STEPHEN HAWKING "The Grand Design" (2010) / Стивен ХОКИНГ "Великий замысел": 6. CHOOSING OUR UNIVERSE / 6. ВЫБИРАЯ НАШУ ВСЕЛЕННУЮ

Но возможность, что галактики разлетаются друг от друга, была выссказана за несколько лет до статей Хаббла на теоретической почве, являющейся результатом собственных уравнений Эйнштейна.

uraveselov 12.07.11 в 12:22

В 1922 году российский физик и математик Александр Фридман исследовал то, что произойдет в моделью вселенной, основанной на двух предположениях, которые очень упростили математику:

uraveselov 12.07.11 в 12:24

то, что Вселенная выглядит одинаково, в каком бы направлении мы ее ни наблюдали, также это утверждение должно оставаться справедливым и в том случае, если бы мы производили наблюдения из какого-нибудь другого места.

uraveselov 12.07.11 в 12:31

он предположил, что, во-первых, Вселенная выглядит одинаково во всех направлениях и, во-вторых, из любой точки.

Toutacoup 15.07.11 в 08:57

Мы знаем, что первое предположение Фридмана не совсем верно — Вселенная, к счастью, не всюду однородна!

uraveselov 13.07.11 в 03:45

Скажем, просто взглянув вверх мы могли бы увидеть Солнце, а могли бы и Луну. Или даже колонию летучих мышей.

Toutacoup 15.07.11 в 08:59

Но Вселенная, действительно кажется, примерно одинаковой в каждом направлении, когда рассматривается в масштабе, который намного больше — больше даже, чем расстояние между галактиками.

uraveselov 13.07.11 в 03:49

Это что-то вроде того, как наблюдать за лесом сверху.

uraveselov 13.07.11 в 03:50

Если вы находитесь достаточно близко, вы сможете разобрать отдельные листья, или, по крайней мере, деревья, и пространства между ними.

uraveselov 13.07.11 в 03:51

Но если вы будете настолько высоко, что, если вы протягиваете большой палец, и он покрывает квадратный километр деревьев, то лес будет казаться однородным оттенком зеленого.

uraveselov 13.07.11 в 03:53

Мы сказали бы, что в том масштабе лес однороден.

uraveselov 13.07.11 в 03:54

Основываясь на своих предположениях, Фридман смог обнаружить решение в уравнениях Эйнштейна, при котором Вселенная расширялась, что Хаббл и подтвердил вскоре своими наблюдениями.

uraveselov 13.07.11 в 04:07

В частности, модель Вселенной Фридмана начинается с нулевого размера и расширяется до тех пор, пока гравитационное притяжение не замедлит расширение, и, в конечном счете, не заставит ее снова схлопнуться в себя.

uraveselov 13.07.11 в 04:15

(Есть, оказывается, два других типа решений уравнений Эйнштейна, которые также удовлетворяют предположениям о модели Фридмана, одно соответствует Вселенной, в которой расширение продолжается всегда, хотя и действительно замедляется немного, и другое Вселенной, в которой темп расширения замедляется к нулю, но никогда не достигает его).

uraveselov 13.07.11 в 04:18

Фридман умер спустя несколько лет после этой своей работы, и его идеи оставались в значительной степени неизвестными, пока Хаббл их не подтвердил.

uraveselov 13.07.11 в 04:19

Но в 1927 преподаватель физики и римско-католический священник по имени Жорж Леметр предложил похожую идею.

uraveselov 13.07.11 в 04:20

Если вы прослеживаете историю Вселенной назад в прошлое, она становится все более крошечной, пока вы не наталкиваетесь на момент создания, который мы теперь называем Большим Взрывом.

uraveselov 13.07.11 в 04:22

Не всем понравилась картина Большого Взрыва.

uraveselov 13.07.11 в 04:23

Фактически, термин "большой взрыв", который он назвал с некоторой иронией, был введен в 1949 Кембриджским астрофизиком Фредом Хойлом, который верил во вселенную, которая расширяется всегда.

uraveselov 13.07.11 в 04:27

Непосредственные наблюдения долго не могли подтвердить эту идею, пока в 1965 году не было открыто, что есть слабый фон сверхчастнотных волн всюду во вселенной.

uraveselov 13.07.11 в 04:33

Это космическое микроволновое фоновое излучение (или реликтовое излучение) является тем же самым как и в вашей микроволновой печи, но намного менее мощным.

uraveselov 13.07.11 в 04:35

Вы можете наблюдать реликтовое излучение самостоятельно, настраивая ваш телевизор на неиспользованный канал — несколько процентов снега, который вы видите на экране, будут вызваны этим.

uraveselov 13.07.11 в 04:36

Излучение было обнаружено случайно двумя учеными лаборатории Бэлла, пытавшимися устранить такие помехи от их микроволновой антенны.

uraveselov 13.07.11 в 04:38

Сначала они думали, что помехи могли произойти из-за голубей, усаживающихся на их антенну, но оказалось, что проблема имела очень интересную природу - реликтовое излучение - это излучение, оставшееся от очень горячей и плотной ранней Вселенной, которая существовала вскоре после Большого Взрыва.

uraveselov 13.07.11 в 04:48

Поскольку Вселенная расширялась, она охлаждалась, пока излучение не стало только слабым остатком, который мы теперь наблюдаем.

