Hogy működik az univerzum
Nem lehet elképzelni, hogy mennyivel alacsonyabbak
az emberiség lenne,
Ha még soha nem látta a csillagos égboltot.
A nem stacionárius Friedman univerzum.
Bár Alexander A. Friedman a 20-as évek elején egyáltalán nem ismert kezdő tudós. Sohasem tanult elméleti fizikának, hiszen az elméleti meteorológia, a légköri dinamika és a jól ismert matematikus nagy szakértője volt.
Őt megkülönböztette hihetetlen aprólékossága, a képessége, hogy mélyen behatoljon a vizsgált tantárgy lényegébe, hogy belemerüljön finomságaiba. Nem véletlen, hogy amikor Friedman érdeklődött a relativitáselmélet iránt, barátai kijelentették: "Most végre ismerjük a relativitáselméletet".
Emlékezzünk. A Newton univerzum végtelen és végtelen számú csillaggal lakott. Ez a Newton megközelítése érthető; ha a csillagok száma véges volt, akkor a számítások szerint a kölcsönös vonzás ereje egy hatalmas csillaglabdába húzná őket.
A Newton-univerzum modelljében két paradoxon létezik, elmélete szempontjából megmagyarázhatatlan. Bíró maga: ha a csillagok száma végtelen, akkor létre kell hozniuk az ég világos és egyenletes megvilágítását. De ez valójában nem.
Ráadásul a végtelen univerzumban a gravitációnak végtelennek kell lennie, és ez a csillagok mozgásának óriási sebességét okozhatja. De a tapasztalatok nem tapasztalták ezt.
Newton felfedezte ezeket a következetlenségeket a modelljében, de egyszerűen megoldotta ezt a problémát, arra a következtetésre jutott, hogy Isten mindig jelen van az univerzumban, és kijavítja ezeket az inkonzisztenciákat [1].
Megpróbálva megérteni, mi a világegyetem, Einstein ugyanolyan nehézségekkel szembesült, mint a végtelenség. Az ő „kozmológiai megfontolások az Általános relativitáselmélet,” azt írja: „Azt nem tudta beállítani a peremfeltételek térbeli végtelenség ... Ha látta a világot a térbeli kiterjedése, mint egy zárt, akkor ez a fajta peremfeltételek nem lenne szükség” [ 2].
Egy véges univerzum eszméjével szemben Einstein összpontosította erőit arra, hogy bizonyítékot találjon létezésének helyességére - vagy legalábbis annak lehetőségére -.
Hogy megszabaduljon a végtelen veszteségektől, Einstein a végtelen "lapos" Newton-univerzumot a végesre cserélte. A véges térnek feltétlenül zárva kell lennie és görbülnie kell, ahogy minden zárt felület szükségszerűen ívelt.
Továbbá Einstein azt javasolta, hogy az univerzumban az anyag átlagos sűrűsége állandó és olyan nagy legyen, hogy pozitív görbületet biztosít. Meg kell mondani, hogy csak a pozitív görbület, a tér zárt és véges.
Einstein a csillagcsúcsok sebességéből kiindulva azt javasolta, hogy az univerzum állandó legyen, hogy szerkezete és görbülete idővel ne változzon.
Azonban egy új probléma merült fel az ő elméletéből: a gravitációs erők hatása alatt a zárt világegyetemnek össze kell vonulnia. Kiderült, hogy a világegyetem végtelenségével kapcsolatos gondoktól való megszabadulástól Einstein olyan bajokra jutott, amelyek pontosan a világ végtelenségéből, zártságából fakadtak.
Ahhoz, hogy kilépjen a nehéz helyzetből, és fenntartsa az univerzum állandósulását, Einstein kénytelen volt bevezetni a gravitációs mező egyenleteire az úgynevezett kozmológiai kifejezést. Más szóval bevezette az új "antigravitációs erőt", amely a csillagokat távol tartja egymástól, és megakadályozza a világegyetem összehúzódását. Támogatja az univerzum állandósultságát.
"Nem jó életből" bevezette ezt az állandóságot. „Ahhoz, hogy jön ez a prezentáció ellentmondásmentes, akkor még nem volt meg az új kiterjesztése a gravitációs egyenletek, amelyek nem indokolják a jelenlegi tudásunkon tömegvonzás” [2].
Szüksége volt az univerzum állandósulására. Ezért azzal érvelt, hogy a téridõ önmagában mindig kibõvül, és ez a tágulás egyenlíti ki az összes többi anyag vonzerejét a világegyetemben, és ennek következtében az univerzum statikusnak bizonyul.
