Двадцатый век: 1948, Гамов и Взрыв.
Оригинал: http://scienceblogs.com/startswithabang/2009/06/the_last_100_years_1948_gamow.php
К 1948, наш взгляд на Вселенную кардинально изменился. Вместо космоса, управляемого Ньютоновской гравитацией, в которой наш Млечный путь составлял всю Вселенную.Мы знали. что пространство и время управляется Теорий Относительности Эйнштейна, что наша Вселенная состоит из многих тысяч других галактик и что чем дальше эти галактики располагаются от нас, тем быстрее они удаляются. Другими словами, была уже не просто огромным пространством из интересных штук, она к тому же расширялась по мере старения.
Превалирующей идеей в те дни был Идеальный Космологический Принцип, утверждавший, что Вселенная всегда была одной и той же, во всех местах и во все времена. Другими словами, даже учитывая тот факт, что галактики удалялись от нас, сама Вселенная "создаст" что-то новое на том месте, из которого они "ушли". В этом случае, Теория Стационарной Вселенной была объективна приемлема, даже при условии расширения.
Почему это идея была так распространена? Потому что, за исключением маленьких событий(суперновые, медленный дрифт близких звезд), Вселенная, казалось, не изменилась в течении сотен и сотен лет наблюдения! И это правда.Сравните эту фотографию Андромеды(М31), сделанную в 1887 году Исааком Робертсом.
С этой, что была сделана пару лет назад:
Видите? Вселенная не изменяется.
И все.
Что? Вы все еще здесь? Вы не убедились?
Хотите быть "белой вороной"?
Возможно, вы похожи на Георгия Гамова. Гамов ни на минуту не купился на эту "не изменчивую теорию". Он решил экстраполироваться от всего этого. Если Вселенная в данный момент имеет определенную плотность и скоростью расширения, а законы гравитации верны, так что же она делала в прошлом? Так же расширялась?
Что ж, объекты были ближе друг к другу и двигались с большими скоростями и видимо температура так же была выше. Но тогда выходит, что мы живем в расширяющейся, охлаждающейся, замедляющейся Вселенной? А главное, что в прошлом она была горячее, плотнее и быстрее. В принципе, это означало, что если мы заглянем на миллиарды и миллиарды лет световых лет в пространство, то увидим Вселенную такой, какой она была миллиарды лет назад. Будет ли она горячее, плотнее и быстрее?
И ответ да, но ведь телескопы недостаточно хороши, чтобы измерить температуру или плотность на таких расстояниях. С другой стороны, далекие объекты должны двигаться быстрее! Это же закон Хаббла! Но Гамова это не остановило. Он просто решил экстраполировать все назад во времени. Он понял, что высокие температуры и плотность ранней Вселенной, дают два интересных следствия, в дополнение к высоким температурам/давлению/скоростям.
1. При достаточно высоких температурах и давлении, атомы распадаются на ядра и электроны. Так что, если Вселенная была "горяча, сдавлена, быстра" и охлаждалась в последствии, то должно было быть некая точка, где мы сформировали нейтральные атомы в первый раз. Когда вы собираете электрон и ядро вместе, они испускают свет. Если вы собираете все электроны и атомы Вселенной вместе в один момент, вы должны увидеть послесвечение этого света по всей Вселенной. Так как Вселенная расширилась и остыла, Гамов оценил, что температура этого света должна быть всего пару градусов Кельвина. И, он так же сказал, что этот космический фон будет свидетельством, горячей, сдавленной, ранней фаза Вселенной.
2. На достаточно высоких температурах, ядро распадается на нейтроны и протоны! Возвращаемся во времени еще сильнее и отмечаем, что температура и давление были настолько высоки, что протоны и нейтроны(так же, как и Солнце сегодня) слилвались вместе, чтобы образовать более тяжелые атомные ядра! Очень тяжело получить тяжелые элементы вроде карбона, кислорода, много легче железо, никель, но это просто образовать Гелий-4, Гелий-3, Дейтерий и Литий-7. По факту, легче получить эти элементы в этих условиях, чем в звездах! Гамов подсчитал, что распространенность легких элементов во Вселенной должна быть примерно в таких процентах: 76% Водорода, 24% Гелия, а все остальное должно составлять не более 1% и это в точности соответствует тому, что мы наблюдаем.
В 1960-х годах было обнаружено реликтовое излучение, что подтвердило последний из трех столпов теории Большого Взрыва и теория Стационарной Вселенной была отправлена в мусорную корзину истории. Гамов, за разработку и доказательство этой новой теории, для меня настоящий герой декады сороковых. Кроме того, Вселенная не началась бы с большого взрыва, если бы не он!
