Universumi paradoksid
Valeri Petrov
Sissejuhatus
Kosmoloogias on universumi lõplikkuse või lõpmatuse küsimus väga oluline:
kui Universum on lõplik, siis, nagu näitas Friedman, ei saa see olla statsionaarses olekus ja peab kas paisuma või kokku tõmbuma;
kui Universum on lõpmatu, kaotavad kõik oletused selle kokkusurumise või paisumise kohta igasuguse tähenduse.
On teada, et nn kosmoloogilised paradoksid esitati vastuväidetena lõpmatu universumi olemasolu võimalikkusele, lõpmatu selles mõttes, et ei selle suurus, eksisteerimise aeg ega selles sisalduva aine mass. saab väljendada mis tahes, ükskõik kui suurte numbritega. Vaatame, kui põhjendatuks need vastuväited osutuvad.
Kosmoloogilised paradoksidolemus ja uurimine
Teatavasti on peamised vastuväited ajas ja ruumis lõpmatu Universumi olemasolu võimalikkusele järgmised.
1. 1744. aastal Šveitsi astronoom J. F. Chezot oli esimene, kes kahtles lõpmatu universumi idee õigsuses: kui tähtede arv universumis on lõpmatu, siis miks ei sädele kogu taevas nagu ühe tähe pind. ? Miks on taevas tume? Miks eraldavad tähed tumedad ruumid? . Arvatakse, et sama vastulause lõpmatu universumi mudelile esitas 1823. aastal saksa filosoof G. Olbers. Olbersi vastuargument oli, et kaugetelt tähtedelt meile saabuv valgus peaks olema nõrgendatud neeldumise teel aines. Kuid sel juhul peaks see aine ise kuumenema ja särama eredalt nagu tähed. . Nii see aga tegelikult on! Kaasaegsete ideede kohaselt ei ole vaakum mitte midagi, vaid see on midagi, millel on väga reaalsed füüsikalised omadused. Miks siis mitte eeldada, et valgus interakteerub selle millegagi nii, et iga valguse footon selles milleski liikudes kaotab energiat võrdeliselt läbitava vahemaaga, mille tulemusena nihkub footoni kiirgus valguse punasesse ossa. spekter. Loomulikult kaasneb footoni energia neeldumisega vaakumis vaakumi temperatuuri tõus, mille tulemusena muutub vaakum sekundaarse kiirguse allikaks, mida võib nimetada taustkiirguseks. Kui kaugus Maast tähe või galaktika kiirgava objektini jõuab teatud piirväärtuseni, saab sellelt objektilt lähtuv kiirgus nii suure punase nihke, et sulandub vaakumi taustkiirgusega. Seetõttu, kuigi tähtede arv lõpmatus Universumis on lõpmatu, näeb vaatleja end Maast ja üldiselt igast universumi punktist vaadeldavate tähtede arv, loomulikult igas ruumipunktis, justkui keskpunktis. universumist, kust vaadeldakse teatud piiratud arvu tähti (galaktikaid). Samal ajal sädeleb kogu taevas taustkiirguse sagedusel nagu üksiku tähe pind, mida ka tegelikult vaadeldakse.
