Красное смещение: закон Хаббла

19

СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ

1. ФЕНОМЕН КРАСНОГО СМЕЩЕНИЯ

1.1. Эффект Доплера

1.2. Хронология открытия Хаббла

2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАКОНА ХАББЛА В КОСМОГОНИЧЕСКИХ ТЕОРИЯХ

2.1. Возраст Вселенной

2.2. Противоречия современной космологии

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Звездное небо над головой долгое время было для человека символом вечности и неизменности. Лишь в новое время люди осознали, что «неподвижные звезды на самом деле движутся, причем с огромными скоростями. В ХХ в. человечество свыклось с еще более странным фактом: расстояние между звездными системами - галактиками, не связанными друг с другом силами тяготения, постоянно увеличиваются. И дело здесь не в природе галактик: просто сама Вселенная непрерывно расширяется. Естествознанию пришлось расстаться с одним из своих основополагающих принципов: все вещи меняются в этом мире, но мир в целом всегда одинаков. Это можно считать важнейшим научным событием ХХ в.

Одним из творцов современных представлений о Вселенной является американский астроном Эдвин Хаббл (1889-1953), подробно исследовавший феномен «красного смещения» и нашедший взаимосвязь между красным смещением, скоростью галактик и расстояниями между галактиками. Обосновывая свои выводы, Хаббл опирался на труды ряда американских и советских ученых-космологов.

Открытие Хаббла окончательно разрушило существовавшее со времен Аристотеля представление о статичной, незыблемой Вселенной, уже, впрочем, ранее получившее сильный удар при открытии эволюции звезд. Закон Хаббла стал краеугольным камнем современной модели Вселенной.

Актуальность работы объясняется противоречиями, возникшими в современной космологии в результате исследований последних лет. Новые данные в основном американских ученых показывают, несоответствия между плотностью вещества во Вселенной и ее расширением. Классические представления о расширяющейся Вселенной в соответствии с законом Хаббла подвергаются сомнениям - уже не кажется незыблемым постулат о расширении Вселенной, может она на самом деле уже сжимается?

Целью данной работы является изучение красного смещения и закона Хаббла, как основополагающих принципов современной космологии. Для достижения цели поставлены следующие задачи:

· понять физическую и математическую сущность красного смещения;

· рассмотреть предпосылки и следствия формулирования закона Хаббла;

· разобраться в сущности противоречий, возникших в современной космологии.

Чтобы по достоинству оценить результат Хаббла, нужно помнить, что звезды не рассеяны во Вселенной равномерно: они, наоборот, сгруппированы в отдельные «острова» - галактики, каждая из которых включает в себя в среднем более 100 млрд. звезд, а также межзвездный газ и межзвездную пыль; галактики в большинстве своем имеют «правильную» форму спирали или эллипса, при этом диаметр галактики может достигать и даже превосходить 100000 световых лет. Млечный путь как раз представляет собой одну такую галактику, ту самую «Галактику», которая включает в себя в качестве незначительной периферийной звезды и наше Солнце.

В действительно космическом масштабе мы имеем дело уже не со звездами, а с галактиками как отдельными объектами, расстояния до которых измеряются миллионами световых лет.

1. ФЕНОМЕН КРАСНОГО СМЕЩЕНИЯ

1.1 Эффект Доплера

Звезды находятся далеко и кажутся просто светящимися точками в небе. Для простого наблюдателя практически неразличимы ни форма, ни размеры звезд. Для подавляющего большинства звезд существует только одно характерное свойство, которое можно наблюдать - это цвет идущего от них света.

В XII в. Исаак Ньютон открыл, что, проходя через трехгранный кусок стекла, называемый призмой, солнечный свет разлагается, как в радуге, на цветовые компоненты (спектры).

