Читать онлайн «Космология: теория и наблюдения»

НОВОЕ В ЖИЗНИ, НАУКЕ, ТЕХНИКЕ В. М. Чаругин, кандидат физико-математических наук Серия «Космонавтика, астрономия» № 10, 1979 г. Издается ежемесячно с 1971 г. КОСМОЛОГИЯ: ТЕОРИЯ И НАБЛЮДЕНИЯ Издательство «Знание» Москва 1979 22. 68 4-23 СОДЕРЖАНИЕ Введение 3 Ньютоновская космология 6 Расширяющаяся Вселенная 10 Общая теория относительности 17 Релятивистская космология 23 «Горячая» модель Вселенной 36 Модель Фридмана и наблюдения 43 Заключение 57 Рекомендуемая литература 59 Чаругин В. М. 4-23 Космология: теория и наблюдения. М. , «Знание», 1979. 64 с. (Новое в жизни, науке, технике. Серия «Космонавтика, астрономия», 10. Издается ежемесячно с 1971 г. ) Космология является физическим учением о Вселенной как целом и имеет принципиальное общенаучное и философское значение. В брошюре приводятся общие сведения о теоретических разработках космологических моделей Вселенной и обсуждается согласие этих моделей с результатами наблюдений. Брошюра рассчитана на широкий круг читателей. 20605 22. 68 (g) Издательство «Знание», 1979 г. ВВЕДЕНИЕ Основными источниками информации о Вселенной являются различные составляющие ее объекты — от атомов до звезд, галактик и скоплений галактик. Непосредственным астрономическим наблюдениям доступна лишь часть Вселенной, называемая Метагалактикой, и именно изучение наиболее общих свойств Метагалактики лежит в основе космологии. (Иногда Метагалактикой называют некую систему галактик, лишь часть которых доступна наблюдениям. ) Иначе говоря, космология — это физическое учение о Вселенной как целом, основанное на изучении наиболее общих свойств Метагалактики. Что же означает понятие «Вселенная как целое»? Дело в том, что Вселенная как специфический астрофизический объект не окружена какой-либо средой, на фоне которой можно было бы изучать свойства Вселенной. Данная ситуация совершенно отлична, например, от случая изучения процессов образования звезд, погруженных в межзвездную среду и входящих в состав галактик. Вселенная в целом находится в самой себе, и все ее свойства должны объясняться в ней самой. В этом и заключается уникальность Вселенной как астрофизического объекта. Эмпирические сведения космология черпает главным образом из данных внегалактической астрономии. Теоретические же основы космологии опираются на наиболее общие известные сегодня законы физики: теорию тяготения, теорию электромагнитного поля, теорию элементарных частиц и т. д. Среди наиболее существенных вопросов, которые изучает космология, — геометрическая структура пространства и времени, эволюция Вселенной, образование и развитие различных ее объектов, особенно галактик и их скоплений. При описании Вселенной как целого необходимо учи- 3 тывать, что современные оптические телескопы позволяют вести астрономические наблюдения галактик только до определенного расстояния, составляющего «всего» около 3000 Мпс, или 1028 см. (Хотя в других диапазонах электромагнитного спектра доступны и более далекие области Вселенной, Метагалактику обычно связывают с оптическими объектами, так как только в оптическом диапазоне получают информацию о расстоянии до далеких внегалактических объектов. ) Кроме того, масштабы времени, с которыми мы привыкли иметь дело, ничтожно малы по сравнению с характерными масштабами эволюции Вселенной и астрофизических объектов.