2. 1850. aastal Saksa füüsik R. Clausius... jõudis järeldusele, et looduses läheb soojus soojalt kehalt külmaks... Universumi olek peaks järjest enam mingis suunas muutuma... Need ideed töötasid välja inglased füüsik William Thomson, mille kohaselt kaasneb kõigi füüsikaliste protsessidega Universumis valguse energia muundamine soojuseks. Järelikult seisab Universum silmitsi termilise surmaga, mistõttu on Universumi lõputu eksisteerimine ajas võimatu. Tegelikkuses see nii ei ole. Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt muutub aine tähtedes toimuvate termotuumaprotsesside tulemusena valgusenergiaks ja soojuseks. Kuumasurm saabub niipea, kui kogu universumis leiduv aine põleb termotuumareaktsioonides ära. Ilmselgelt on lõpmatus universumis ka ainevarud lõpmatud, seetõttu põleb kogu universumis olev aine lõpmatu pika aja jooksul läbi. Kuumasurm ähvardab pigem piiratud universumit, kuna selle ainevarud on piiratud. Kuid isegi lõpliku Universumi puhul ei ole selle termiline surm kohustuslik. Newton ütles ka midagi sellist: Loodus armastab muutusi. Miks ei võiks esineda mõningaid erinevaid transformatsioone, mille käigus mateeria muutub valguseks ja valgus aineks? Praegu on sellised transformatsioonid hästi tuntud: ühelt poolt muutub termotuumareaktsioonide tulemusena valguseks aine, teiselt poolt footonid, s.o. valgus muutub teatud tingimustel kaheks täiesti materiaalseks osakeseks, elektroniks ja positroniks. Seega toimub looduses aine ja energia ringlus, mis välistab Universumi termilise surma.
Arvestades inimeste ebatäielikkust maailma kohta, peame olema valmis selleks, et aeg-ajalt puutume kokku väga reaalsete olukordadega, millele me ei leia ühtegi loogilist seletust.
Sellistes olukordades seisab inimkond silmitsi teoreetiliste vastuoludega (kui põhjuse-tagajärje seos lakkab töötamast), aga ka vastuoludega teooria ja kogemuse vahel (kui loogilised järeldused ei vasta sellele, mida inimene katse ajal jälgib).
Sellised teaduslikud paradoksid viivad ummikutesse, seavad kahtluse alla paljud üldtunnustatud teaduslikud teooriad ja viivad mõnikord uue teadusliku paradigma sünnini. Mõningaid paradokse on siiski võimalik lahendada uute teaduslike meetodite, täpsemate mõõtmisvahendite kasutamisega ja ka paradoksi sõnastuses loogiliste vigade otsimisega. Teised jäävad meie jaoks lahendamata mõistatuseks, mis siiski stimuleerib teadlasi olemasolevaid teooriaid sügavamalt mõistma. 
Selles jaotises käsitletakse füüsilisi paradokse üldiselt, aga ka eriti kosmoloogilisi paradokse. Eriti huvitavad on kosmoloogilised paradoksid, mis tekivad siis, kui inimkond püüab laiendada üldtunnustatud füüsikaseadusi Universumile tervikuna.
Mis on Universumi uurimise raskus loodusteaduslike meetoditega? Universum on objekt, mis on lõpmatu ja hõlmab kogu ümbritsevat maailma. Traditsiooniline füüsika pole harjunud sellise mastaabiga objektidega töötama. Sellegipoolest püüdsid paljud "vana Newtoni koolkonna" füüsikud maapealsetes tingimustes toimivaid füüsikaseadusi universumi suurimas mastaabis kohandada. Ja loomulikult olid nad esimesed, kes puutusid kokku arvukate paradoksidega, mis seadsid kahtluse alla Newtoni teooria tõesuse.
Paljud paradoksid lahenesid valutult tänu kaasaegse kosmoloogia esilekerkimisele ja Einsteini üldise relatiivsusteooria arengule. Nii tekkis relativistlik füüsika, mis võimaldas tajuda Universumit kui tervikut teadusliku uurimise objektina. Näiteks Einsteini uus teooria võimaldas kirjeldada mehaanika seadusi ja aegruumi suhteid olukordades, kus tegu on valguse kiirusele lähedaste liikumiskiirustega.
Kuid tänapäeva füüsikas on endiselt palju pimealasid ja vastavalt ka palju praegu lahendamata teaduslikke paradokse. Tõenäoliselt on see tingitud universumi lõpmatuse ideest, mida on võimatu täielikult mõista ja veelgi enam kasutada selle uurimise meetodina eksperimente. Praegu on teadlastel paljudes küsimustes (eriti Universumi päritolu ja evolutsiooni puudutavates küsimustes) vaid teooriad, mis on sageli üksteisega vastuolus ja tekitavad uusi lahustumatuid paradokse.
