Одно из самых ранних воспоминаний моего детства связано с тем, как я задал вопрос отца, где кончается Вселенная. “Как она может где-то кончаться? — ответил папа. — Так как если бы у пространства была граница, за ней должно было бы пребывать еще что-то”. Так я в первый раз столкнулся с понятием бесконечности и до сих пор не забываю охватившее меня смешанное чувство озадаченности, восхищения и благоговейного трепета. Выяснилось, но, что данный вопрос решается не столь легко, как пробовал меня убедить мой папа.
Дабы составить некое представление о границах Вселенной, нужно в первую очередь знать отечественное расположение в ней. Планета Земля вместе с восемью вторыми планетами, обращающимися около Солнца, образуют Солнечную совокупность. Солнце представляет собой обычную звезду, и остальные звезды, каковые мы видим на ночном небе, — практически те же солнца (возможно, лишь больше и бросче его), быть может, кроме этого имеющие планетные совокупности. В пространстве звезды, распределены не случайным образом, а собраны в огромные структуры, по виду напоминающие колесо, каковые именуются галактиками. Широкая яркая полоса на небе, узнаваемая называющиеся Млечный Путь, при наблюдении в телескоп выясняется огромным скоплением звезд, газа и пыли; это самая яркая часть отечественной Галактики. Млечный Путь думается яркой полосой, потому, что отечественная Галактика напоминает по форме диск. Громаднейшее количество звезд в ней сосредоточено в плоскости диска. Солнце расположено от центра диска на расстоянии приблизительно в две третьих его радиуса. Галактика не имеет резкого края; вся эта структура окружена на большом растоянии простирающимся гало из звезд, удаленных на огромные расстояния друг от друга.
Взглянув за пределы отечественной Галактики, мы можем заметить другие галактики, по форме напоминающие отечественную; они разбросаны около нас, образуя скопление. Обычной галактикой есть Туманность Андромеды, видимая невооруженным глазом как расплывчатое яркое пятно. Эта локальная несколько со своей стороны входит в более большое галактическое скопление и т.д. Современные телескопы разрешили понять, что Вселенная заполнена скоплениями галактик, миллионы которых равномерно распределены в пространстве. Из галактик и выстроена Вселенная.
Расстояния, с которыми имеет дело астрономия, воистину ужасающи. В случае если высказывать их в километрах, то скоро запутаешься в нулях. Более привычной единицей измерения расстояний тут есть световой год — расстояние, которое свет (его скорость распространения самая высокая) .проходит за один год. Световой год равен приблизительно 9,5 млн. км (clue 9.5*10^9, см ниже!!!), но более наглядное представление о его величине мы возьмём, отыскав в памяти, что свет преодолевает расстояние от Солнца до Почвы (150 млн.км)(clue 1.5*10^11) всего лишь за 8,5 мин. (Clue 1 с.год=9.45*10^15м, см. выше, Почва-Солнце 1.53*10^11м). Луна находится от Земли на расстоянии около одной световой секунды. В этих единицах поперечник Нашей системы образовывает пара световых часов, а ближайшая звезда находится от нас на расстоянии чуть больше 4 лет. Радиус отечественной Галактики образовывает приблизительно 100 тыс. св. лет, и в этом необъятном пространстве сосредоточено не меньше 100 млрд. звезд. Расстояния до вторых галактик измеряются миллионами световых лет. “Соседняя” галактика, Андромеда, расположена на расстоянии около 2,5 млн. св. лет от нас, а самые замечательные телескопы разрешают обнаруживать галактики, удаленные на расстояния порядка 10 млрд. св. лет.
Такая картина Вселенной выстроена недавно. У всех древних цивилизаций существовало убеждение, что Почва находится в центре мироздания. И не смотря на то, что астрономия во многих древних обществах была достаточно развита, структуры Вселенной природы и подлинное понимание звёзд пришло лишь с развитием современной науки.
В старой Европе космологические идеи, в большинстве случаев, заимствовались у древнегреческих философов. В VI в. до н.э. Пифагор создал представление о сферической Почва, находящейся в центре сферической Вселенной. Небесные тела считались божественным творением, и представления об их круговых вращательных перемещениях диктовались мыслями геометрического совершенства. в течении столетий греки развивали эту основополагающую концепцию. Наивысшим достижением древнегреческой астрономии явилась сложная модель мира, созданная Клавдием Птолемеем во II в. Вселенная Птолемея представляла собой комплект взаимопересекающихся вращающихся сфер, призванных воспроизвести планет и сложные движения Луны.
В этих первых моделях Вселенная в большинстве случаев имела конечные размеры, но неприятность “границы мира” приводила к немалой озабоченности у мыслителей того времени. Римский поэт Лукреций привлек интерес к ней, задавшись вопросом, что случится, в случае если кто-нибудь, дойдя до “края света”, метнет копье. Наткнется ли оно на преграду? Одни модели давали утвердительный ответ на вопрос Лукреция, поскольку в них Вселенная считалась ограниченной собственного рода стеной либо непроницаемой поверхностью. Эта необычная мысль просуществовала до времен Кеплера, т.е. до XVI в.