К 1948, наш взгляд на Вселенную кардинально изменился. Вместо космоса, управляемого Ньютоновской гравитацией, в которой наш Млечный путь составлял всю Вселенную.Мы знали. что пространство и время управляется Теорий Относительности Эйнштейна, что наша Вселенная состоит из многих тысяч других галактик и что чем дальше эти галактики располагаются от нас, тем быстрее они удаляются. Другими словами, была уже не просто огромным пространством из интересных штук, она к тому же расширялась по мере старения.
Превалирующей идеей в те дни был Идеальный Космологический Принцип, утверждавший, что Вселенная всегда была одной и той же, во всех местах и во все времена. Другими словами, даже учитывая тот факт, что галактики удалялись от нас, сама Вселенная "создаст" что-то новое на том месте, из которого они "ушли". В этом случае, Теория Стационарной Вселенной была объективна приемлема, даже при условии расширения.
Почему это идея была так распространена? Потому что, за исключением маленьких событий(суперновые, медленный дрифт близких звезд), Вселенная, казалось, не изменилась в течении сотен и сотен лет наблюдения! И это правда.Сравните эту фотографию Андромеды(М31), сделанную в 1887 году Исааком Робертсом.
С этой, что была сделана пару лет назад:
Видите? Вселенная не изменяется.
И все.
Что? Вы все еще здесь? Вы не убедились?
Хотите быть "белой вороной"?
Возможно, вы похожи на Георгия Гамова. Гамов ни на минуту не купился на эту "не изменчивую теорию". Он решил экстраполироваться от всего этого. Если Вселенная в данный момент имеет определенную плотность и скоростью расширения, а законы гравитации верны, так что же она делала в прошлом? Так же расширялась?
Что ж, объекты были ближе друг к другу и двигались с большими скоростями и видимо температура так же была выше. Но тогда выходит, что мы живем в расширяющейся, охлаждающейся, замедляющейся Вселенной? А главное, что в прошлом она была горячее, плотнее и быстрее. В принципе, это означало, что если мы заглянем на миллиарды и миллиарды лет световых лет в пространство, то увидим Вселенную такой, какой она была миллиарды лет назад. Будет ли она горячее, плотнее и быстрее?
И ответ да, но ведь телескопы недостаточно хороши, чтобы измерить температуру или плотность на таких расстояниях. С другой стороны, далекие объекты должны двигаться быстрее! Это же закон Хаббла! Но Гамова это не остановило. Он просто решил экстраполировать все назад во времени. Он понял, что высокие температуры и плотность ранней Вселенной, дают два интересных следствия, в дополнение к высоким температурам/давлению/скоростям.
1. При достаточно высоких температурах и давлении, атомы распадаются на ядра и электроны. Так что, если Вселенная была "горяча, сдавлена, быстра" и охлаждалась в последствии, то должно было быть некая точка, где мы сформировали нейтральные атомы в первый раз. Когда вы собираете электрон и ядро вместе, они испускают свет. Если вы собираете все электроны и атомы Вселенной вместе в один момент, вы должны увидеть послесвечение этого света по всей Вселенной. Так как Вселенная расширилась и остыла, Гамов оценил, что температура этого света должна быть всего пару градусов Кельвина. И, он так же сказал, что этот космический фон будет свидетельством, горячей, сдавленной, ранней фаза Вселенной.
2. На достаточно высоких температурах, ядро распадается на нейтроны и протоны! Возвращаемся во времени еще сильнее и отмечаем, что температура и давление были настолько высоки, что протоны и нейтроны(так же, как и Солнце сегодня) слилвались вместе, чтобы образовать более тяжелые атомные ядра! Очень тяжело получить тяжелые элементы вроде карбона, кислорода, много легче железо, никель, но это просто образовать Гелий-4, Гелий-3, Дейтерий и Литий-7. По факту, легче получить эти элементы в этих условиях, чем в звездах! Гамов подсчитал, что распространенность легких элементов во Вселенной должна быть примерно в таких процентах: 76% Водорода, 24% Гелия, а все остальное должно составлять не более 1% и это в точности соответствует тому, что мы наблюдаем.
В 1960-х годах было обнаружено реликтовое излучение, что подтвердило последний из трех столпов теории Большого Взрыва и теория Стационарной Вселенной была отправлена в мусорную корзину истории. Гамов, за разработку и доказательство этой новой теории, для меня настоящий герой декады сороковых. Кроме того, Вселенная не началась бы с большого взрыва, если бы не он!