Kuigi see kõik kõlab nagu The Twilight Zone'i episoodi süžee, on täiesti võimalik, et oleme takerdunud mingisse taevasesse puuri. Maavälised tsivilisatsioonid võisid juba ammu meie sinise palli otsa komistada, kuid millegipärast jälgivad nad meid kaugelt. Võib-olla oleme neile lihtsalt meelelahutus (nagu ahvid loomaaias) või vajavad nad meid teaduslikel eesmärkidel. Olgu kuidas on, meid nad ei puuduta ja püüavad mitte kontakti luua.
Selle idee pakkus esmakordselt välja 1973. aastal John Ball, kes väitis, et maaväline intelligentne elu võib olla üldlevinud, kuid "ebaõnnestunud katseid meiega suhelda saab mõista meie hülgamise kontekstis, nagu looduskaitseala või loomaaed. " Võime olla osa tohutust reservist, mille piirid on peaaegu piiramatud või on need piirid piisavad intelligentse elu häireteta arenguks. See idee vastab otseselt Star Treki "Esimesele direktiivile" - tsivilisatsioonid jäetakse omaette, kuni nad saavutavad teatud tehnoloogilise arengu taseme. UFOloogid järgivad sama ideed, väites, et tulnukad on kõikjal, kuid jälgivad meid kaugelt.
Vabatahtlik karantiin
See on omamoodi vastupidine loomaaia hüpoteesile. Tulnukad võivad olla ohtlikud. Äärmiselt ohtlik. Seega, selle asemel, et kosmoselaevadega mööda galaktikat ringi sõita ja loota, et kõik, kellega nad kohtuvad, on ülisõbralikud, on maavälised tsivilisatsioonid ühiselt ja iseseisvalt otsustanud istuda vaikselt ja mitte tähelepanu tõmmata.
Miks mitte? Eriti Fermi paradoksi valguses oleks üsna mõistlik järeldada, et kosmos kubiseb ohtudest – olgu selleks siis marssil olev imperialistlik tsivilisatsioon või berserkerisondide sõda, mis steriliseerib kõike, mis tema teel on. Tagamaks, et keegi neid ei segaks, võivad arenenud maavälised tsivilisatsioonid ehitada Sandburgi sondide (isepaljunevate politseisondide) perimeetri, et keegi ei pääseks läbi. 
Esivaate hüpotees
Kujutage ette, mingi "esimene direktiiv" kehtib, kuid maavälised tsivilisatsioonid ripuvad meie kohal hiiglaslike haamritega ja on valmis meid maha lööma niipea, kui miski ei lähe nii, nagu nad tahavad. Sellised tulnukad on midagi sellist nagu Gort filmist The Day the Earth Stood Still, kes püüab iga hinna eest galaktika rahu säilitada. "Gorti tegemisel pole piiranguid," ütles Klaatu. "Ta võib hävitada Maa." Mis saab Gortist või teistest arenenud maavälistest tsivilisatsioonidest edasi? Võib-olla tehnoloogiline singulaarsus. võib viia (ASI) tekkeni, mis võib muutuda ohuks kogu galaktikale. Seega, et vältida selliste halbade intelligentsuste arenemist – ja anda headele intelligentsidele võimalus areneda – tõstetakse galaktiline vasar üles ja jääb signaali ootama.
Oleme lihast tehtud
Lugege lihtsalt väike osa Terry Beesoni auhinnale kandideerinud novellist.
- Need on liha.
- Liha?
- Jah. Need on valmistatud lihast.
- lihast?!
- Viga välistatud. Korjasime mitu isendit planeedi eri osadest, tõime need oma luurelaeva pardale ja testisime neid põhjalikult. Need on valmistatud täielikult lihast.