Используя современную оптику можно аналогичным образом разложить в спектр свет, испускаемый звездой или галактикой. Разные звезды имеют разные спектры, но относительная яркость разных цветов всегда в точности такая же, как в свете, который излучает какой-нибудь раскаленный докрасна, не имеющий отношения к звездам предмет. Кроме того, некоторые очень специфические цвета вообще отсутствуют в спектрах звезд, причем отсутствующие цвета разные для разных звезд. Т.к. каждый химический элемент поглощает или излучает электромагнитные волны на строго определённых частотах и образует в спектре неповторимую картину из линий, возможно сравнить их с теми цветами, которых нет в спектре исследуемого объекта, и таким образом точно определить, какие элементы присутствуют в ее атмосфере.

Космологическое красное смешение - это смешение линий в сторону длинных волн в спектре, который получен от далёкого космического источника (например, галактики или квазара), по сравнению с длинами волн тех же линий, измеренными от неподвижного источника. Известны два механизма, приводящих к появлению красного смещения, соответственно космологического и гравитационного:

1. Космологическое красное смещение, обусловленное эффектом Доплера, возникает в том случае, когда движение источника света относительно наблюдателя приводит к увеличению расстояния между ними. В результате эффекта Доплера, частота излучения от удалённых объектов, например, звёзд, может изменяться (понижаться или повышаться), а линии соответственно могут смещаться в красную (длинноволновую) или синюю (коротковолновую) часть спектра, сохраняя, однако, своё неповторимое относительное расположение.

Рассмотрим подробнее эффект Доплера. Видимый свет - это колебания электромагнитного поля. Частота (число волн в одну секунду) световых колебаний чрезвычайно высока - от 400 до 700000000 млн. волн в секунду. Человеческий глаз воспринимает свет разных частот как разные цвета, причём самые низкие частоты соответствуют красному концу спектра, самые высокие - фиолетовому. Очевидно, что частота приходящих волн от источника света, расположенного на фиксированном расстоянии будет такой же, как та, с которой они излучаются (пусть гравитационное поле галактики невелико и его влияние несущественно).

При движении источника в сторону наблюдателя, он окажется ближе к нам, а потому время, за которое гребень этой волны дойдет до наблюдателя, будет меньше, чем в случае неподвижной звезды. Стало быть, время между гребнями двух пришедших волн будет меньше, а число волн, принимаемых за одну секунду (т.е. частота), будет больше, чем когда звезда была неподвижна. При удалении же источника частота приходящих волн будет меньше. Это означает, что спектры удаляющихся звезд будут сдвинуты к красному концу (красное смещение), а спектры приближающихся звезд должны испытывать фиолетовое смещение. Такое соотношение между скоростью и частотой и называется эффектом Доплера.

В релятивистском случае (в случае использования теории относительности), когда скорость движения источника сравнима со скоростью света, красное смещение может возникнуть и в том случае, если расстояние между движущимся источником и приёмником не изменяется (т.н. поперечный эффект Доплера). Красное смещение, возникающее при этом, интерпретируется как результат релятивистского «замедления» времени на источнике по отношению к наблюдателю.

2. Гравитационное красное смещение возникает, когда приёмник света находится в области с меньшим (по модулю) гравитационным потенциалом, чем источник. В классической интерпретации этого эффекта фотоны теряют часть энергии на преодоление сил гравитации. В результате характеризующая фотон частота уменьшается, а длина волны излучения растёт. Примером гравитационного красного смещения может служить наблюдаемое смещение линий в спектрах плотных звёзд - белых карликов.

В дальнейшем мы будем говорить о космологическом красном смещении.

Математически красное смещение выражается отношением разницы принятой и испущенной длин волн к испущенной длине волны. Линии в спектре движущегося источника смещаются на величину, пропорциональную скорости его приближения или удаления, поэтому скорость галактики всегда можно вычислить по изменению положения её спектральных линий.

Зная красное смешение z, можно определить скорость удаления галактики v. Если эта скорость невелика по сравнению со скоростью света (с = 300000 км/с), она выражается простой формулой:

v = cz, (1)

Если измеренное по спектральным линиям z > 1, то скорость связана с ним более сложным образом и зависит от принятой модели Вселенной (см. ниже модели Фридмана).

