LĪDZSVARA STĀVOKĻA TEORIJA: VĒSTURE, SKAIDROJUMS, TAGADNE - ARTE - 2025

Stabilā stāvoklī teorija ir kosmoloģisko modeli, kurā visums vienmēr izskatās vienādi, neatkarīgi no tā, kur vai kad tas ir novērots. Tas nozīmē, ka pat visattālākajās Visuma vietās ir planētas, zvaigznes, galaktikas un miglāji, kas izgatavoti ar tiem pašiem elementiem, kurus mēs zinām, un tādā pašā proporcijā, lai gan ir fakts, ka Visums paplašinās.

Tādēļ tiek lēsts, ka Visuma blīvums samazinās tikai par viena protona masu uz kubikkilometru gadā. Lai to kompensētu, līdzsvara stāvokļa teorija postulē nepārtrauktu matērijas veidošanos.

1. attēls: Habla kosmiskā teleskopa 13,2 miljardu gaismas gadu attālumā uzņemtais galējā dziļā lauka attēls. (Kredīts: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee un P. Oesch, Kalifornijas Universitāte, Santakrusa; R. Bouwens, Leidenes universitāte; un HUDF09 komanda)

Tas arī apstiprina, ka Visums vienmēr ir pastāvējis un turpinās pastāvēt mūžīgi, lai gan, kā jau tika teikts iepriekš, tas nenoliedz ne tā paplašināšanos, ne sekojošo galaktiku atdalīšanu - faktus, ko zinātne ir pilnībā apstiprinājusi.

Vēsture

Līdzsvara stāvokļa teoriju 1946. gadā ierosināja astronoms Freds Hoilejs, matemātiķis un kosmologs Hermans Bondi un astrofiziķis Tomass Golds, balstoties uz ideju, kuru iedvesmojusi 1945. gada šausmu filma Dead of night.

Iepriekš Alberts Einšteins bija formulējis kosmoloģisko principu, kurā viņš apgalvo, ka Visumam jābūt "nemainīgam gan telpas-laika tulkojumos, gan rotācijas apstākļos". Citiem vārdiem sakot, tai jābūt viendabīgai un tai nav nekādu preferenču virzienu.

1948. gadā Bondi un Zelds pievienoja šo principu kā daļu no savas teorijas par Visuma līdzsvara stāvokli, norādot, ka Visuma blīvums saglabājas vienmērīgs, neskatoties uz tā nepārtraukto un mūžīgo izplešanos.

Paskaidrojums

Stacionārais modelis nodrošina, ka Visums turpinās paplašināties uz visiem laikiem, jo ​​vienmēr atradīsies matērijas un enerģijas avoti, kas to uztur tādu, kādu mēs to šodien pazīstam.

Tādā veidā tiek nepārtraukti izveidoti jauni ūdeņraža atomi, veidojot miglājus, kas galu galā radīs jaunas zvaigznes un galaktikas. Visi ar tādu pašu ātrumu, ar kādu vecās galaktikas attālinās, līdz tās kļūst nepamanāmas un jaunās galaktikas pilnīgi neatšķiras no vecākajām.

Kā jūs zināt, ka Visums paplašinās? Izpētot zvaigžņu gaismu, kas sastāv galvenokārt no ūdeņraža, kas izstaro raksturīgās elektromagnētiskās izstarošanas līnijas, kas ir kā pirksta nospiedums. Šo modeli sauc par spektru, un to var redzēt šajā attēlā:

2. attēls. Ūdeņraža emisijas spektrs. Sarkanā līnija atbilst 656 nm viļņa garumam.

Galaktikas veido zvaigznes, kuru spektri ir vienādi ar atomiem, kurus izstaro mūsu laboratorijās, izņemot nelielu atšķirību: tie ir novirzīti uz lielāku viļņu garumu, tas ir, uz sarkano, pateicoties Doplera efektam, kas ir nepārprotama pazīme attālums.

Lielākajai daļai galaktiku spektros ir šāda sarkanā nobīde. Tikai daži tuvējā "vietējā galaktiku grupā" parāda zilu nobīdi.

Viena no tām ir Andromedas galaktika, kas tuvojas un ar kuru, iespējams, daudzu mūžu laikā saplūdīs Piena ceļš, mūsu pašu galaktika.

Galaktikas, kas atkāpjas, un Habla likums

Raksturīga ūdeņraža spektra līnija ir tā, kas atrodas pie 656 nanometriem (nm). Galaktikas gaismā šī pati līnija ir pavirzījusies uz 660 nm. Tāpēc tā sarkanā nobīde ir 660 - 656 nm = 4 nm.