– Aga see on uskumatu! Aga raadiosignaalid? Aga sõnumid tähtedele?
– Nad kasutavad suhtlemiseks raadiolaineid, kuid ise signaale ei saada. Signaalid tulevad autodest.
– Aga kes neid masinaid ehitab? See on see, kellega vajate kontakti!
- Nad ehitavad. Sellest ma teile räägingi. Liha teeb autosid.
- Milline mõttetus! Kuidas saab lihast masinat teha? Kas sa tahad, et ma usuksin liha koos mälestuste ja tunnetega?
- Ma ei taha midagi. Ma lihtsalt ütlen teile, mis see on. Need on ainsad intelligentsed olendid kogu sektoris ja samal ajal on nad valmistatud lihast.
– Võib-olla näevad nad välja nagu Orpholeyd? Tead, see süsinikuintellekt, mis arenedes läbib lihafaasi?
- Mitte päris. Nad sünnivad lihana ja surevad lihana. Uurisime neid mitme elutsükli jooksul – mis, muide, on väga lühikesed. Kas teil on aimu, kui kaua liha elab?
- Oh, säästke mind... Olgu. Võib-olla pole need siiski täielikult liha? Noh, mäleta, kuidas need... veddileyd. Lihapea, mille sees on elektronplasma aju.
- Ei! Alguses arvasime ka nii. Kuna neil on lihast pea. Aga siis, nagu ma ütlesin, testiti kõiki. Ülevalt alla. Kõikjal on liha. Mis on väljas, mis sees.
– Aga aju?
- Oh, mul on aju, kõik on korras. Aga ka lihast tehtud.
– Kust tulevad mõtted?!
— Sa ei saa aru, eks? Mõtteid toodab aju. Liha.
– Kas lihal on mõtteid? Kas sa tahad, et ma usuksin intelligentsesse liha?
- Kurat jah! Tark liha. Liha tunnetega. Südametunnistusega. Liha, millest unistab. Kõik on puhas liha. Kas sa saad aru?
- Oh issand... Kas sa oled tõsine?
- Absoluutselt. Need on tõsiselt lihast tehtud ja viimased sada aastat on üritatud kontakti saada.
- Mida nad tahavad?
– Alustuseks rääkige... Seejärel kobage ilmselt universumis ringi, võtke ühendust teiste maailmade teadlastega ja varastage neilt andmetega ideid. Kõik nagu tavaliselt.
- Nii et me peame lihaga rääkima?
- Tegelikult. Nii öeldakse oma sõnumites: "Tere! Kas keegi on elus? Kas keegi on kodus?" - ja muud prügi.
- Nii et nad tõesti räägivad? Sõnade, ideede ja kontseptsioonide kaudu?
- Ja kuidas. Eriti ümbritseva lihaga...
– Aga sa ütlesid, et nad kasutavad raadiot!
- Jah, aga... Mida nad teie arvates teevad, et laineid blokeerida? Liha helid. Kas teate seda pritsimist, kui lööte liha lihale? Nii nad üksteist peksavad. Ja nad isegi laulavad, juhtides suruõhku läbi liha.
- Vau. Laulab liha! Seda on liiga palju... Mida te soovitate?
– Ametlikult või meie vahel?
- Ja nii ja naa.
"Ametlikult peaksime võtma kontakti, tervitama neid ja avama juurdepääsu selle sektori tundeliste olendite ja mitmest olemitest koosnevate meelte täielikule registrile – ilma meiepoolsete eelarvamuste, hirmude või soosinguta. Aga kui meie vahel oleks, siis ma kustutaksin kõik nende andmed põrgusse ja unustaksin nad igaveseks.
"Ma lootsin, et te seda ütlete."
– Meede on loomulikult sunnitud. Kuid igal asjal on piir! Kas me tõesti tahame liha tundma õppida?
