Пожалуй самым важным и удивительным явлением,
открытым современной астрономией, является расширение Вселенной (в этой главе под термином
"Вселенная" мы будем подразумевать Метагалактику, т.е. доступную для наблюдений часть Вселенной
). Что это означает? При наблюдениях это в первую очередь проя
вляется в том, что расстояния между всеми галактиками, несвяз
анными друг с другом в единую систему силой всемирного тяготен
ия, постоянно увеличивается, галактики "разбегаются"
. Вселенная расширяется!
"Разбегание" галактик было
открыто в начале 20 века в основном усилиями Э.Х
аббла. Во втором десятилетии 20 века В.М.Слайфер, получив и исследовав множество спектров
галактик, заметил, что у большинства из них линии в спектре смещены в кра
сную сторону. Согласно эффекту Доплера это было объяс
нено удалением этих галактик от нашей с большой скорос
тью (порядка сотен км/сек). Степень смещенности линий в спектре
выражается с помощью т.н. красного с
мещения, которое обозначают буквой Z. Для источников, к
оторые приближаются к наблюдателю, красное смещение отриц
ательно. В 1929 г. после огромной работы по получению и
изучению спектров галактик, а также по определению различными м
етодами расстояний до этих галактик Э.Хаббл надежно установил факт ра
сширения Вселенной. Он показал, что в "разбегании" галакти
к существует замечательная закономерность. Чем дальше от н
ас находится галактика, тем с большей скоростью она удаляется,
т.е. тем больше ее красное смещение. Причем закон имеет предельно простую линейную ф
орму: v=HR, где v - скорость галактики, R - расстояние до н
ее, а Н - коэффициент пропорциональности, называемый постоянной Хаббла. Итак, пос
ле получения красных смещений галактики предстали перед нам
и удаляющимися от нашей Галактики, причем скорость удаления рас
тет с увеличением расстояния. Означает ли это, что наша га
лактика является центром, из которого п
роисходит это расширение? Вовсе нет. Наблюдатель в лю
бой галактике увидел бы точно такую же картину: все галактики,
несвязанные гравитационно с родной галактикой наблюдателя, име
ли бы красные смещения, пропорциональные расстоянию между
галактиками. Действительно, увеличивается расстояние между всеми галак
тиками. Пространство "раздувается".
Расширение Вселенной можно проиллюстрировать замечательны
м примером. Представьте себе двумерных существ, двумериков,
живущих на поверхности воздушного шарика. Нарисуем на нем галак
тики и поселим в них этих двумериков. Пусть они могут
наблюдать в свои телескопы соседние галактики. Начне
м теперь надувать шарик. Каждый двумерик-наблюдатель в своей
галактике будет видеть, что другие галактики удаляются от
него. Сам же центр расширения на поверхности шарика, т.е. в М
етагалактике двумериков, отсутствует.
Но ведь,
если Вселенная расширяется, то сегодня мы видим ее не такой
, какой она была неделю назад. А еще через некоторо
е время она опять изменится. Вселенная эволюционирует. Она
нестационарна. Это
чрезвычайно важный факт, принять который было не легко. Что
было с нашей Вселенной в прошлом? Что будет происходит
ь с ней в будущем?
Tеория горячей Вселенной была первоначально раз
работана Г.А.Гамовым и сотрудниками для
объяснения наблюдаемого химического состава Вселенной. Ведь первон
ачально все вещество представляло собой в основном водородн
ую плазму, а затем в эпоху т.н. нуклеосинтеза образовались ядра более тяжелых
химических элементов - различных изотопов гелия и лития. К
ядрам водорода, которые представляют собой одиночные протоны, примешались также более сложные ядра дейтерия - тяжелого изотопа водорода. Так в н
ашем мире появилось разнообразие химических элементов. Однако п
ройдет еще немало времени, прежде чем образуются первые звезды,
в которых в процессе эволюции родится все многообразие химичес
ких элементов, наблюдаемых сегодня.
Нуклеос
интез стал еще одним шагом к "нашему", привычному
миру. Это произошло, когда Вселенной было "уже" 1
00 секунд. К тому времени наш мир продолжал расширяться и остывать. Вещество с
уществовало в форме плазмы,
когда электроны отделены от ядер атомов. Привычный нам вид вещество во Вселенной
приняло в так называемую <
a name="эпоха рекомбинации">эпоху рекомбинации. Эта эпо
ха ознаменовалась замечательным событием - температура упала ниже 10000 гр
адусов и плазма превратилась в обычный, нейтральны
й газ. При этом вещество освободилось от "бремен
и" излучения, и стало развиваться уже по-своему. Дело в том, что ког
да вещество непрерывно взаимодействует с излучением, ионизуетс
я им, не образуются конденсации вещества и сложные структуры в нем. Будуч
и "свободным", вещество в отдельности начинает разбиваться на
облака, "скучиваться". Эти сгущения служат "
;дедушками" той сложной структуры, которую мы сейчас н
аблюдаем.
