Конспект книги «Теория всего». Стивен Хокинг, часть 2.

Глава 1

Лекция вторая: Расширяющаяся Вселенная

До 1924-го года считалось, что наша Вселенная стационарная, имеет свои определенные границы и состоит из одной лишь галактики - Млечный Путь.

Что же произошло в 1924-м году?

Для начала вспомним открытие Ньютона, а именно - световой спектр. При прохождении через призму солнечный свет разделяется на спектр, подобно цветам радуги (как на обложке альбома группы Pink Floyd).

Наблюдая за звёздами через телескоп, мы можем оценить температуру изучаемого объекта. Также по наличию или отсутствию цветов спектра можно определить содержание химических элементов звезды, поскольку каждый элемент поглощает характерный только для него набор цветов.

Цветовой круг, разработанный Исааком Ньютоном

В 1920-х годах, изучая космос, ученые заметили, что спектральные линии галактик одинаково смещены в сторону красной области спектра. Также уменьшается частота излучаемых ими световых волн. Это объясняется так называемым Эффектом Доплера. К примеру, звуковая волна двигателя приближающегося к нам автомобиля кажется выше, а когда автомобиль проехал мимо и начал отдаляться - звук резко становится ниже. Так же и со световыми волнами.

Хаббл доказал, что Вселенная содержит в себе не только наш родной Млечный Путь, но и множество других галактик, разделенных между собой пустым пространством.

Ломая устоявшуюся картину мира, астроном начал изучать спектр галактик и пришел к открытию, которое стало самой настоящей сенсацией в науке. К тому моменту считалось, что галактики движутся хаотично, но траектория их движений имеет четкие границы. Из наблюдений Хаббла оказалось, что все галактики имеют красное смещение, а это означало, что галактики отдаляются от нас.

Но куда им отдаляться? Вселенная же стационарна и имеет свои границы?

Помимо этого, в его докладе 1929-го года говорится, что величина красного смещения галактики прямо пропорциональна расстоянию до нее. То есть, чем дальше от нас находится некий космический объект, тем быстрее он отдаляется от нас.

А значит, есть куда отдаляться. Это говорит лишь об одном, что наша Вселенная не стоит на месте и расширяется с течением времени.

Эдвин Пауэлл Хаббл (1889-1953)

Сейчас каждый человек, увлеченный наукой, знает, что Вселенная не имеет чётких границ, но тогда, в двадцатые года, открытие Хаббла было самой настоящей сенсацией. Доказательство расширяющейся Вселенной сломало устоявшееся мнение о стационарном мире.

Тем более, будь наша Вселенная стационарной, то под воздействием гравитации все космические объекты рано или поздно сошлись бы вместе, что привело бы к самому настоящему хаосу.

Было выяснено, что расстояние между галактиками со временем увеличивается, следовательно, когда-то давно все звёзды и планеты со спутниками находились близко друг к другу, причём настолько близко, что являлись чуть ли не единым целым. Это вполне может быть аргументом в пользу Теории Большого Взрыва.

Хотя Альберт Эйнштейн, на секунду, верил в то что Вселенная стационарна, даже когда сформулировал теорию относительности в 1915-м году.

Далее профессор Хокинг упоминает о предсказаниях русского математика Александра Фридмана о теории относительности.

Цитата из книги «Теория Всего»:

Фридман сделал два очень простых предположения о природе Вселенной: в каком бы направлении мы не посмотрели, Вселенная выглядит одинаково, причем то же предположение верно при наблюдении из любой другой точки пространства.Фридман в 1922-м году предсказал то, что через несколько лет доказал Эдвин Хаббл.

Александр Александрович Фридман (1888-1925)

Далее из интересных высказываний в книге приведу следующие:

Мы можем определить современную скорость расширения Вселенной, измерив скорости, с которыми другие галактики удаляются от нас, с помощью Эффекта ДоплераМы знаем только то, что Вселенная расширяется на 5-10% за каждый миллиард лет.Если Вселенная начнёт сжиматься, то это произойдёт не меньше, чем через десять миллиардов лет.Далее речь пойдёт о Большом Взрыве…

Даже если нам известно только то, что произошло после Большого Взрыва, мы не можем определить, что произошло до негоИнтересен тот факт, что в 1951-м году Католическая Церковь признала Теорию Большого Взрыва и провозгласила, что данная модель соответствует Библии.

Идея о стационарной Вселенной также оставалась актуальной, вопреки новейшим открытиям Хаббла.

Усовершенствованная модель стационарной Вселенной была предложена сбежавшими из нацистской Германии учеными Германом Бронди и Томасом Голдом в 1948-м году. Их концепция заключалась в том, что по мере удаления галактик друг от друга в промежутках между ними из некой невидимой материи постоянно образуются новые галактики.

Как ни печально, от теории стационарной Вселенной пришлось отказаться окончательно в 1965-м году, когда ученые Пензиас и Уилсон совершили открытие, указывавшее на то, что плотность Вселенной в далёком прошлом была выше.

Так или иначе, согласно модели Фридмана, все галактики отдаляются друг от друга, а это означает, что когда-то они находились в одной точке, что соответствует Теории Большого Взрыва.

Русские ученые Лившиц и Халатников, рассматривая модель Фридмана, предполагали также, что галактики отдаляются друг от друга но по определенной «правильной» траектории, отрицая неограниченную Вселенной. Однако, в 1970-м году они отказались от своей теории.

Тогда же бытовал вопрос: предсказывает ли теория относительности существование Большого Взрыва? Лившиц и Халатников не могли дать ответ на этот вопрос, но в 1965-м году своё предположение выдвинул Роджер Пенроуз.

Он использовал поведение световых конусов в общей теории относительности и тот факт, что гравитация всегда вызывает притяжение, чтобы показать, что звезда, испытывающая коллапс под действием собственной гравитации, заключена в область, границы которой сжимаются до нулевого размера. Другими словами, получается сингулярность, содержащаяся в области пространства-времени, известной под названием «Чёрная дыра»Далее автор делится опытом своего исследования совместно с Пенроузом.

В статье Хокинга-Пенроуза доказывалось, что сингулярность Большого Взрыва должна была существовать при выполнении двух условий:

Общая Теория Относительности верна.Вселенная содержит столько материи, сколько мы наблюдаем.В последнем абзаце лекции говорится следующее: «Общепризнанным считается, что Вселенная должна иметь начало».

Вторая лекция подходит к концу. Следующий параграф будет посвящен Чёрным Дырам.