– Olen sada protsenti nõus! Noh, me ütleme neile: "Tere, liha! Kuidas sul läheb?" Mis edasi? Ja kui palju planeete on nad juba asustatud?
- Ainult üks. Nad võivad reisida spetsiaalsetes metallkonteinerites, kuid ei suuda pidevalt teel elada. Lisaks, olles liha, saavad nad liikuda vaid ruumis C. See ei võimalda neil saavutada valguse kiirust – mis tähendab, et nende kontakti tekkimise tõenäosus on lihtsalt tühine. Täpsemalt lõpmatult väike.
– Niisiis, kas meil on parem teeselda, et universumis pole kedagi?
- See on kõik.
– Julm... Teisest küljest on sul õigus: kes tahab lihaga kohtamas käia? Ja need, kes testimiseks pardale võeti - kas olete kindel, et nad ei mäleta midagi?
– Kui keegi mäletab, peetakse teda ikka hulluks. Saime neile pähe ja silusime liha nii, et nad tajusid meid unenägudena.
- Liha unistab... Mõelge vaid - liha unistab meist!
– Ja siis saab kogu selle sektori kaardil märkida asustamata.
- Suurepärane! Olen täiesti nõus. Nii ametlikult kui ka meie vahel. Juhtum on suletud. Kas teisi pole? Mis on teisel pool galaktikat veel naljakat?
Simulatsiooni hüpotees
Keegi ei külastanud meid sellepärast – ja see mudel ei sisalda meie jaoks maaväliseid kaaslasi.
Kui see on tõsi, järeldub sellest mitu olulist asja. Esiteks, need bandiidid - või jumalad, olenevalt sellest, kuidas te seda vaatate - korraldasid kõik nii, et me oleme ainus tsivilisatsioon kogu galaktikas (või isegi universumis). Või pole tõelist universumit lihtsalt olemas; siit tundub meile, et maailm on tohutu, kuid see on simuleeritud mull. Kui puu langeb metsas, kuid keegi ei kuule selle kukkumise häält, kas see teeb häält?
Teine kummaline võimalus on see, et seda simulatsiooni juhib inimesejärgne tsivilisatsioon, kes otsib vastust Fermi paradoksile või mõnele muule kummalisele küsimusele. Võib-olla käivitavad nad erinevaid hüpoteese testides (isegi ennetavalt teatud toimingu võimalikkust arvestades) miljard erinevat simulaatorit, püüdes kindlaks teha, milliseid valikuid nad vajavad.
Vaikus eetris
See teooria sarnaneb karantiini hüpoteesiga, kuid pole nii paranoiline. Mitte nii palju, aga paranoiline. Täiesti võimalik, et kõik kuulavad meid, aga keegi ei ürita suhelda. Ja seda väga headel põhjustel.
David Brin viitab sellele, et Active SETI praktika sarnaneb karjumisega džunglis (Aktiivne SETI on suure võimsusega raadiosignaalide tahtlik edastamine võimalike eluga tähesüsteemide suunas). Michael Michaud tunneb samamoodi: „Olgem ausad, Active SETI ei ole teaduslik uuring. See on teadlik katse kutsuda esile reaktsioon võõras tsivilisatsioonis, mille võimalused, kavatsused ja kaugus meist on meile teadmata. See on poliitiline probleem." Peamine mure on see, et võime enneaegset tähelepanu äratada. Võib-olla lõpetame ühel päeval kõik katsed tulnukatega suhelda. Aga mis siis, kui iga kosmose tsivilisatsioon läbiks täpselt sama redeli? See tähendab, et eetris on vaikus.
Võib-olla võib isegi saate kuulamine olla ohtlik: kus on garantii, et SETI ei tõmba süvakosmosest alla pahatahtlikku viirust?