No otras puses, koeficients starp viļņa garuma nobīdi un viļņa garumu miera stāvoklī ir vienāds ar koeficientu starp galaktikas ātrumu v un gaismas ātrumu (c = 300 000 km / s):

Izmantojot šos datus:

v = 0,006c

Tas ir, šī galaktika attālinās ar ātrumu 0,006 reizes lielāks par gaismas ātrumu: aptuveni 1800 km / s. Habla likumā teikts, ka galaktikas d attālums ir proporcionāls ātrumam v, ar kādu tā attālinās:

Proporcionalitātes konstante ir Habla konstantes, apzīmēta ar Ho, apgrieztā vērtība, kuras vērtība ir:

Tas nozīmē, ka galaktika piemērā atrodas attālumā:

Klāt

Līdz šim visplašāk pieņemtais kosmoloģiskais modelis joprojām ir Lielā sprādziena teorija. Tomēr daži autori turpina formulēt teorijas ārpus tā un atbalsta līdzsvara stāvokļa teoriju.

Pētnieki atbalsta līdzsvara stāvokļa teoriju

Indijas astrofiziķis Džejsants Narlikārs, kurš strādāja sadarbībā ar vienu no līdzsvara stāvokļa teorijas veidotājiem, ir izveidojis salīdzinoši nesenas publikācijas, lai atbalstītu līdzsvara stāvokļa modeli.

To piemēri: "Vielas veidošanās un anomāla sarkanā nobīde" un "Radiācijas absorbcijas teorijas paplašinājos Visumos", publicēti abi 2002. gadā. Šajos darbos meklēti alternatīvie Lielā sprādziena skaidrojumi, lai izskaidrotu Visuma un mikroviļņu fons.

Zviedru astrofiziķis un izgudrotājs Johans Masreljē ir vēl viens no mūsdienu līdzsvara stāvokļa teorijas aizstāvjiem, ierosinot kosmisko paplašināšanu mērogā, netradicionālu alternatīvu teoriju Lielajam sprādzienam.

Krievijas Zinātņu akadēmija, atzīstot savu darbu, 2015. gadā publicēja monogrāfiju par viņa ieguldījumu astrofizikā.

Kosmiskā fona starojums

1965. gadā divi Bell Telephone Laboratories inženieri: A. Penzias un R. Wilson atklāja fona starojumu, ko viņi nevarēja noņemt no virziena mikroviļņu antenām.

Pats kuriozākais ir tas, ka viņi nevarēja noteikt to avotu. Apstarojums palika nemainīgs neatkarīgi no antenas virziena. No radiācijas spektra inženieri noteica, ka tā temperatūra bija 3,5 K.

Tuvumā viņiem un balstoties uz Lielā sprādziena modeli, cita zinātnieku grupa, šoreiz astrofiziķi, paredzēja tādas pašas temperatūras kosmisko starojumu: 3,5 K.

Abas komandas nonāca pie viena un tā paša secinājuma pilnīgi atšķirīgi un neatkarīgi, nezinot par otra darbu. Vienlaicīgi abi darbi tika publicēti tajā pašā datumā un tajā pašā žurnālā.

Šī starojuma, ko sauc par kosmisko fona starojumu, esamība ir spēcīgākais arguments pret stacionāro teoriju, jo nav iespējas to izskaidrot, ja vien tas nav radiācijas paliekas no Lielā sprādziena.

Tomēr aizstāvji ātri ierosināja visā Visumā izkaisīto radiācijas avotu esamību, kas izkliedēja to starojumu ar kosmiskajiem putekļiem, lai gan līdz šim nav pierādījumu, ka šie avoti patiešām pastāv.

Argumenti par labu

Tajā laikā, kad tas tika ierosināts, un ar pieejamajiem novērojumiem līdzsvara stāvokļa teorija bija viena no fiziķu un kosmologu pieņemtākajām. Līdz tam laikam - 20. gadsimta vidum - nebija atšķirības starp tuvāko Visumu un tālo.

Pirmie aprēķini, kas balstīti uz Lielā sprādziena teoriju, datēja Visumu ar apmēram 2 miljardiem gadu, bet tajā laikā bija zināms, ka Saules sistēma jau ir 5 miljardus gadu veca un Piena ceļš ir no 10 līdz 12 miljardiem gadu vecs. gados.

Šis nepareizs aprēķins kļuva par punktu līdzsvara stāvokļa teorijas atbalstam, jo ​​acīmredzot Visums nevarēja sākties pēc Piena ceļa vai Saules sistēmas.

