование такого излучения предсказывала теория эволюции Вселенной, разработанная Георгием Антоновичем Гамовым (1904—1968) и получившая название «Космология Большого Взрыва».
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Концепция расширяющейся Вселенной» з дисципліни «Історія науки»