Kõik tulnukad on kodukehad
See valik pole nii kummaline, kuivõrd võimalik. Arenenud maavälised olendid võivad Kardaševi skaalal II tüüpi tsivilisatsiooni jõudes kaotada kõik galaktilised ambitsioonid. Niipea, kui ehitatakse Dysoni kera või midagi sellist, hakkavad meile tundmatud tulnukad meile tundmatuid lõbutsema. Massiivsed superarvutid suudavad simuleerida universumeid universumites ja elutsükleid elutsüklite sees. Ülejäänud universum tundub igav ja tühi. Ruum muutub tahavaatepeegliks.
Me ei oska märke lugeda
On täiesti võimalik, et maaväliste tsivilisatsioonide signaalid ja märgid on meie ümber, kuid me lihtsalt ei näe neid. Kas oleme liiga rumalad, et neid märgata, või vajame lisatehnoloogiat. Praeguse SETI lähenemisviisi kohaselt peame kuulama raadiosignatuuri. Kuid meist palju arenenumad tsivilisatsioonid võivad kasutada täiesti teistsugust tehnoloogiat. Nad võivad signaali anda näiteks laseritega. Laserid on suurepärased, kuna need on tihedalt fokuseeritud kiired, millel on suurepärane teabeedastusvõime. Nad võivad tungida ka tolmusesse tähtedevahelisse keskkonda.
Või võivad maavälised tsivilisatsioonid kasutada "kõnekaarte" otsetuvastusmeetodite abil (st ehitada oma tähe ümber orbiidil massiivseid ideaalseid geomeetrilisi struktuure, nagu kolmnurk või ruut).
Stephen Webb juhtis tähelepanu sellele, et elektromagnetilistel signaalidel, gravitatsioonisignaalidel, elementaarosakeste signaalidel, tahhüonidel ja muul, mida me pole veel avastanud, on teatud potentsiaal. Võib-olla on raadio olemas, kuid me ei tea, millisele sagedusele häälestada (elektromagnetiline spekter on äärmiselt lai). Võime lõpuks leida sõnumeid sealt, kus me neid kõige vähem ootasime – isegi oma DNA-koodist. 
Nad kõik on galaktika serval
Selle huvitava Fermi paradoksi lahenduse pakkusid välja Milan Cirkovic ja Robert Bradbury.
"Usume, et galaktika ketta välimised piirkonnad on SETI täpsemate otsingute jaoks kõige tõenäolisemad asukohad," kirjutasid nad. Asi on selles, et keerukad intelligentsed kogukonnad kipuvad rändama üle galaktika väljapoole, kui nende teabetöötlusvõimalused suurenevad. Miks? Sest masinapõhistel tsivilisatsioonidel on oma võimsate superarvutitega tõsiseid probleeme soojuse eemaldamisega. Nad peavad telkima kuskil, kus on lahe. Ja galaktika välisserv oleks korras.
Lisaks võivad singulaarsusjärgsed maavälised tsivilisatsioonid elada ka mujal kui need, kus elab lihapõhine elu. Seega ei ole arenenud tsivilisatsioonid huvitatud bioloogiliste olenditega asustatud elamiskõlblike tsoonide uurimisest. Võib-olla otsime valest kohast. Stephen Wolfram ütles kord, et ühel päeval on võimalik arvutada ilma soojust tekitamata, nii et see Fermi paradoksi selgitus tema jaoks ei töötaks.
Suunatud panspermia
Võib-olla ei saa me maaväliste tsivilisatsioonidega ühendust võtta, sest me ise oleme nad. Või olid meie esivanemad nemad. Selle teooria kohaselt, mille pakkus esmakordselt välja Francis Crick, külvavad tulnukad elusädemeid teistele planeetidele (saates näiteks eoseid potentsiaalselt viljakatele planeetidele) ja liiguvad seejärel edasi. Igavesti. Või võivad nad kunagi tagasi tulla.
See idee on ulmeringkondades üsna populaarne.