Излучение, также освободившееся от веще
ства, получило возможность практически беспрепятственно двиги
ться по всей Вселенной. Благодаря этому мы сейчас можем пой
мать древние кванты электро
магнитного излучения и в принципе пронаблюдать все события в развива
ющейся Вселенной после эпохи рекомбинации. Но как же тог
да образовались более тяжелые элементы в природе, в том числ
е и те, из которых состоит наша Земля и человеческое т
ело? Более тяжелые элементы образовались в недрах звезд. Элеме
нты легче железа образовались в результате термоядерного синтеза в звездах, а тяжелее железа -
в результате вспышек сверхновых.
Всел
енная расширялась, образовывались новые химические элемнт
ы, небольшие первоначальные флуктуации
эволюционировали, из них образовались галак
тики и скопления галактик, в галактиках обра
зовались звезды, вокруг них - планеты и, наконец, появился
человек. А что будет происходить со Вселенной дальше, через мил
лионы, миллиарды и миллиарды миллиардов лет? Ответ з
ависит от величины плотности нашей Вселенной, которая п
ока известна лишь приблизительно. Если плотность больше критиче
ской, то расширение сменится сжатием, в пр
отивоположном случае - Вселенная будет вечно расш
иряться. Пока наблюдения показывают, что плотность немног
о меньше критической, хотя и очень близ
ка к ней (однако, с
уществование большого количества "т
емной метерии" может изменить ситуацию
), поэтому посмотрим, что будет происходить, если в течении
по-крайней мере очень большого промежутка времени расширение н
е сменится сжатием. Звезды не вечны. Они рождаются и умирают. Рождаются они из
межзвездного газа (подобно рождению Афродиты из пены морск
ой). Умирая, звезды могут выбрасывать часть вещества, возвра
щая его т.о. в межзвездный газ. А из дру
гой части вещества звезды образуется компактный объект: белый карлик, нейтронная зв
езда или черная дыра (в зависимо
сти от первоначальной массы звезды). В конце концов газ ис
черпается и останутся лишь эти компактные объекты, планеты и маломассив
ные звезды, которые эволюционируют крайне медленно. Черные дыры тоже смертны: анг
лийские ученые
Пенроуз и Хоукинг открыли возможность "испарения" черных дыр. В
ее окрестности образуются кванты излучения, а эне
ргия на их образование черп
ается из массы черной дыры, которая т.о. уменьша
ется. Процесс "испарения" вначале идет медленно,
а затем по мере уменьшения массы черной дыры все быстрее и
быстрее. Последние кванты излучаются в мощной вспышке. Итак, че
рез некоторое время все черные дыры "испарятся".
Масса "обычного" вещества в основном закл
ючена в протонах. В свете современных физических теорий протон является нестабильной частицей, но с оч
ень большим периодом полураспад
а, который превышает 1033лет (впервые идею о распаде протона выдвинул <
a href="http:///">А.Д.Сахаро
в). Через такой огромный промежуток времени половина пр
отонов во Вселенной распадутся и процесс распада будет
продолжаться и далее. В рамках рассмотренной нами картины
у Вселенной имеются незавидные перспективы. Через 10100
лет Вселенная будет состоять из смеси электоронов и позитронов. Означает
ли это, что вся Вселенная обречена на бесконечное проз
... во тьме времен? Или в какой-то ее части повторится возник
новение многообразия сложных структур и жизни?
Сергей Попов
Дмитрий Бизяев
(ГАИШ МГУ) zdravs
tvuyte.Esli kto to chitaet moyu zapis.Ya hcochu soobshit ,ch
to u menya est novoe obyasnenie vsemirnomu prityajeniyu.Pov
erte, eto otkritie.Ya uvidel to chto Nyuton ne mog uvidet.V pro
chem, i vsyo chelovechestvo do segodneshnego dnya.Poverte eto izmenet vse
nashi pomimaniya o mirozdanie.S pomoshchu togo chto ya uvid
el mojno ponyat vse neponyatnie yavleniye vo vselennoy.Ya ochen hcote
l bi svyazatsa s kem ne bud iz astrofizikov. Ark
adi Vasoyan mail.arkadiv@012.net.il |