uraveselov 13.07.11 в 05:31

В настоящее время это реликтовое излучение могло бы нагреть вашу еду до приблизительно -270 градусов по Цельсию, т.е только на 3 градуса выше абсолютного нуля, что не очень полезно для разогрева попкорна.

uraveselov 13.07.11 в 05:33

Астрономы также нашли другие своеобразные "отпечатки", подтверждающие картину Большого Взрыва горячей, крошечной ранней Вселенной.

uraveselov 13.07.11 в 05:34

Например, в течение первой минуты или около того, Вселенная была более горячей чем центр типичной звезды.

uraveselov 13.07.11 в 05:35

Во время того периода вся Вселенная действовала как реактор ядерного синтеза.

uraveselov 13.07.11 в 06:25

Реакции прекратились бы, когда вселенная расширится и достаточно охладится, но теория предсказывает, что тогда вселенную должна была бы состоять, главным образом, из водорода, но также приблизительно с 23% гелия, с незначительным количеством лития (все более тяжелые элементы возникли позже в звездах).

uraveselov 13.07.11 в 06:29

Расчеты находятся в хорошем соответствии с количеством гелия, водорода и лития, которые мы наблюдаем.

uraveselov 13.07.11 в 06:31

Наличие большого количества гелия и реликтовое излучение обеспечили убедительное доказательство в пользу картины Большого Взрыва очень ранней Вселенной, но хотя можно думать о картине Большого Взрыва как о действительном описании ранних времен, неправильно понимать Большой Взрыв буквально, то есть считать теорию Эйнштейна как описание истинной картины происхождения Вселенной.

uraveselov 13.07.11 в 06:35

Это потому, что Общая теория относительности предсказывает, что должна была быть точка во времени, в которой температура, плотность и искривление Вселенной были бесконечны, эту ситуацию математики называют сингулярностью.

uraveselov 13.07.11 в 07:20

Для физиков это означает, что теория Эйнштейна прерывается в той точке и поэтому не может использоваться, чтобы предсказать, как Вселенная началась, только как она развивалась позже.

uraveselov 13.07.11 в 07:22

Так как, хотя мы можем использовать уравнения Общей теории относительности и наши наблюдения за вселенной, чтобы узнать о ней в очень молодом возрасте, не корректно,полностью переносить картину большого взрыва назад к началу.

uraveselov 13.07.11 в 07:25

Мы скоро доберемся до проблемы происхождения Вселенной, но сначала нескольких слов о первой фазе расширения.

uraveselov 13.07.11 в 07:26

Физики называют это раздуванием или инфляцией.

uraveselov 13.07.11 в 07:27

Если бы вы жили в Зимбабве, где инфляция валюты недавно превысила 200 000 000 процентов, термин, возможно, не показался бы вам очень уж надуманным.

uraveselov 13.07.11 в 07:31

Но согласно даже скромным подсчетам во время этой космологической инфляции Вселенная расширилась с коэффициентом 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 за

uraveselov 13.07.11 в 07:37

0,00000000000000000000000000000000001 секунды.

uraveselov 13.07.11 в 07:37

Это было бы, как будто монета диаметром в 1 сантиметр внезапно увеличилась в десяти миллионов раз до размеров Млечного пути.

uraveselov 13.07.11 в 07:39

Может показаться, что это нарушает теорию относительности, которая указывает, что ничто не может перемещаться быстрее чем свет, но это ограничение скорости не относится к расширению самого пространства.

uraveselov 13.07.11 в 07:41

Идея, что такой эпизод инфляции, возможно, произошел, была впервые предложена в 1980 году, она основана на размышлениях, которые идут вне Общей теории относительности Эйнштейна и основываются на аспектах квантовой теории.

uraveselov 13.07.11 в 07:46

Так как мы не имеем полной квантовой теории гравитации, детали все еще проясняются, и физики не уверены точно, как произошло расширение.

uraveselov 13.07.11 в 07:48

Но согласно теории, расширение, вызванное инфляцией, не было бы абсолютно однородно, как предсказано традиционной картиной Большого Взрыва.

uraveselov 13.07.11 в 07:49

Эта неравномерность произвела бы крохотные отличия в температуре реликтового излучения в различных направлениях.

uraveselov 13.07.11 в 07:52

Эти отличия являются слишком маленькими, чтобы их можно было наблюдать в 1960-ых годах, но они были сначала обнаружены в 1992 спутником НАСА COBE, и позже измерены его преемником, спутником WMAP, запущенным в 2001 году.

uraveselov 13.07.11 в 07:53

В результате мы теперь уверены, что инфляция действительно происходила.

uraveselov 13.07.11 в 07:55

Как ни странно, хотя крошечные отличия в реликтовом излучении являются доказательством инфляции, одним из подтверждений инфляции является важная концепция о том, что существует почти идеальная однородность температуры реликтового излучения.

uraveselov 13.07.11 в 08:51

Если вы нагреете одну область объекта и затем подождете, то горячая область станет более прохладной, а вся остальная часть объекта - более теплой, пока температура всего объекта не выровняется.

uraveselov 13.07.11 в 08:55

Точно так же можно было бы ожидать, что у Вселенной в конечном счете будет однородная температура.

uraveselov 13.07.11 в 08:56