Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

ФІЗИКА

Частина 4

ОПТИКА. СПЕЦІАЛЬНА ТЕОРІЯ ВІДНОСНОСТІ

 

Розділ 14 ШВИДКІСТЬ ПОШИРЕННЯ СВІТЛА. ОСНОВИ СПЕЦІАЛЬНОЇ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ

 

14.14. Червоне зміщення в спектрах галактик

 

У 1919 р. англійський вчений В. Слайфер, виходячи з ефекту Доплера, зробив відкриття, яке привело до зовсім нових уявлень про Всесвіт (маємо на увазі астрономічний Всесвіт). Його вимірювання червоних зміщень у спектрах ряду туманностей показали, що всі вони віддаляються від Землі з величезною швидкістю — 1800 км/с. У 1928 р. американські астрономи Е. Хаббл і М. Хьюмасон виявили істотне червоне зміщення при вивченні спектра галактики NGC 7619, швидкість якої становила 3800 км/с. Згодом вони встановили, що деякі галактики в межах Великої Ведмедиці рухаються зі швидкістю 40 000 км/с, а швидкість віддалених галактик досягала 65 000 км/с і більше. Е. Хаббл пояснив червоне зміщення в спектрах галактик розбіганням їх. У 1929 р. він установив збільшення швидкостей галактик зі збільшенням віддалі їх від Землі:

де Н = 75 км(Мпс с) — стала Хаббла (Мпс — мільйон парсек; парсек дорівнює 3,26 світлового року). Співвідношення (14.30) називають законом Хаббла. Е. Хаббл передбачив, а експерименти підтвердили, що більш віддалені галактики мають давати більше червоного зміщення. Закон Хаббла справедливий для багатьох вивчених галактик. Відхилення від прямолінійного закону спостерігається лише для найвіддаленіших галактик. Для галактик, що розміщуються від Землі на віддалі до одного мільярда світлових років, швидкість віддалення на 10 000 км/с перевищуватиме ту швидкість, яка має бути у випадку справедливості лінійної залежності. Тому деякі астрофізики вважали, що Всесвіт мільярд років тому розширювався швидше, ніж тепер. Якщо вимірювання і основні висновки правильні, то це означає, що ми живемо не в стабільному Всесвіті, що Всесвіт розвивається.

За теорією відносності ніяке тіло не може рухатись зі швидкістю, більшою від швидкості світла у вакуумі. Тому зі збільшенням відстані швидкість має зростати повільніше, якщо закон Хаббла справедливий для таких великих ділянок Всесвіту. Взаємне віддалення галактик не можна розглядати лише відносно Землі як особливого місця у Всесвіті, вбачаючи в концепції розширення нашої метагалактики підставу для повернення до геоцентричної системи світу. Це розширення мало б такий самий вигляд із будь-якої з навколишніх галактик. Подібно до того, як розпливаються за течією тріски, кинуті в річку, так гігантські зіркові системи з плином часу віддаляються одна від одної.

Отже, червоне зміщення в спектрах галактик унаслідок віддалення їх від Землі трактується як ефект Доплера. Проте на фоні нових наукових відкриттів виникають всілякі ідеалістичні інтерпретації їх. Так, висновок про розширення ділянки світу, що оточує нас, став основою для виникнення різних ідеалістичних теорій створення Всесвіту. Якщо віддалі до будь-яких галактик порівняти з радіальними швидкостями віддалення, то можна оцінити час, коли галактики були вкупі, коли густина матерії була грандіозно великою. Оскільки цей час скінченний і, за теорією розширення Всесвіту, наш Всесвіт виник 15 млрд. років тому, то цей момент і береться за «початок» світу, момент його створення.

Такому напряму думок сприяли і деякі віруючі вчені, зокрема такі відомі англійські астрофізики, як Д. Джине, А. Еддінгтон, Е. Мілн. З цією метою було використано також ім’я одного із засновників еволюційної космології Ж. Лемера, обраного свого часу президентом Ватиканської академії наук. Тому не дивно, що його філософсько-космологічні погляди виявляють сліди впливу релігійної ідеології. Проте хоча його космогонічна гіпотеза навіяна, принаймні неявно, певними теологічними та метафізичними доктринами, автор ніде не виходить за межі суто наукового розгляду її. Оцінюючи значення будь-якої наукової теорії або гіпотези, як і в цьому разі, не слід змішувати суб’єктивні переконання вченого, його світогляд з об’єктивним змістом висунутої ним теорії, яка ґрунтується на точних теоретичних викладках, перевірених емпірично.

У теорії Ейнштейна допускалось, що розміри Всесвіту визначаються кількістю матерії, яка в ньому міститься. При цьому густина матерії, а відповідно й метричні властивості простору не змінювалися з часом. Незважаючи на зміну окремих своїх складових частин, світ у цілому не змінювався. На відміну від цієї концепції статичного Всесвіту радянський вчений О. О. Фрідман 1922 р. висунув теорію, за якою Всесвіт змінюється з часом, змінюється метрика простору — часу, а тому змінюються й відстані між будь-якими об’єктами. Він побудував дві рівноправні моделі безмежного рівномірно заповненого речовиною Всесвіту. Закрита модель Фрідмана подібна до поверхні кулі, відкрита — до сідлоподібної поверхні зі сталою від’ємною кривизною. Кривизна простору весь час змінюється, бо безперервно змінюється густина речовини. Саме від густини речовини залежить, яка із двох моделей відповідає сучасному Всесвіту. Вибір між фрідма- нівськими моделями не можна зробити, виходячи лише із закону Хаббла (14.30), справедливого для всіх моделей і для швидкостей υ, малих порівняно зі швидкістю світла с. Е. Хаббл установив свій закон для швидкостей, які не перевищують 0,1с, тобто υ = 0,1с = 3 107 м/с, а випромінююча галактика віддалена на мільярд світлових років.

Вивчення останнім часом випромінювань радіогалактик, квазарів, реліктового теплового космічного випромінювання дає змогу з найбільшою ймовірністю вважати, що нині розширюється та частина метагалактики, в якій знаходяться наша і найближчі до неї галактики. Водночас можна припустити, що у нескінченному Всесвіті відбувається й протилежне явище — збігання галактик, тому розбігання галактик, яке, очевидно, йде услід за збіганням їх, можна вважати місцевим і тимчасовим, природним, а не винятковим явищем, епізодом в нескінченному розвитку безмежного світу. Пульсація видимого Всесвіту, його стиснення і розрідження, про що свідчать наукові відкриття, є неодмінною рисою його розвитку. Цей науковий висновок спростовує уявлення про так званий початок світу та про його теплову смерть.









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.