Большой взрыв (проблема сорок вторая)

Аспиранты и магистранты, с которыми я провожу занятия, часто спрашивают про Большой взрыв. Действительно ли он случился? Как удается изучить далекое прошлое? Удаление из школьных программ астрономии привело к повальному космологическому невежеству. Поэтому и рождаются недоуменные вопросы. Полагаю, что они представляют интерес и для читателя.

Как людям удается изучить прошлое? Они же не присутствовали при нем. Человек обладает замечательной способностью придумывать теории, благодаря которым люди предсказывают будущее и ретросказывают прошлое. Соответствующие выводы тщательно обсуждаются и проверяются экспериментами в настоящем. При этом часто рассуждают по такой схеме. Допустим, что в прошлом произошло событие Х. В таком случае должно было возникнуть уже в настоящем событие Y. Оно действительно обнаруживается. Следовательно, есть основания утверждать, что Х действительно имело место. После этих предварительных замечаний обращусь к проблематике самого большого взрыва в истории нашей вселенной. В кратчайшем его изложении история его открытия была следующей.

И. Ньютон записал формулу сил тяготения. Через 225 лет А. Эйнштейн существенно ее усовершенствовал. На основании этих формул он в 1917 г. решил объяснить неизменное расположение звезд на небосводе. Он полагал, что они не движутся относительно друг друга. К тем же самым уравнениям в 1922 г. обратился наш соотечественник А.А. Фридман. Он обнаружил, что они не противоречат возможному удалению галактик друг от друга. Это удаление предстояло обнаружить экспериментально. В 1929 г. американцу Э. Хабблу удалось установить факт разлета галактик, т.е. скоплений звезд.

Даже несведущий в физике читатель, очевидно, не раз был свидетелем такого явления. По мере приближения поезда частота издаваемого им гудка возрастает, а при его удалении падает. Нечто аналогичное происходит и со светом, который доходит до нас от звезд других галактик. Частота приходящего света замеряется. По ней можно судить о скорости удаления от нашей галактики других галактик.

Резонно предположить, что удаляющиеся галактики вполне возможно некогда были вблизи нашей галактики или даже совпадали с ней. Соответствующие расчеты показывают, что максимальная близость других галактик с нашей имело место приблизительно 13,75 млрд лет тому назад. Но что же разметало галактики? Возможно взрыв, предположил Г. Гамов. Если это действительно случилось, то его остаточное излучение должно доходить до Земли и быть вполне определенной интенсивности. В 1965 г. оно действительно было обнаружено американцами А.А. Пензиасом и Р.В. Вилсоном. Итак, на самом деле был Большой взрыв, инициировавший историю нашей вселенной? Допустим. Но в таком случае должно быть а, б, с, д и множество других событий. Абсолютное большинство этих событий действительно было обнаружено.

Я описал историю открытия Большого взрыва очень грубо, но, надеюсь верно в основных чертах. Космологическая теория увязывает воедино мириады фактов прошлого, настоящего и будущего. Разумеется, космологи готовы заменить теорию Большого взрыва другой теорией, более сильной в ретросказательном и предсказательном плане. Но пока никому не удалось ее развить. Теория Большого взрыва, если отсчитывать ее возраст от открытий Ньютона, является итогом 320-летних усилий многих сотен выдающихся космологов.

А что же было до Взрыва? На этот счет существуют различные гипотезы, но все они пока не получили экспериментального подтверждения. Не сменится ли расширение нашей вселенной ее сжатием? Все данные противоречат этому предположению. Почему же взорвалось исходное образование? Это случилось в результате действия сил, которые также изучены космологами в содружестве с физиками.

Теория Большого взрыва часто кажется странной людям, несведущим в космологии. Их беда состоит в том, что они в принципе неспособны предложить альтернативу ей. Обыденное мышление, равно как и мифологическое, часто вполне жизнеутверждающе, но не в вопросах космологии. Знакомство с ее достижениями желательно как одно из средств избавления мозга от тромбов.

Виктор Канке

15 комментариев

kev
Насколько мне известно, Фридман предложил четыре космологических гипотезы.
Одна из них — пульсирующая вселенная.
Высота паровозного звука не зависит от близости, зависит от скорости.
AlexRybin
По сути — все правильно.

Про паровозный гудок Канке сказал чуть более правильно. Это называется эффектом Доплера — и изменение частоты зависит от дальности и направления движения. И именно из-за того, что спектры галактик смещены в красную сторону, было установлено, что они удаляются.

Не сменится ли расширение нашей вселенной ее сжатием? Все данные противоречат этому предположению.

Тут можно поспорить. Зависит от количества тёмного вещества во Вселенной. Его количество ещё не установлено окончательно. Но может случиться так, что его достаточно для того, чтобы замедлить и обратить вспять расширение.

Их беда состоит в том, что они в принципе неспособны предложить альтернативу ей.

А как же «на все воля Божья»? ;)

В остальном Канке прав.
kev
Эффект Доплера Зависит только от взаимной скорости и направления движения.
AlexRybin
Да, согласен. Зависит именно от скорости.
nemez
Встречает физик своего товарища, тот ему говорит:

– Мне тут такой классный анекдот рассказали: «Бежит мышка по краю обрыва: пи-пи-пи-а-а-а-а-а!!!».
– Ну и что особенного – обыкновенный эффект Доплера. – отвечает физик.
(с)
kev
«По мере приближения поезда частота издаваемого им гудка возрастает, а при его удалении падает»
На самом деле по мере приближения частота очень медленно падает, при прохождении поезда падает почти скачком и дальше медленно падает.
AlexRybin
:) В общем, суть статьи от этого не меняется. :)
kev
Не меняется, поэтому поставил плюс.
Но некоторая неаккуратность присутствует.
Фридман выдвинул четыре равноценных космологических гипотез.
SgtPepper
> На самом деле по мере приближения частота очень медленно падает, при прохождении поезда падает почти скачком и дальше медленно падает.

Как вы объясняете медленное падение частоты? Ведь предполагается, что скорость поезда постоянна.
AUS
Изменением расстояния?
SgtPepper
В формуле Допплера расстояние между объектами не участвует, только скорости.
kev
Если Вы стоите на рельсах, этого не будет.
Если рядом, учитывать надо проекцию скорости поезда на прямую, соединяющую Вас и поезд.
Эта проекция уменьшается.
Относительная скорость падает.
SgtPepper
> учитывать надо проекцию скорости поезда на прямую

Понял, спасибо.
AUS
Я же говорил про расстояние, просто не точно выразился.
kev
Я только сейчас понял Канке.
Он просто неаккуратно выразился.
Когда поезд к Вам приближается, частота гудка выше собственной.
Удаляется — ниже.
Это совершенно точно.
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.