1.2 Хронология открытия Хаббла

Теоретически расширение Вселенной могло быть предсказано на основе ньютоновской теории тяготения в XIX, XVIII и даже в конце XVII вв. Однако вера в статическую Вселенную была столь велика, что жила в умах ученых даже в начале нашего века. Эйнштейн, разрабатывая в 1915 г. общую теорию относительности, был уверен в статичности Вселенной. Он обнаружил, что такого решения, которому соответствовала бы не меняющаяся со временем Вселенная, не получается. Чтобы не вступать в противоречие со статичностью, Эйнштейн модифицировал свою теорию, введя в уравнения так называемую космологическую постоянную (л-член), Он ввел новую «антигравитационную» силу, которая в отличие от других сил не порождалась каким-либо источником, а была заложена в саму структуру пространства-времени. Эйнштейн утверждал, что пространство-время само по себе всегда расширяется и этим расширением точно уравновешивается притяжение всей остальной материи во Вселенной, так что в результате Вселенная оказывается статической. Однако до сих пор никто не смог найти какого-либо физического обоснования космологической постоянной.

В начале 20-х гг. ХХ в. советский математик Александр Александрович Фридман решил для Вселенной уравнения общей теории относительности, не накладывая условия стационарности. Он доказал, что могут существовать два решения для Вселенной: расширяющийся мир и сжимающийся мир. Полученные Фридманом уравнения используют для описания эволюции Вселенной и в настоящее время. В одной из моделей Вселенной Фридмана все галактики удаляются друг от друга. Фридман сделал два очень простых исходных предположения:

· во-первых, Вселенная выглядит одинаково, в каком бы направлении мы ее ни наблюдали;

· во-вторых, это утверждение должно оставаться справедливым и в том случае, если бы мы производили наблюдения из какого-нибудь другого места.

Не прибегая ни к каким другим предположениям, Фридман показал, что Вселенная не должна быть статической. Расстояние между любыми двумя точками увеличивается, но ни одну из них нельзя назвать центром расширения. Притом, чем больше расстояние между точками, тем быстрее они удаляются друг от друга. Скорость, с которой любые две галактики удаляются друг от друга, пропорциональна расстоянию между ними. Таким образом, модель Фридмана предсказывает, что красное смещение галактики должно быть прямо пропорционально ее удаленности от нас, в точном соответствии с будущим открытием Хаббла. Несмотря на успех этой модели и на согласие ее предсказаний с наблюдениями Хаббла, работа Фридмана оставалась неизвестной на западе, и лишь в 1935 г. американский физик Говард Робертсон и английский математик Артур Уолкер предложили сходные модели в связи с открытием Хаббла.

Современная картина Вселенной стала окончательно вырисовываться в 1924 г., когда Хаббл, исследуя туманность Андромеды, доказал, что наша Галактика не единственная. К 1923 г. ему удалось рассмотреть, что окраины этой туманности представляют собой скопления отдельных звезд, некоторые из которых принадлежат к классу переменных цефеид (согласно астрономической классификации). Наблюдая за переменной цефеидой на протяжении достаточно длительного времени, можно измерить период изменения ее светимости, а затем по зависимости период-светимость определяют и количество испускаемого ею света.

Хаббл рассчитал расстояние до цефеид на окраинах туманности Андромеды, а значит, и до самой туманности: 900 000 световых лет (более точно рассчитанное на сегодняшний день расстояние до галактики Андромеды, как ее теперь называют, составляет 2,3 миллиона световых лет), и пришел к выводу, что туманность находится далеко за пределами Млечного Пути - нашей галактики.

Пронаблюдав эту и еще девять туманностей, Хаббл пришел к базовому выводу о структуре Вселенной: она состоит из набора огромных звездных скоплений - галактик. Именно они и представляются нам в небе далекими туманными «облаками», поскольку отдельных звезд на столь огромном удалении мы рассмотреть попросту не можем.

