Структура пространства-времени - Пенроуз Р.
Скачать (прямая ссылка):
по имеющемуся поглощению. Кроме того, может быть, скоро удастся получить
больше сведений относительно источника и природы космических лучей. При
наличии более полной информации о межгалактическом веществе можно будет
значительно сузить пределы возможных значений 1//?о и Л.
По-видимому, на некоторые из этих вопросов и на многие другие, пока еще
не столь четко поставленные, в ближайшем будущем мы получим более
исчерпывающие ответы. Но прежде всего наблюдения, а не гипотезы должны
определить окончательную структуру нашей космологической теории.
Добавления редактора. Астрономические наблюдения в последние годы дали
очень много материала. Открытие квазаров, пульсаров (нейтронных звезд),
поиски черных дыр (возможно, что рентгеновский источник Х-1 в Лебеде и
есть такая "дыра") дают новый материал для обсуждения космических
моделей.
*) Этот вопрос так и остается пока без ответа. (Прим. ред.)
496
Гл. X. космология
Наиболее важные данные получены о расстояниях до далеких галактик и о
реликтовом излучении.
Для того чтобы оценить возможности современной астрономии, отметим, что в
1973 г. открыт квазар, удаляющийся со скоростью о/с"0,94 (т. е. измерено
красное смещение г = (А,-Я0) =3,4).
Расстояния до далеких астрономических объектов много раз подвергались
критическому пересмотру. В результате для постоянной Хаббла принимаются
все меньшие значения. Разные авторы дают значения от 50 до 100 км/сск-
Мпс. Наименьшее значение дает Вокулер [ 133]:50 км/сек-Мпс, наибольшее -
Ван дер Берг [134] :95±15 км/сек-Мпс. Это отвечает "возрасту" 1,34-2,0-
1010 лет.
Отклонение от линейного закона Хаббла принято характеризовать параметром
q0, который связан со значением приведенной плотности
Q=^p = JL
3Я2 у Ркр
формулой
Если считать Л=0, то анализ Сэндеджа [135] даетд0= Разные оцен-
ки дают <?о в интервале от 0,7 до 1,5. Напомним, что <?о = */г отвечает
плоскому расширяющемуся миру, q0> '/г отвечает закрытому миру, ^о<7г -
открытому.
С другой стороны, оценки плотности вещества во Вселенной не дают столь
большого значения Q. Считалось, что Галактики дают вклад р = 3-• 1031
г/см3. Однако Я. Эйнесто в 1974 г. из анализа движения спутников Галактик
получил р^1,5-10-30 г/см3 и Q - 0,3 (при Н=50 км/сек-Мпс). Кажется
вероятным, что Q~l.
Наиболее важным новым фактом является открытое реликтовое излучение-
равновесное излучение, отвечающее температуре 2,7 °К, и плотности 0,25
эв/см3 (?2 == 3 • 10-5), что соответствует примерно 400 фотонам в 1 см3.
Существование весьма изотропного излучения служит серьезным аргументом в
пользу изотропной модели и ее расширения.
Отметим еще один эффект, связанный с этим излучением.
Реликтовое излучение благодаря его изотропии определяет в пространстве
"абсолютную" инерционную систему координат (систему координат, в которой
оно изотропно). Спектр реликтового излучения должен смещаться из-за
суммарного движения: Земли вокруг Солнца, Солнца вокруг центра Галактики
и самой Галактики. Это смещение должно обнаруживать 24-часовой период, за
время которого наблюдатель проходит все направления в пространстве [136].
Такой период наблюдался Конклином [137], который оценил скорость движения
Земли относительно реликтового излучения в 160 км/сек, что примерно 'в 5
раз больше, чем скорость движения Земли вокруг Солнца. Если более точные
измерения подтвердят эти данные, то мы получаем очень полезную систему
координат, фиксированную в процессе эволюции Вселенной.
§ 186. Несколько общих замечаний относительно космологических моделей
В этом параграфе мы сделаем несколько общих замечаний относительно
однородности, пространственной кривизны и эволюции космологических
моделей. В предыдущем параграфе мы указывали на ряд соответствий между
наблюдаемыми явления-
§ :s6. НЕСКОЛЬКО ОБЩИХ ЗАМЕЧАНИИ
497
ми и свойствами модели, построенной последовательным образом на принципах
релятивистской механики. В этом параграфе мы, наоборот, столкнемся с
недостаточностью имеющейся информации для однозначного определения всех
тех характеристик, которые необходимы для построения разумной
космологической картины.
а) Однородность. Прежде всего рассмотрим доводы и пользу пространственной
изотропности и, следовательно, как было показано в § 148, в пользу
пространственной однородности космологических моделей. Наиболее
убедительное соображение состоит в том, что в результате этих
предположений мы получаем математически хорошо определенные и разрешимые
модели. Но главный довод состоит в том, что реальная Вселенная в больших
масштабах действительно является в высокой степени однородной.
С другой стороны, с точки зрения малых масштабов туманности имеют явную
тенденцию собираться в скопления. Следовательно, во всяком случае тонкие
детали космической эволюции не могут быть охвачены однородной моделью.
Так, например, можно думать, что нижнее сингулярное состояние с точно
нулевым радиусом, возникающее при осцилляторном поведении, свойственно
