 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
179
вещества во Вселенной.
Модели Вселенной Фридмана уже вскоре получили удивительно точное подтверждение в
непосредственных наблюдениях движений далеких галактик — в эффекте «красного смещения»,
который свидетельствует о взаимном удалении всех достаточно далеких друг от друга галактик. Таким
образом, в настоящее время наблюдается расширение Вселенной. Характер дальнейшей ее эволюции
зависит от средней плотности вещества во Вселенной и его отношения с критической плотностью ? =
ЗH²/8?G. Если средняя плотность окажется больше критической, то расширение Вселенной через
некоторое время прекратится и сменится сжатием. Если средняя плотность меньше критической, то
расширение будет продолжаться неограниченно долго.
В настоящее время критическая плотность определяется величиной 10
-29
г/см³. А средняя плотность
вещества во Вселенной по современным представлениям оценивается 3 • 10
-31
г/см³. Иначе говоря,
Вселенная будет сколь угодно долго расширяться. Но определение средней плотности вещества во
Вселенной пока ненадежно. Во Вселенной могут присутствовать не обнаруженные еще виды материи,
дающие свой вклад в среднюю плотность. И тогда на «вооружение» придется брать «закрытую»
модель Вселенной, в которой предполагается, что расширение в будущем сменится сжатием.
Космологический постулат. В современной космологии представление о нестационарности
Вселенной удивительным образом сочетается с представлением об однородности Вселенной.
Достаточно неожиданно то, что Вселенная оказывается однородной в самых различных смыслах.
Во-первых, Вселенная однородна в том смысле, что структурные элементы далеких звезд и
галактик, физические законы, которым они подчиняются, и физические константы, по-видимому, с
большой степенью точности одинаковы повсюду, т.е. те же, что и в нашей области Вселенной,
включая Землю. Типичная галактика, находящаяся в сотне миллионов световых лет от нас, выглядит в
основном также, как наша. Спектры атомов, следовательно, законы химии и атомной физики там
идентичны известным на Земле. Это обстоятельство позволяет уверенно распространять открытые в
земной лаборатории законы физики на более широкие области Вселенной.
Во-вторых, говоря о космической однородности Вселенной, имеют в виду также однородность
распределения вещества. Вещество Вселенной «разбросано» в виде сгустков — оно собрано в звезды,
которые в свою очередь группируются в скопления, в галактики, в скопления галактик. В настоящее
время распространено убеждение, подкрепленное наблюдениями, что подобное объединение
останавливается на скоплениях галактик, а более крупномасштабное распределение вещества
одинаково во всей Вселенной. Это распределение однородно (одинаково во всех областях) и
изотропно (одинаково во всех направлениях). Предположение о том, что Вселенная в крупных
масштабах однородна, разделяют большинство (хотя и не все) космологи; оно известно как
космологический постулат.
Представление об однородности Вселенной еще раз доказывает, что Земля не занимает во
Вселенной сколько-нибудь привилегированного положения. Даже после Коперника у астрономов
время от времени возникали допущения, что с Землей, Солнцем, нашей Галактикой может быть
связана какая-нибудь исключительность. Но сейчас физические условия в ближайших к нам областях
Вселенной не рассматриваются как особые; доказано, что они характерны для любой области во
Вселенной. Конечно, Земля, Солнце и Галактика кажутся нам, людям, важными и исключительными,
но для Вселенной в целом они такими не являются.
Возраст Вселенной. Космологический постулат может трактоваться еще более широко: не только
наша область Вселенной типична для нее в целом, но и наша современная эпоха типична во все
времена. То есть Вселенная, когда бы ее ни рассматривали, должна была бы выглядеть более или
менее одинаковой — так, как мы видим ее сейчас. Такое представление о Вселенной,
распространенное среди астрономов в XIX в., существенно изменилось в XX в. Одно из важнейших
следствий фридмановских космологических моделей — представление об ограниченности эволюции
Вселенной во времени и наличии особых, сингулярных состояний, в которых радиус Вселенной
обращается в нуль, а плотность материи — в бесконечность. (О теоретических моделях таких
состояний см. далее.) Ограниченность эволюции во времени приводит к понятию возраста Вселенной.
В 1929 г. Э. Хаббл показал, что удаленные галактики разбегаются от нас; и чем дальше галактика,
тем быстрее она удаляется. Отсюда следовал однозначный вывод — Вселенная находится в состоянии
расширения. Это открытие подтвердило идеи Фридмана и коренным образом изменило все
представления космологии. Расширяющаяся Вселенная — это Вселенная изменяющаяся. А значит, у
нее есть своя история, время возникновения и время гибели; можно сказать, своя биография, имеющая