Для доказательства Хаббл был вынужден прибегнуть к косвенным методам. Видимая яркость звезды зависит от двух факторов: от того, какое количество света излучает звезда (ее светимости), и от того, где она находится. Яркость близких звезд и расстояние до них возможно измерить; следовательно, можно вычислить и их светимость. И наоборот, зная светимость звезд в других галактиках, можно вычислить расстояние до них, измерив их видимую яркость, Хаббл заметил, что светимость некоторых типов звезд всегда одна и та же, когда они находятся достаточно близко для того, чтобы можно было производить измерения. Следовательно, если такие звезды обнаружатся в другой галактике, то, предположив у них такую же светимость, можно вычислить расстояние до этой галактики. Если подобные расчеты для нескольких звезд одной и той же галактики дадут один и тот же результат, то полученную оценку расстояния можно считать надежной. Из наблюдений следовало, что чем дальше находится галактика, тем с большей скоростью она от нас удаляется.

Наблюдаемая длина спектральных световых волн, излучаемых атомами удаленных галактик, несколько ниже длины спектральных волн, излучаемых теми же атомами в условиях земных лабораторий. То есть в спектре излучения соседних галактик квант света, излучаемый атомом при скачке электрона с орбиты на орбиту, смещен по частоте в направлении красной части спектра по сравнению с аналогичным квантом, испущенным таким же атомом на Земле. Хаббл интерпретировал это наблюдение как проявление эффекта Доплера, а это означает, что все наблюдаемые соседние галактики удаляются от Земли, поскольку практически у всех галактических объектов за пределами Млечного Пути наблюдается именно красное спектральное смещение, пропорциональное скорости их удаления.

К 1929 г. Хаббл доказал, что величина красного смещения не случайна, а прямо пропорциональна расстоянию от нас до галактики. Иными словами, чем дальше находится галактика, тем быстрее она удаляется. А это означало, что Вселенная не может быть статической, как думали раньше, что на самом деле она непрерывно расширяется и расстояния между галактиками все время растут.

Это самое явление центростремительного «разбегания» видимой Вселенной с нарастающей скоростью по мере удаления от локальной точки наблюдения и получило название закона Хаббла.

Математически он формулируется следующим образом:

v = Hr, (2), где

v - скорость удаления галактики от наблюдателя;

r - расстояние до галактики;

H - постоянная Хаббла.

Постоянная Хаббла определяется экспериментально, и на сегодняшний день оценивается как равная примерно 70 км/(с·Мпк) (километров в секунду на мегапарсек; 1 Мпк приблизительно равен 3,3 миллионам световых лет). А это означает, что галактика, удаленная от нас на расстояние 10 мегапарсек, убегает от нас со скоростью 700 км/с, галактика, удаленная на 100 Мпк - со скоростью 7000 км/с, и т.д. И, хотя изначально Хаббл пришел к этому закону по результатом наблюдения всего девяти ближайших к нам галактик, ни одна из множества открытых с тех пор новых, всё более удаленных от Млечного Пути галактик видимой Вселенной из-под действия этого закона не выпадает.

Теперь известно, что наша Галактика - одна из нескольких сотен тысяч миллионов галактик, которые можно наблюдать в современные телескопы, а каждая из этих галактик в свою очередь содержит сотни тысяч миллионов звезд.

Означает ли это, что наша Галактика является центром, от которого и идёт расширение? С точки зрения астрономов, такое невозможно. Наблюдатель в любой точке Вселенной должен увидеть ту же картину: все галактики имели бы красные смещения, пропорциональные расстоянию до них. Само пространство как бы раздувается. Галактики при этом сохраняют свой объем. Это объясняется тем, что составляющие их звезды связаны между собой силами гравитации.

Доказав, что существуют другие галактики, Хаббл все последующие годы посвятил составлению каталогов расстояний до этих галактик и наблюдению их спектров.

Большинство ученых считали, что движение галактик происходит случайным образом и поэтому спектров, смещенных в красную сторону, должно наблюдаться столько же, сколько и смещенных в фиолетовую. После того как у большей части галактик обнаружилось красное смещение спектров, т.е. оказалось, что почти все галактики удаляются от нас, была сформулирована теория Большого взрыва (см. ниже).

