Очарование физики - Глэшоу Ш.Л.
ISBN 5-93972-151-6
Скачать (прямая ссылка):
точно и известна лишь с пятидесятипроцентной точностью. Действительно, сейчас ее значение примерно в 10 раз меньше, чем величина, первоначально объявленная Хабблом. Точное определение постоянной Хаббла чрезвычайно сложно, так как оно требует прямого измерения расстояний до отдаленных галактик. Большая часть аналитических исследований основана на видимой яркости галактик. Если бы все галактики имели одинаковую внутреннюю яркость, тогда эта яркость, видимая на Земле, могла бы служить мерой расстояния до этих галактик. К сожалению, в действительности это не так, и определение постоянной Хаббла зависит от целой серии экспериментальных методов, имеющих различную степень надежности.
К счастью, последние достижения радиоастрономии впервые обеспечили возможность прямого определения постоянной Хаббла. Метод, созданный Норбертом Бартелем и Ирвином Шапиро в Смитсоновском астрофизическом центре в Гарварде, задействует интерферометрию со сверхдлинной базой, в которой несколько радиотелескопов, расположенных в тысячах миль друг от друга, соединяются в одно целое. Этот анализ зависит от присутствия в отдаленной галактике недавно появившейся сверхновой. (В среднем, сверхновая взрывается в обычной галактике примерно каждые десять лет.) Бартель и Шапиро сосредоточили свое внимание на галактике, известной как М101. Сверхновая появилась в этой галактике, расположенной в 60 миллионах световых лет от нашей, в 1979 году. Эта сверхновая, которой сейчас около пяти лет, окружена огромной расширяющейся оболочкой, образованной горячими газами. Скорость расширения этой оболочки известна из оптических измерений. Бартель и Шапиро наблюдали скорость роста угловой протяженности следа этой сверхновой. Результаты двух этих измерений, взятые вместе, определяют расстояние до MlOl. Сравнение с ее наблюдаемым красным смещением дает величину постоянной Хаббла. Однако пока результаты являются очень предварительными. Но мы все же надеемся, что, в конце концов, такая методика поможет определить скорость расширения Вселенной с точностью до одного процента или даже выше.
Разве мы не проделали полный круг и не вернулись к антропоцентрической точке зрения, когда наша галактика покоится в центре Вселенной, а все остальные от нее разбегаются? Вовсе нет. Чтобы представить нашу расширяющуюся Вселенную, рассмотрим ее двухмерный аналог: поверхность надуваемого воздушного шара. Крапинки на поверхности шара следует рассматривать как галактики нашей Вселенной. Одной из них является Млечный Путь. Узор из крапинок растет, но во всех остальных отношениях остается неизменным. Расстояние между любыми двумя крапинками увеличивается за любой временной промежуток в одном и том же постоянном отношении. Две крапинки, на- 54
Взгляд на Вселенную
ходящиеся на расстоянии одного дюйма в момент времени А, оказываются на расстоянии в два дюйма в момент времени В, скажем, минуту спустя: они удаляются друг от друга со скоростью один дюйм в минуту. Две крапинки, расположенные на расстоянии одного фута друг от друга, удаляются со скоростью один фут в минуту. Если в качестве точки отсчета выбрать любую крапинку, то скорости удаления от нее других крапинок будут удовлетворять закону Хаббла. С точки зрения этого закона две любые галактики эквивалентны. Как наше Солнце ничем примечательным в Галактике не является, так и наша галактика не является чем-то особенным во Вселенной. Обратите внимание, что наша аналогия обладает еще одним любопытным свойством: поверхность шара конечна, но у нее нет кромок, и любая ее точка ничем не отличается от любой другой. Мы пока не знаем, конечна наша Вселенная или бесконечна, но нам известно, что у нее нет границ, и мы твердо верим, что из любого положения она выглядит более или менее одинаково. Последний принцип, экспериментально проверить который представляется практически невозможным, был возведен в степень догмы. Он известен как космологический принцип.
Я упомянул, что нам не известно одно: бесконечна ли Вселенная в пространственном отношении. Этот вопрос, безусловно, важен, и ученые найдут ответ на него в не слишком далеком будущем. Он зависит лишь от того, какова средняя плотность материи во Вселенной. Это число мы уже знаем приблизительно, но недостаточно точно, чтобы принять решение о конечности Вселенной. Астрономы заключают пари на то, что Вселенная в действительности бесконечна. Допустим, что они правы.
Если Вселенная бесконечна и если распределение звезд и галактик повсюду одинаково (космологический принцип!), то, судя по всему, в наших руках оказывается проблема: проблема, известная под названием парадокса Олберса. Согласно Олберсу в бесконечной Вселенной ночное небо не может быть темным. Посмотрите в любом направлении, и, рано или поздно, на вашей линии зрения окажется звезда. Даже несмотря на большую удаленность звезд друг от друга, их бесконечно много, причем каждая из них имеет конечный размер. Олберс утверждал (правильно), что интенсивность света на Земле, днем и ночью, была бы в этом случае эквивалентна свету 10000 солнц!