Nagy nehézségekkel, hatalmas akadályok leküzdésével Einstein végre olyan világmodellt épített, amely jól tükrözte a valós világot. Mindenesetre az akkoriban ismert határok között.
És most néhány Friedman állítja, hogy az univerzum instabil.
És mit csinált Friedman?
Kiderül, hogy megtalálta a gravitációs egyenletek rendszerének általános megoldását, és arra a következtetésre jutott, hogy az univerzum nem állandó, görbülete változó. Az Einstein megoldása csak különleges eset.
Friedman megoldása két lehetőséget nyitott: monoton egyirányú, például folyamatos bővülés, vagy a görbület időszakos növekedése és csökkenése. A második esetben a világegyetemnek, mint a szívnek, bővítenie kellett, vagy szerződést kellett volna kötnie.
Friedin cikkének olvasása után Einstein azonnal reagált arra, hogy "Megjegyzések A. Fridman munkájára" címmel válaszolt. Így írta: "A fent említett munkában szereplő nem stacionárius világra vonatkozó eredmények gyanakvóknak tűnnek."
Néhány hónappal később egy másik kis jegyzet ugyanabban a magazinban jelent meg. Itt van teljesen. "A. Fridman munkájához" A tér görbületén ". Az előző cikkben kritizáltam a fent említett munkát. Azonban kritikám, ahogy Friedman levelét meggyőződtem, Krutkov úr közli velem, a számítás hibáján alapult. Úgy gondolom, hogy Fridman eredményei helyesek, és új fényt keltett. Kiderül, hogy a mezőegyenletek a statikusak mellett dinamikusak (pl. Az idő függvényében változók is) a térszerkezet számára központilag szimmetrikus megoldásokat adnak "[3].
Einstein nem lenne Einstein, és nem tette volna fel a nyilvánosság elismerését.
De térjünk vissza a nem stacionárius Friedman Univerzumhoz. Az ő tanulmányaiban Friedman tette a kezdeti feltételezést: a világegyetem ugyanaz minden irányban, és így is marad, bárhol is gondoljuk. Hosszú ideig úgy vélték, hogy ugyanazon univerzum feltételezése durva közelítés az igazi univerzumhoz. A Friedman modellben minden galaxist eltávolítanak egymástól. Úgy tűnik, olyan, mint egy felfújt golyó, amelyen pontokat rajzolnak, és ha egyre inkább felfújt, a pontok közötti távolság nő. Ugyanakkor egyik pont sem nevezhető expanziós központnak.
Röviden, 1922-ben Friedman bizonyította, hogy az univerzum nem lehet statikus. Ez történt néhány évvel a Hubble felfedezése előtt.
1924-ben az amerikai csillagász, Edwin Hubble megmutatta, hogy Galaxisunk nem az egyetlen. Számos galaxis van, amelyet hatalmas üres területek választanak el. Ha a megfigyelő kívülről látta a Galaxist, úgy fogja találni, hogy úgy néz ki, mint egy spirál, és lassan forog. A csillagok a spirál karjaiban mintegy százmillió éven át körülbelül egy forradalmat alakítanak ki a központjában. Napunk közepes méretű, közepes méretű sárga csillag, az egyik spirál kar belsejében.
Kutatásának folytatása, 1929-ben Hubble, a távoli galaxisok spektrumát fényképezve, meggyőzhetetlen bizonyítékot nyert, hogy a világegyetem kibővül. Hubble felfedezése Friedman diadala volt, amelyre Friedman nem élt, holtert halt meg 1925-ben 36 éves korában.
Ma már tudjuk, hogy az univerzum minden ezer millió évben 5-10% -kal bővül. Minden galaxis távolodik tőlünk, és minél tovább a galaxis, annál gyorsabban eltávolítjuk.
A kibontakozó univerzum felfedezése a huszadik század nagy intellektuális felfordulása volt.
Nobel-díjas elméleti fizikus, Stephen Hawking írja: "A rendelkezésre álló adatok azt mutatják, hogy a világegyetem valószínűleg örökké kibontakozik. Az egyetlen dolog, amire biztosan biztos lehetsz benne, hogy ha a világegyetem tömörülése megtörténik, akkor ez csak tíz millió évvel később következik be, legalábbis ez idő alatt már bővül. De ez nem zavarhat minket: addig, ha nem lépünk túl a naprendszer határain, az emberiségnek nem lesz sok ideje - a Nap elhalványul. "[4]
A Friedman elméletével összhangban, amely univerzumunk meglepően pontos leírását adta, a rendkívül sűrű anyaggal töltött téridő idővel egy szörnyű robbanás következtében jelent meg, és kontrollálódni kezdett.