Великий вибух концепції. Історія та суть наукового відкриття

ВАЖЛИВІ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Безкоштовна бібліотека / Довідник / Найважливіші наукові відкриття

Великий вибух концепції. Історія та суть наукового відкриття

Найважливіші наукові відкриття

Довідник / Найважливіші наукові відкриття

Можливість розширення Всесвіту була передбачена теоретично як один із наслідків застосування до вирішення космологічних проблем загальної теорії відносності. Перші праці у цій галузі належать талановитому радянському математику Олександру Олександровичу Фрідману (1888–1925). Він широко відомий як геофізик-метеоролог, фахівець із прикладних питань динаміки атмосфери. Але багато часу Фрідман дав математичному аналізу рішень космологічних рівнянь Ейнштейна. Незадовго перед смертю Фрідман отримав серію рішень рівнянь Ейнштейна. Виходило, що розширення може бути однією з основних загальних властивостей Всесвіту - найважливішим атрибутом її еволюції. Роботи російського вченого спочатку не привернули себе належної уваги. Вони були гідно оцінені лише у зв'язку з відкриттям Е. Хаблом червоного зміщення та розвитком сучасних уявлень про спочатку гарячий Всесвіт і Великий Вибух.

У 1927 Ж. Леметр, студент з Еддінгтона, незалежно від Фрідмана висунув свою ідею виникнення Всесвіту і його подальшого розширення з точки. Їй дали на якийсь час назву "атома-батька". Сам Леметр категорично був проти подібного образу та взагалі теологічного трактування своєї теорії. Процес виникнення Всесвіту Леметр представив у формі Великого Вибуху. Молодий вчений першим спробував знайти і можливі сліди початкового Вибуху. Леметр припускав, що таким відлунням могли бути космічні промені. Його гіпотезу астрономи помітили лише після виступу у 1933 році, коли Леметр висунув новий варіант концепції розширення Всесвіту – із щільного згустку матерії кінцевих, але дуже малих розмірів.

Завдання формування більш конкретної, фізично розробленої еволюційної космолого-космогонічної моделі Всесвіту, що розширюється, була вирішена в основному американським фізиком Гамовим, російським за походженням. Джордж (Георгій Антонович) Гамов (1904-1968) вперше запропонував у 1946 році теорію, що отримала потім найменування "теорії Великого Вибуху" (а точніше - "Великого Удару"). Згідно з нею, весь сучасний Всесвіт є результатом катастрофічно швидкого розльоту матерії, що знаходилася до того в надщільному стані, недоступному для опису в рамках сучасної фізики.

Видалення галактик підпорядковується незвичайним математичним закономірностям. Воно відбувається з різними швидкостями. Чим більша відстань між галактиками, тим вище виявляється швидкість їхнього взаємного видалення.

"Ми в змозі побудувати модель описаного вище "розбігання" галактик, - пише А.А. Гурнштейн, - якщо не розглядатимемо реальний нескінченний простір трьох вимірювань, а обмежимося у своїй моделі лише поверхнею - простором двох вимірювань. Уявімо собі, що "вся Всесвіт" розташована на деякій замкнутій поверхні, яка подібна до поверхні гумової кулі, що постійно роздмухується. Нехай галактики в нашій моделі зображуються точками, нанесеними на поверхні цієї кулі. У міру її роздування всі відстані між "галактиками", виміряні по поверхні кулі, дійсно будуть систематично збільшуватися , причому швидкість розбігання " галактик " виявиться тим більше, що більше було початкове відстань з-поміж них " .

Як вважав Гамов, розширення матерії, що почалося при цьому - у формі нероздільної спочатку високотемпературної суміші випромінювання і речовини (елементарних частинок) - спостерігається і в наші дні у вигляді ефекту "червоного зміщення".

Гамов разом зі своїми співробітниками Р. Альфером і Р. Германом в 1948 році передбачив, що має спостерігатися і первинне ізотропне електромагнітне випромінювання теплове з температурою близько 5 К.

"Однак розвитку теорії значною мірою перешкоджало загальне скептичне ставлення астрофізиків тих років до можливості вирішення такого фантастичного завдання - зрозуміти "початок історії всього Всесвіту в цілому", - пишуть у своїй книзі "Історія астрономії" А.І.Єремєєва та Ф.А. Ціцин.- З іншого боку, вловити у світовому просторі за допомогою наявної апаратури теплове радіовипромінювання настільки низької температури фахівці-радіофізики вважали абсолютно неможливим вже через те, що подібний сигнал був би заглушений радіовипромінюванням зірок, галактик, міжзоряного середовища, коротшим, космічним радіошумом. .

Майже два десятиліття концепція Великого Вибуху для більшості астрономів залишалася "грою розуму" небагатьох фізиків та космологів. І тільки пізніше стало ясно, що більш ранньому вирішенню проблеми чимало перешкодив той розрив у наукових контактах, який все ще існує між сучасними теоретиками та спостерігачами. Відіграла суттєву негативну роль і диференційованість науки, через яку фахівці, що навіть працюють у близьких областях, часом мало знають про проблеми своїх сусідів”.

Наслідком концепції спочатку гарячого Всесвіту з'явився висновок, що у спадок від цієї епохи, якщо тільки вона справді мала місце, має повсюдно зберегтися у Всесвіті залишкове, або, як його називають, реліктове, випромінювання в радіодіапазоні.