Сам Хаббл, достаточно осторожно относился к гипотезе Большого взрыва и разбегания галактик. К тому же были обнаружены галактики, имеющие фиолетовое смещение (например, галактика Магелланово облако). В самом деле, ведь в спектре нашего Солнца также наблюдается красное смещение, но из этого никто не делает выводов, будто бы дневное светило «убегает» от Земли (или наоборот). Другое дело - невообразимо большое расстояние спиральных туманностей, или галактик: там преобладает влияние расстояния.

2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАКОНА ХАББЛА В КОСМОГОНИЧЕСКИХ ТЕОРИЯХ

2.1 Возраст Вселенной

Представление о Вселенной, родившейся из сверхплотного сгустка сверхгорячего вещества и с тех пор расширяющейся и остывающей, получило название теории Большого взрыва, и более удачной космологической модели происхождения и эволюции Вселенной на сегодня не имеется.

С помощью закон Хаббла, можно оценить возраст Вселенной (конечно, весьма упрощенно и приблизительно).

Предположим, что все галактики с самого начала удалялись от нас с той же скоростью v, которую мы наблюдаем сегодня.

t - время, прошедшее с начала их разлета.

r - расстояние от точки разлета до галактики.

Возраст Вселенной, определяется соотношениями:

vt = r (3), или

t = r/v (4)

Из закона Хаббла (2) следует, что:

r/v = 1/H (5)

Измерив скорости удаления внешних галактик и экспериментально определив Н, можно получить и оценку времени, в течение которого галактики разбегаются. Это и есть предполагаемое время существования Вселенной.

По самым последним оценкам, возраст нашей Вселенной составляет около 15 миллиардов лет, плюс-минус несколько миллиардов лет. Для сравнения: возраст Земли оценивается в 4,5 миллиардов лет, а жизнь на ней зародилась около 4 миллиардов лет назад. Самые первые галактики образовались в момент времени, соответствующий красному смешению -6, т. е. спустя примерно 1/15 часть современного возраста Вселенной. Значит, свет от этих галактик шёл до нас приблизительно 8,5-9 млрд. лет.

Поскольку любой сигнал, несущий информацию, не может передаваться со скоростью больше скорости света, конечный возраст Вселенной позволяет условно говорить и о размере вселенной как о размере области, из которой информация может дойти до наблюдателя за время, прошедшее с начала расширения. Никакое совершенствование техники не позволит заглянуть еще дальше. Это предельное расстояние, до которого в принципе могут дотянуться наши наблюдения. Это расстояние называется «хаббловским радиусом». В настоящее время оно составляет около 4000 Мпк.

Понятие радиуса Вселенной достаточно условно: реальная Вселенная безгранична и нигде не кончается. Горизонт любого наблюдателя раздвигается со скоростью света все дальше и дальше. Из-за конечности скорости света величина красного смещения в спектре далекой галактики одновременно является и мерой расстояния до нее, и мерой времени, прошедшего с момента испускания ею того излучения, которое мы сейчас улавливаем. Наблюдая все более и более далекие галактики, мы заглядываем в их прошлое, видим их такими, какими они были миллионы и миллиарды лет назад.

2.2 Противоречия современной космологии

До недавнего времени считалось, что факт постоянного расширения Вселенной установлен твёрдо. Самые далёкие из известных галактик и квазаров имеют такое большое красное смещение, что длины волн всех линий в их спектрах оказываются больше, чем у близких источников, в пять-шесть раз. Если Вселенная расширяется, сегодня мы видим её не такой, какой она была в прошлом. Миллиарды лет назад галактики располагались значительно ближе друг к другу. Ещё раньше отдельных галактик просто не могло существовать, а ещё ближе к началу расширения не могло быть даже звёзд.

Оценки возраста галактик пока слишком приближенны, чтобы уточнить эти цифры. Но надёжно установлено, что самые старые звёзды различных галактик имеют примерно одинаковый возраст. Следовательно, большинство звёздных систем возникло в тот период, когда плотность вещества во Вселенной была значительно выше современной.

Это привело к мысли, что на начальной стадии всё вещество Вселенной имело настолько высокую плотность, что её даже невозможно себе представить. Идею о расширении Вселенной из сверхплотного состояния ввёл в 1927 г. бельгийский астроном Жорж Леметр, а предположение, что первоначальное вещество было очень горячим, впервые высказал Георгий Антонович Гамов в 1946 г. Впоследствии эту гипотезу подтвердило открытие так называемого реликтового излучения. Оно осталось как эхо бурного рождения Вселенной - Большого Взрыва.

Представление о возникновении и эволюции Вселенной является наиболее глубоким следствием современной физики. Свидетельство эволюции есть красное смещение уровней атомов на звездах, измеряемое на земле.

Однако в последние годы классическая космология столкнулась с целым рядом проблем и противоречий. В современной единой теории взаимодействий эти проблемы принято решать первичным расширением Вселенной по экспоненциальному закону (закону «инфляции»). Инфляция, эволюция химического состава Вселенной в радиационной стадии, реликтовое излучение и переход в стадию пыли стали хрестоматийными догмами стандартной космологии.

Сегодняшнюю скорость расширения Вселенной можно определить, измеряя по эффекту Доплера скорости удаления от нас других галактик. Такие измерения можно выполнить очень точно. Но расстояния до других галактик нам плохо известны, потому что их нельзя измерить непосредственно. Мы знаем лишь, что Вселенная расширяется за каждую тысячу миллионов лет на 5-10%.

Современные космологические модели приводят к выводу, что судьба расширяющейся Вселенной зависит только от средней плотности заполняющего ее вещества и от значения постоянной Хаббла. Если средняя плотность равна или ниже некоторой критической плотности, расширение Вселенной будет продолжаться вечно. Если же плотность окажется выше критической, то расширение рано или поздно остановится и сменится сжатием. Красное смещение линий в спектрах галактик обратится в фиолетовое. Критическая плотность мира определяется современным значением постоянной Хаббла Н=10-²⁹ г/см², или 10-⁵ атомных единиц массы в каждом кубическом сантиметре. При такой плотности получается, что грамм вещества содержится в кубе со стороной 40 тыс. км, что противоречит здравому смыслу. Определить точно постоянную Хаббла непросто. Галактики могут иметь довольно высокие случайные скорости (до 1000-2000 км/с), никак не связанные с космологическим расширением. Чтобы вычислить постоянную Хаббла приходится измерять красные смещения не близких, а достаточно далеких галактик, расстояние до которых установить очень трудно. Как говорилось выше, современное значение постоянной Хаббла лежит в интервале 60-80 км/(с•Мпк).

Последние данные по измерению зависимости красного смещения от расстояния до Сверхновых звезд, полученные независимо сразу двумя группами астрономов, несколько меняют классические представления.

Ученые пришли к выводу, что Вселенная заполнена т.н. темной энергией, которая получила название темной материи (или темного вещества, или квинтэссенции). Данные получены внутри галактик, но галактики в основном наблюдаются в виде скоплений, и можно сделать вывод о наличии еще большего количества межгалактической темной материи внутри этих скоплений, влияющего на движение галактик. Если сложить массы всех наблюдаемых звезд в нашей и в других галактиках, то даже при самой низкой оценке скорости расширения сумма окажется меньше одной сотой той плотности, которая необходима для того, чтобы расширение Вселенной прекратилось. Темную материю нельзя видеть непосредственно, о ее существовании мы узнаем по тому, как ее гравитационное притяжение влияет на орбиты звезд в галактиках. Американскими учеными постоянно осуществляются попытки «поймать» темную материю, измерить ее плотность. Это задача чрезвычайной сложности, остающаяся на данный момент нерешенной.

Нельзя исключить возможность существования и какой-то другой формы материи, распределенной равномерно по всей Вселенной и еще не зарегистрированной, которая могла бы довести среднюю плотность Вселенной до критического значения, необходимого, чтобы остановить расширение.

Таким образом, несмотря на то, что имеющиеся данные говорят о том, что Вселенная, вероятно, будет расширяться вечно, многие теоретические соображения заставляют думать, что плотность Вселенной с учетом темной материи должна быть равна критической или немного ниже ее. Если же она уже выше то в данный момент начинается сжатие Вселенной.

Единственное, в чем можно быть совершенно уверенным, так это в том, что если сжатие Вселенной все-таки произойдет, то никак не раньше, чем через десять тысяч миллионов лет, ибо по крайней мере столько времени она уже расширяется.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ уравнений теории относительности и открытие «красного смещения» в спектрах галактик повлекли за собой радикальное изменение всех взглядов на происхождение и развитие нашего мира. Господствовавшее мнение о стационарной Вселенной, не имевшей начала во времени и простиравшейся во всех направлениях в бесконечность, сменилось теорией Большого взрыва, утверждавшей, что Вселенная имеет начало во времени и конечна в пространстве. Это эпохальное открытие в 1929 г. сделал Эдвин Хаббл: оказалось, что в какой бы части неба ни вести наблюдения, все далекие галактики быстро удаляются от нас. Иными словами, Вселенная расширяется. Чем дальше звезда, или космический объект, тем больше увеличение длины волны фотонов, испущенных атомами на этих звездах. Этот закон, открытый Хабблом и предсказанный российским учёным А.Фридманом, может свидетельствовать что:

· Вселенная расширяется, при этом галактики сохраняют свой объем в силу гравитационных взаимодействий между звездами.

· время жизни Вселенной конечно и равно, примерно, 10-15 млрд. лет. Вселенная имеет размер - это области, из которой информация может дойти до наблюдателя за время, прошедшее с начала расширения.

Представление о Вселенной, родившейся из сверхплотного сгустка сверхгорячего вещества и с тех пор расширяющейся и остывающей, в последствие получило название теории Большого взрыва, и более удачной космологической модели происхождения и эволюции Вселенной на сегодня не имеется.

Хаббл вывел свой закон, используя феномен красного смещения и в частности эффект Доплера. Красное смещение - увеличение длин волн линий в спектре источника излучения (смещение линий в сторону красной части спектра) по сравнению с линиями эталонных спектров. Красное смещение, обусловленное эффектом Доплера, возникает в том случае, когда движение источника света относительно наблюдателя приводит к увеличению расстояния между ними. Наибольшие красные смещения наблюдаются в спектрах далёких внегалактических объектов - галактик и квазаров и наоборот наименьшие у ближайших к нам звезд (даже у Солнца). Закон Хаббла стал использоваться для определения расстояний до внегалактических объектов по их красному смещению, если последнее, достаточно велико.

В последние годы в теориях о модели Вселенной возникли некоторые противоречия, связанные с трудностями в определении постоянной Хаббла, несоответствии плотности Вселенной продолжающемуся ее расширению (по некоторым подсчетам она может и сужаться), и предположениями о существовании «темной материи», о наличии которой свидетельствуют силы гравитации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Воронцов-Вельяминов Б.А. Очерки о Вселенной. - М., 1980.

2. Грушевицкая Т.Г. Концепции современного естествознания. - М: Высш. Школа, 2007,

3. Гнатюк В.И. Концепции современного естествознания. - М: 2007.

4. Ефремов Ю.Н. В глубины Вселенной. - М., 1984,

5. Зигель Ф.Ю. Неисчерпаемость бесконечности. - М., 1984.

6. Красников С.А. Космический плацдарм. Постулаты относительности мира. // Наука и жизнь. 2006, №1.

7. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания - М., 2007.

8. Новиков И.Д. Черные дыры и Вселенная. Эволюция Вселенной - М,, 2000.

9. Ровинский Р.Е. Развивающаяся Вселенная. - М., 2006,

10. Редже Т. Этюды о Вселенной - М.: «Мир», 1985

11. Хазарзар Р. Неисчерпаемость бесконечности - М., 2004.

12. Хокинг С. Краткая история времени от Большого взрыва до Черных дыр - С.-Пб., 2005.