Представлению о четкой границе Аристотель предпочел картину плавного, постепенного перехода физического мира в мир духов и эфирных субстанций. И в паши дни эта мысль находит отклик у некоторых людей, уверенный в существовании за видимым небосводом “царствия небесного”, и многие религиозная символика и наши суеверия основаны на подобных представлениях. Слово “небесный” до сих пор имеет суть не только астрономический, но и возвышенно духовный. Еще одно космологическое предание связано с “пустотой”. В cooтветствующей модели материальная Вселенная считалась конечной, но ее внешние границы отнюдь не означали предела “всего сущего”. За границами Вселенной до бесконечности простиралось безлюдное пространство. Но какова бы ни была природа “края света”, неизменно считалось, что Почва находится в центре мира.
Эти идеи потерпели провал в средние века, в то время, когда Николай Коперник провозгласил, что в центре мироздания находится Солнце, а не Земля и что планеты обращаются около этого центра. В модели Коперника Вселенная все еще имела конечные размеры и внешнюю границу — сферу неподвижных звезд. Скоро Томас Диггс внес предложение отказаться от внешней границы Коперника, противопоставив ей модель, где звезды были рассеяны по бесконечному пространству. Идею нескончаемой Вселенной тысячелетием ранее проповедовали Лукреций и представители так называемой школы атомистов, но мистические и религиозные нюансы нескончаемого часто выступали на первый замысел, затуманивая сущность вопроса. Так, Джордано Бруно был сожжен по приказу церкви за проповедь идеи нескончаемой множественности миров.
Развитие научной астрономии, в особенности создание громадных телескопов и изобретение спектроскопа, быстро поменяло представление человечества о мироздании. Наблюдения продемонстрировали, что Млечный Путь представляет собой “островную Вселенную”, складывающуюся из разрозненных частей. Кроме того в начале прошлого века длились споры о том, есть ли Млечный Путь галактикой, находящейся в нескончаемой пустоте, либо за пределами отечественной Галактики существуют другие “островные миры”. Кое-какие астрологи полагали, что, отправившись достаточно на большом растоянии в космическое пространство, возможно посмотреть оттуда на все сущее и заметить все звезды мира, сконцентрированные в одной области, и бесконечную вакуум за ее пределами.
Подлинную природу Вселенной не получалось узнать впредь до 20-х годов этого века, пока не показались работы американских астрологов Харлоу Шепли и Эдвина Хаббла. Они раз и окончательно установили, что так именуемые туманности, в далеком прошлом привычные астрологам расплывчатые яркие пятна, в конечном итоге являются другие галактики, расположенные на большом растоянии от отечественной. Нет никаких данных, говорящих об уменьшении плотности галактик и о наличии у них границы либо предела. Космологи считают, что галактики не имеют внешней границы и что они существуют везде в пространстве. Однако многие люди (включая и некоторых ученых) склонны вычислять, что Вселенная является скоплением галактик, окруженное бесконечной пустотой. В популярных статьях часто говорится о “крае Вселенной”, т.е. некой внешней ее границе, за которой простирается пустота. Но строго научная точка зрения содержится в том, что Вселенная не имеет ни края, ни центра. Вселенную нельзя считать скоплением галактик, распределенных в пространстве, — скорее Вселенная сама содержит пространство.
Как это ни парадоксально, но из этого отнюдь не обязательно направляться, что бесконечная Вселенная должна иметь нескончаемый количество и содержать нескончаемое множество галактик. Один из курьезов современной космологии пребывает в том, что Вселенная возможно конечной, не имея наряду с этим границ. Тем, кто усматривает в этом несоответствие, надлежит отыскать в памяти о особенностях окружности. В определенном смысле у окружности “нет ни начала, ни финиша”. Она не имеет ни границы (края), ни центра (что был бы расположен на окружности). Однако окружность конечна. Возможно заявить, что окружность — это линия, которая искривляясь замыкается сама на себя. Обобщив эту идею на трехмерное пространство, возможно представить и Вселенную, которая искривляясь замыкается на себя, образуя конечное пространство, не имеющее границы. Многие люди испытывают трудности, пробуя представить себе замкнутую и конечную Вселенную: им постоянно хочется осознать, что же лежит за ее пределами. Однако это представление логически непротиворечиво и допускает надлежащее математическое описание. Но по поводу того, вправду ли отечественная Вселенная имеет указанные изюминки, мнения космологов расходятся.
В случае если у Вселенной нет внешней границы, то вопрос о отечественном расположении в значительной мере теряет суть. Само пространство не содержит никаких вех, и инфраструктура Вселенной кроме того в самых удаленных ее уголках мало чем отличается от отечественного ближайшего галактического окружения. В малых масштабах вопрос “Где находимся мы?” не лишен смысла, потому, что мы в состоянии измерить собственный положение довольно какого-нибудь заметного ближнего объекта, к примеру Солнца либо центра Галактики. Но в пределах Вселенной как целого не существует выделенного места, довольно которого возможно было бы отсчитывать положение объектов. Мы как бы находимся на вечно протяженной шахматной доске: имеет суть утверждать, на каком расстоянии мы находимся от ближайшего угла отечественного квадрата, но сказать что-либо о отечественном положении на доске в целом бессмысленно.
Физика. Передача 1. Отечественное место в пространстве
