Структура пространства-времени - Пенроуз Р.
Скачать (прямая ссылка):
экспериментом вполне удовлетворительно.
Третье очень важное достоинство модели состоит в том, что она объясняет
красное смещение света далеких галактик совершенно естественным образом,
приписывая его взаимному раз-беганию туманностей. Теория дает для
красного смещения величину
^ = Н7-I? + ^ + 4 Hl+rn'j >3 +... (185.6)
Из наблюдений же Хаббла и Хьюмасона вытекает:
~ = Hd. (185.7)
К
Как следует из § 182, интервал возможных числовых значений
(185.2) для коэффициентов более высокого порядка таков, что в пределах
точности эмпирической формулы оба эти выражения совпадают друг с другом.
Четвертым результатом в этой модели будет следствие из (185.6), что
относительное красное смещение для любой туманности не должно
зависеть от длины волны. Это согласуется с
данными, приведенными в конце § 177, г.
Пятое свойство модели - необходимость присутствия в ней вещества.
Числовые границы, приведенные в (185.2), таковы, что плотность вещества в
модели не может быть меньше, чем 10~30 г/см3, что соответствует
плотности, получающейся при усреднении вещества галактик по всему
пространству, и, с другой стороны, полная плотность материи и излучения
не более чем в 1000 раз превышает эту величину. Давление же при этом во
всяком случае не отрицательно.
Шестой вывод состоит в том, что, как было показано, численные границы,
допускаемые в (185.2), таковы, что скорости
494
Гл. X. космология
перехода вещества в излучение, если это понадобится для объяснения других
наблюдений, можно приписать любое значение, от нуля до значений больших,
чем это известно для звезд с наибольшим отношением светимости к массе.
При этом ее можно уточнять по мере поступления новых данных. Таким
образом, модель допускает наличие потоков излучения от звезд, может при
необходимости быть нестатической и не требует, чтобы величина потоков
принимала слишком большое значение.
Кроме перечисленных выше прямых связей между моделью и реальном миром, не
следует упускать из виду, что основой для модели послужила релятивистская
теория тяготения, которая в областях меньших, чем рассматриваемые нами
сейчас, уже сама по себе получила превосходное подтверждение. Более того,
следует еще раз подчеркнуть, что из этой теории вытекает невозможность
построить устойчивую статическую Вселенную, так что мы всегда должны
ожидать либо красного, либо фиолетового смещения света от удаленных
объектов.
Все вышесказанное дает основание предполагать, что хорошее соответствие
между свойствами модели и реального мира и отсутствие каких-либо явных
противоречий между ними позволяет с достаточным доверием относиться к
возможности разумной теоретической интерпретации явлений в реальной
Вселенной при помощи нашей модели.
Можно высказать и несколько пожеланий относительно будущих наблюдений.
Прежде всего, было бы очень хорошо проверить однородность в больших
масштабах на еще больших расстояниях. Обнаружение значительного различия
между ближайшими и далекими частями Вселенной или между северным и южным
полушариями по отношению к плотности распределения туманностей или
зависимости красного смещения от расстояния имело бы далеко идущие
последствия, поскольку этот эмпирический факт потребовал бы перехода к
неоднородным моделям.
Проверка точного теоретического соотношения (180.5) между видимыми
диаметрами и светимостями
была бы хорошим подтверждением гипотезы о разбегания туманностей, так как
такая связь не обязательно будет справедливой при других объяснениях
красного смещения.
Эта проверка, конечно, довольно сложна из-за трудностей измерения
диаметров.
Подобным же образом соотношение между светимостью и числом туманностей,
которое задается с помощью двух
(185.8)
§ 185. СООТВЕТСТВИЕ МЕЖДУ МОДЕЛЬЮ И РЕАЛЬНОЙ ВСЕЛЕННОЙ 495
уравнений (178.11) и (181.2):
- const [ \ \
г ~уг(е+м/
(185.9)
Г
(185.10)
дает хороший способ проверки и теории разбегания, и гипотезы однородного
распределения. Конечно, все проверки сильно осложняются при переходе ко
все более отдаленным областям Вселенной, ибо, во-первых, может начать
проявляться эффект поглощения в промежуточной области и, во-вторых, может
оказаться несправедливым предположение о неизменности свойств туманностей
в течение всего интересующего нас времени. Поэтому главным результатом
такой проверки может оказаться оценка реальности такого рода эффектов.
Существенно также более подробно исследовать завиимость красного смещения
от расстояния. В настоящее время мы даже не знаем знака следующего члена
ряда в разложении функции 6АД по степеням г и поэтому ничего не можем
сказать о том, возрастает ли скорость взаимного разбегания туманностей со
временем или уменьшается. Возможно, что ответить на этот вопрос удастся с
помощью строящегося сейчас двухсотдюймового рефлектора *).
Очень важно было бы обнаружить еще какие-либо другие виды вещества, кроме
того, которое непосредственно видно в форме туманностей. Как уже
указывалось, присутствие межгалактического газа иногда можно обнаружить