Канадський астрофізик Е. Мак-Келлар в 1941 зіткнувся з незвичайним явищем - збудженим станом молекул міжзоряного ціана. Температура збудження становила 2,3 К. Подібний факт міг стати основою висновку про наявність у світовому просторі відповідного випромінювання-збудника. Однак, схоже, автори теорії Великого Вибуху нічого не знали про це відкриття. Лише набагато пізніше те, що такий стан молекул ціана викликаний саме реліктовим випромінюванням, довели радянський астрофізик І.С. Шкловський та незалежно ряд інших авторів.

Розрахунки А.Г. Дорошкевича та І.Д. Новікова в 1964 році показали, що реліктове випромінювання в принципі реєструється, і, отже, виведення теорії Великого Вибуху можна перевірити за допомогою спостережень. Набагато пізніше заднім числом з'ясувалося, що на час вказаного розрахунку реліктове випромінювання вже було відкрито СРСР і Японії. У це відкриття було опубліковано аспірантом Пулковської обсерваторії Т.А. Шмаоновим у 1957 році.

"Але біда полягала в тому, - пише Гурнштейн, - що спостерігачі та теоретики працювали у відриві один від одного. Між ними не було обміну інформацією. Спостерігач не знав, як правильно витлумачити свої дивні результати. Чудова стаття теоретиків залишилася непоміченою.

До середини шістдесятих років радіоастрономи-експериментатори мали намір побудувати спеціальну апаратуру виявлення реліктового випромінювання. Але їх випередили інженери, які виконували дослідження боротьби з радіошумами при зв'язку з штучними супутниками Землі " .

У 1965 році радіоінженери А. Пензіас і Р. Вільсон (США) при випробуванні рупорної антени для спостереження американського супутника "Луна" випадково відкрили існування мікрохвильового (на хвилі 7,35 сантиметра) космічного радіошуму, що не залежить від напрямку антени.

Протягом 1966-1967 років це відкриття - відкриття реліктового радіовипромінювання Всесвіту - було незалежно один від одного підтверджено рядом дослідників у різних країнах. Особливості цього явища, що відповідає загальному тепловому випромінюванню Всесвіту з температурою близько 2,7 К, збіглися з прогнозами теорії Великого Вибуху.

Автори книги "Історія астрономії" зазначають: "Відкриття реліктового випромінювання стало найбільшим досягненням в астрономії XX століття і значною мірою стало результатом розвитку радіоастрономічної техніки і того, що сама наукова атмосфера дозріла для його сприйняття. Це відкриття зробило достовірним фактом щонайменше те, що знайдено. що Всесвіт (Метагалактика) справді еволюціонує.Зрештою, відкриття реліктового випромінювання стало потужним стимулом для подальшої розробки ідеї Великого Вибуху.

Новим етапом розвитку поглядів на ранніх стадіях еволюції Всесвіту стала " теорія гарячої Всесвіту " , особливо у роботах академіка Я.Б. Зельдовича (1914-1987) та його школи. Уявлення про характер початкового розширення Всесвіту у наші дні дуже змінилося. Окрім головної труднощі в описі такого "початку" (недоступності його для сучасної теоретичної фізики), виявилися інші серйозні труднощі при спробі описати і наступну, вже в принципі доступну сучасній фізиці, але дуже ранню історію розширення Всесвіту як цілого.

З метою подолання цих труднощів у 80-ті роки була запропонована концепція Всесвіту, що роздмухується (або інфляційного) (А. Гут, США; А Д. Лінде, СРСР). Обговорюється ідея множинності та неодноразового виникнення в різні моменти часу самих розселених всесвітів. Таким чином, найдавніша ідея відродження Всесвіту, ідея нескінченного ланцюга народжень та загибелі світів усіх масштабів, як і концепція острівних всесвітів, що народилася вже в результаті поєднання гравітаційної теорії та спостережень, у наші дні відроджуються, але вже на незрівнянно вищому рівні – як у відношенні масштабів, і якісного різноманіття об'єктів. Ці ідеї можуть розглядатися як провісник, а можливо і початок вже третьої революції в космологічній картині світу.

Автор: Самін Д.К.

Рекомендуємо цікаві статті розділу Найважливіші наукові відкриття:

▪ Спектр світла

▪ Штучна радіоактивність

▪ Основи анатомії

Дивіться інші статті розділу Найважливіші наукові відкриття.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Батареї на основі паперу 24.01.2010

Як повідомляє Бі-бі-сі, в одній із робіт, опублікованих у National Academy of Sciences, йдеться про створення батарей, основним матеріалом для яких має бути звичайний папір. Точніше, вона виконуватиме роль своєрідного каркаса для нових типів акумуляторів, а завдання накопичення та зберігання заряду покладуть на вуглецеві нанотрубки.

Завдяки своїй структурі звичайний папір, що є мільйонами пов'язаних між собою волокон, послужить відмінним остовом для мереж з нанотрубок.

Однією з головних переваг таких батарей може стати їхня маленька товщина і гнучкість, що дозволяє в буквальному значенні слова згортати акумулятор.

Інші цікаві новини:

▪ Електронна книга Xiaomi InkPalm Plus

▪ Радарний спортивний спідометр від TI

▪ Перший комерційний чіпсет стандарту 5G 3GPP від Huawei

▪ Антена-фонтан

▪ Міні-комп'ютер Zotac ZBox Nano D518

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Побутова електроніка. Добірка статей

▪ стаття Мудрий Едіп, дозволь! Крилатий вислів

▪ стаття Скільки тварин можуть мешкати на одному-єдиному дереві? Детальна відповідь

▪ стаття Автомобіль Мікрус. Особистий транспорт

▪ стаття Пристрій захисту лампи розжарювання. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття ЧС радіомікрофон на двох транзисторах, 65,8...74 МГц. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт