Неклассическая стратегия научного мышления

Первая современная космологическая модель была предложена Эйнштейном в 1917 г., как следствие общей теории относительности. В ОТО и СТО Эйнштейн предположил, что пространство и время не абсолютны, а относительны и связаны между собой.

В 1922 г. российский математик А.А.Фридман показал, что из уравнений ОТО следует нестационарность, т.е. развитие Вселенной: искривленное пространство не может быть стационарным, оно должно расширяться или сжиматься. Эйнштейн вынужден был публично согласиться с выводами Фридмана, хотя первоначально считал, что Вселенная статична.

Следующим этапом стало создание теории расширяющейся Вселенной. Их астрономических наблюдений было установлено, что кроме нашей Галактики (звездного скопления под названием «Млечный путь») существует огромное количество других галактик.

По смещению видимой части ЭМ излучения к красному или фиолетовому концу спектра можно установить относительное движение источника света и наблюдателя (эффект Доплера). Для всех наблюдаемых галактик наблюдается «красное смещение», из чего следует, что они удаляются от нас. Именно это явление в 1929 г. впервые наблюдал американский астроном Эдвин Пауэлл Хаббл (1889-195), чем и подтвердил расширение Вселенной. Согласно законы Хаббла скорость разбегания галактик V=H r, где r – расстояние до галактики, Н – постоянная Хаббла. Значение постоянной Н позволяет установить, как давно начали разбегаться галактики. Расчеты показали, что возраст Вселенной примерно 13.7 млрд. лет.

В настоящее время наиболее точные асторономические наблюдения, проведенные с помощью космического телескопа им.Хаббла, обращающегося по орбите вокруг Земли, позволили определить постоянную Хаббла в интервале Н=55…75 км/(с·Мпк).

Главным методом измерения внегалактических расстояний является метод «стандартной свечи», заключающийся в следующем: выбирается класс объектов с известной мощностью излучения (светимостью). С помощью астрономических инструментов измеряется поток излучения, который ослабляется пропорционально квадрату расстояния j=L/(4pr2). Отсюда вычисляется расстояние до объекта.

• 1 парсек = 3.26 светового года (расстояние, с которого радиус земной орбиты виден под углом 1’’)

• 1 световой год = с · 1год = 9.46 ·1012 км» 1013 км

• 1 астрономическая единица = 149600 тыс км – среднее расстояние от Земли до Солнца

Наиболее разработанная к настоящему времени космологическая теория – теория Большого Взрыва, предложенная в 1948 г. американским физиком Г.Гамовым. В основе теории БВ лежит предположение о том, что физическая Вселенная образовалась в результате гигантского взрыва, в момент которого все вещество и вся энергия современной Вселенной были сконцентрированы в одном сгустке с плотностью свыше 10²⁵ г/см³ и температурой свыше 10¹⁶ К. Теория БВ описывает эволюцию Вселенной, начиная с 10^-35 с после ее образования. До этого момента теоретическое описание эволюции Вселенной не является завершенным. Одна из теорий, теория инфляции, описывает интервал времени от 10^-43 до 10^-35 с. предполагается, что до этого физический вакуум находился в состоянии, которое называется «ложным вакуумом». Он обладает ненулевой плотностью энергии, нестабилен и может самопроизвольно переходить в обычный вакуум за счет туннельного эффекта. Благодаря «подбарьерному просачиванию» в среде ложного вакуума возникают области обычного вакуума, которые называются пузырями. Одним из таких пузырей и явился зародышем нашей Вселенной. Из других пузырей появились другие вселенные, не связанные с нашей причинно-следственными связями и потому для нас ненаблюдаемые.

Сочетание модели инфляции и теории БВ называют обобщенной моделью эволюции Вселенной или стандартной космологической моделью.