Pašreizējie aprēķini, kuru pamatā ir Lielā sprādziena aplēse, Visuma vecums ir 13,7 miljardi gadu, un līdz šim Visumā pirms šī vecuma nav atrasti objekti.

Pretargumenti

Laikā no piecdesmitajiem līdz sešdesmitajiem gadiem tika atklāti spilgti radiofrekvenču avoti: kvazāri un radio galaktikas. Šie kosmiskie objekti ir atrasti tikai ļoti lielos attālumos, tas ir, tālā pagātnē.

Pastāvīgā stāvokļa modeļa apstākļos šie intensīvie radiofrekvenču avoti būtu vairāk vai mazāk vienmērīgi jāizdala visā pašreizējā un pagātnes laikā, tomēr pierādījumi liecina par pretējo.

No otras puses, Lielā sprādziena modelis ir konkrētāks ar šo novērojumu, jo kvazāri un radio galaktikas varēja veidoties blīvākos un karstākos Visuma posmos, vēlāk kļūstot par galaktikām.

Skati uz Visumu

Tāla panorāma

1. attēlā redzamā fotogrāfija ir galējā dziļā lauka attēls, kas uzņemts ar Habla kosmisko teleskopu laika posmā no 2003. līdz 2004. gadam.

Tas atbilst ļoti nelielai daļai, kas ir mazāka par 0,1º no dienvidu debesīm Fornax zvaigznājā, tālu no Piena ceļa atspulga, apgabalā, kur parastie teleskopi neko neuztver.

Fotoattēlā var redzēt spirālveida galaktikas, kas līdzīgas mūsu un tuvāko kaimiņu vietnēm. Fotoattēlā redzamas arī difūzās sarkanās galaktikas, kur zvaigžņu veidošanās ir pārtraukta, kā arī punkti, kas telpā un laikā ir vēl tālas galaktikas.

Tiek lēsts, ka Visums ir 13,7 miljardus gadu vecs, un dziļā lauka fotogrāfijā ir parādītas galaktikas 13,2 miljardu gaismas gadu attālumā. Pirms Habla tālākās novērotās galaktikas atradās 7 miljardu gaismas gadu attālumā, un attēls bija līdzīgs attēlam, kas parādīts dziļā lauka fotoattēlā.

Dziļās kosmosa attēls ne tikai parāda tālu Visumu, bet arī pagātnes Visumu, jo fotoni, kas tika izmantoti attēla veidošanai, ir 13,2 miljardi gadu veci. Tāpēc tas ir agrīnā Visuma daļas attēls.

Tuva un starpposma panorāma

Vietējā galaktiku grupā ietilpst Piena ceļš un blakus esošā Andromeda, Trijstūra galaktika un vēl trīsdesmit citas, mazāk nekā 5,2 miljonu gaismas gadu attālumā.

Tas nozīmē 2500 reizes mazāku attālumu un laiku nekā dziļā lauka galaktikas. Tomēr Visuma izskats un tā galaktiku forma izskatās līdzīga tālajam un vecākajam Visumam.

3. attēls: Hiksona-44 galaktiku grupa Leo zvaigznājā 60 miljonu gaismas gadu attālumā. (Kredīti: attēlveidošanas komanda MASIL)

2. attēls ir izpētītā Visuma starpposma diapazona paraugs. Tā ir Hiksona-44 galaktiku grupa, kas atrodas 60 miljonu gaismas gadu attālumā Leo zvaigznājā.

Kā redzams, Visuma izskats attālumos un starpposmos ir līdzīgs dziļā Visuma izskatam 220 reizes tālāk un vietējās grupas - piecas reizes tuvāk.

Tas liek domāt, ka Visuma līdzsvara stāvokļa teorijai ir vismaz novērošanas pamats, jo Visuma panorāma dažādos telpas-laika mērogos ir ļoti līdzīga.

Nākotnē ir iespējams, ka tiks izveidota jauna kosmoloģiskā teorija ar veiksmīgākajiem aspektiem gan līdzsvara stāvokļa teorijā, gan Lielā sprādziena teorijā.

Atsauces

1. Bang - gurkstēšana - Bang. Atgūts no: FQXi.org
2. Britannica tiešsaistes enciklopēdija. Līdzsvara stāvokļa teorija. Atgūts no: Britannica.com
3. Neofronters. Līdzsvara stāvokļa modelis. Atgūts no: neofronteras.com
4. Wikipedia. Līdzsvara stāvokļa teorija. Atgūts no: wikipedia.com
5. Wikipedia. Kosmoloģiskais princips. Atgūts no: wikipedia.com