По существующим представлениям в расширяющейся Вселенной неизбежно должны возникать случайные уплотнения вещества, становящиеся затем центрами тяготения. Плотность вещества в центре тяготения постепенно возрастает. Из сгущений вещества возникают плоские образования, имеющие форму блинов. Под влиянием тяготения происходит сжатие водородно-гелиевой плазмы, что приводит к повышению температуры внутри «блина». Одновременно при сжатии возникает распад такого образования на мелкие подсистемы, которые становятся зародышами галактик. Источником энергии излучения звезд являются термоядерные реакции синтеза, происходящие в недрах звезд при огромной температуре, образовавшейся в результате гравитационного сжатия материи. Эту идею выдвинул в 1920 г. американский астрофизик Артур Эддингтон (1882—1944). Планеты образовались, согласно современным представлениям, путем отделения от прото- звезд под воздействием центробежных сил газо-пылевых экваториальных областей, захватывающих вместе с веществом и определенный момент количества движения. В образовавшемся газо-пылевом диске возникали центры гравитации, в которых образовывались планеты. Сравнительно недавно была возрождена иерархическая концепция структуры Вселенной, восходящая к Канту, Лапласу и Гершелю. Впервые в XX веке к иерархическим представлениям вернулся американский астроном Ф. Цвикки (1898—1974), высказавший мысль, что вся наша Местная группа галактик является членом некоторой более крупной системы галактик. По мере развития астрономической техники выявлялись все новые сверхскопления галактик типа Местного и больших масштабов. Вместе с тем представления об иерархии во Вселенной сегодня далеки от классических воззрений Канта — Лапласа, в которых заложена экстраполяция образа Солнечной системы на всю Вселенную. Если всего двадцать лет назад с помощью телескопов можно было обозревать не более двух процентов объема Вселенной, то сегодня космические телескопы Хаббла наблюдают галактики , удаленные на 12 миллиардов световых лет, то есть видят эпоху, соответствующую 3 миллиардам лет от Большого Взрыва. По существующему мнению человечеству доступно для обозрения 90% объема Вселенной. 307 Раздел III. Современные проблемы и концепции естествознания гМштп ^L * ззмяеяяя глялктк Рис 3 11 Структурная иерархия во Вселенной По современным данным иерархия во Вселенной имеет следующий вид, условно показанный на рис. 3.11. Каждый последующий рисунок представляет увеличенный фрагмент предыдущего, выделяемый окошком. Будем двигаться от последнего рисунка к первому. Планеты обращаются вокруг звезд, звезды составляют галактики, имеющие собственную структуру — ядра, рукава, перемычки. Галактики во Вселенной образуют скопления галактик. Расстояния между скоплениями еще большее, чем между галактиками. Скопления галактик образуют «блины», разделенные расстояниями в десятки миллионов световых лет. Из таких «блинов», выстроенных пунктиром, образованы цепочки, составляющие структуры наподобие сотов. Скопления галактик располагаются как бы в стенках сот по окраинам сравнительно пустых областей, получивших название «войды». По последним данным ячейки сот образуют сверхсоты, размеры ячеек которых составляют миллиарды световых лет. Выходит, что Вселенная имеет фрактальную структуру, которая предполагает зависимость масштаба структуры от размеров области, то есть чем большую область мы исследуем, тем большего масштаба структуры в ней можно обнаружить. Не к такой ли фрактальной структуре знаний приводит дифферен циация научных направлений? «Большое видится на расстоянии...» Космология объясняет возникновение ячеистой структуры действием гравитационных сил, или «гравитаци-_ онной рябью». Суть дела вот в чем. Представим себе, что мы рассматриваем прохождение света через неспокойную водную поверхность, дающую рябь (рис. 3.12). Под влиянием волнений лучи света преломляются в различных направлениях, но отклонения лучей незаметны при малых расстояниях от поверхности. Чем глубже от поверхности, тем большее линейное отклонение имеет луч (при постоянном угловом отклонении). На дне водоема отклоненные лучи собираются в чередующиеся светлые по- Рис 3 12 Образование ряби 308 3. Мегамир лосы. Если сделать моментальный снимок, получится картина «ряби». Таким же образом, наблюдаемая ячеистая структура Вселенной — мгновенный снимок гравитационный ряби, возникшей в пространстве при появлении гравитации. После Взрыва возмущения гравитационного поля могли носить, в частности, квантовый характер. Роль глубины водоема в картине Вселенной играет время. Чем дальше от «начала», тем отчетливее проявляется «рябь». Определенные экспериментальные подтверждения получила гипотеза о том, что во Вселенной существует так называемая «темная материя» и что именно она составляет большую часть массы космоса (более 95%). Скопления галактик, звезды, планеты в этом случае — лишь декорация на монументальном основании — «темной материи» , цементирующей Вселенную. Существованием «темной материи» объясняется тот факт, что звезды, находящиеся на периферии Млечного пути, не разлетаются под действием центробежных сил, возникающих из-за вращения с огромной скоростью вокруг центра нашей Галактики. «Темная материя», выступая как основной источник сил притяжения, позволяет сохранить Млечному пути свою форму, то есть удерживает звезды в неизменном взаимном расположении. До сих пор в сфере теоретических построений находятся проблемы нелинейной гравитации, черных дыр, гравитонов, гравитационных волн. Вывести эти проблемы на уровень экспериментальных исследований , экспериментально подтвердить, что пульсации кривизны пространства—времени (гравитационные волны) реально существуют, предполагается с помощью гравитационного детектора , построенного на основе интерферометра Майкельсона с длиной плеч около 4 км (проект США LIGO — Laser Interferometer Gravitational- wave Observatory).
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Структурная организация Вселенной» з дисципліни «Історія науки»