Boonus. Faasi ülemineku hüpotees
See hüpotees sarnaneb "haruldase maa" hüpoteesiga, kuid eeldab, et universum alles areneb ja muutub. Tingimused arenenud intelligentsuse säilitamiseks tekkisid alles hiljuti. Kosmoloog James Annis nimetab seda universumi faasisiirde mudeliks – omamoodi astrofüüsikaliseks seletuseks suure kosmilise vaikuse paradoksile.
Annise sõnul on võimalikuks regulatiivseks mehhanismiks, mis seda kõike seletada võiks, gammakiirguse pursete sagedus – ülikatastroofilised sündmused, mis sõna otseses mõttes steriliseerivad suuri galaktika alasid.
"Eeldades, et need on kogu galaktika maapealsele elule surmavad, oleks vaja ainult ühte mehhanismi, et takistada intelligentsuse suurenemist teatud hetkel, aeg-ajalt." Teisisõnu, gammakiirguse pursked toimuvad liiga sageli ja intelligentne elu sureb enne, kui tal avaneb võimalus galaktikate vahel liikuda. Kuid kuna gammakiirguse pursete sagedus aja jooksul langeb, võib see muutuda.
"Galaktikas toimub praegu faasiüleminek tasakaaluolekust, kus intelligentsust pole, teise olekusse, mis on täis intelligentset elu," ütles Annis.
Ja siis saab kõik korda.
Põhineb Gizmodo materjalidel
Kosmoloogias on universumi lõplikkuse või lõpmatuse küsimus väga oluline:
kui Universum on lõplik, siis, nagu näitas Friedman, ei saa see olla statsionaarses olekus ja peab kas paisuma või kokku tõmbuma;
kui Universum on lõpmatu, kaotavad kõik oletused selle kokkusurumise või paisumise kohta igasuguse tähenduse.
On teada, et nn kosmoloogilised paradoksid esitati vastuväidetena lõpmatu universumi olemasolu võimalikkusele, lõpmatu selles mõttes, et ei selle suurus, eksisteerimise aeg ega selles sisalduva aine mass. saab väljendada mis tahes, ükskõik kui suurte numbritega. Vaatame, kui põhjendatuks need vastuväited osutuvad.
TAU kosmoloogilised paradoksid on olemus ja uurimus
Teatavasti on peamised vastuväited ajas ja ruumis lõpmatu Universumi olemasolu võimalikkusele järgmised.
1. VlV 1744 Šveitsi astronoom J. F. Chezot oli esimene, kes kahtles lõpmatu universumi idee õigsuses: kui tähtede arv universumis on lõpmatu, siis miks ei sädele kogu taevas nagu ühe tähe pind. ? Miks on taevas tume? Miks eraldavad tähed tumedad ruumid? Arvatakse, et sama vastulause lõpmatu universumi mudelile esitas 1823. aastal saksa filosoof G. Olbers. Albersi vastuargument oli, et kaugetelt tähtedelt meile tulev valgus peaks olema nõrgenenud, kuna see neeldub oma teel. Kuid sel juhul peaks see aine ise kuumenema ja särama eredalt nagu tähed." . Nii see aga tegelikult on! Kaasaegsete ideede kohaselt ei ole vaakum "lisasi", vaid on "lisasi", millel on väga reaalsed füüsikalised omadused. Miks siis mitte eeldada, et valgus interakteerub selle “asjaga” nii, et iga valguse footon selles “asjas” liikudes kaotab energiat võrdeliselt läbitava vahemaaga, mille tulemusena footoni kiirgus nihkub spektri punane osa. Loomulikult kaasneb footoni energia neeldumisega vaakumis vaakumi temperatuuri tõus, mille tulemusena muutub vaakum sekundaarse kiirguse allikaks, mida võib nimetada taustkiirguseks. Kui kaugus Maast kiirgava objektini tAU täht, galaktika tAU saavutab teatud piirväärtuse, saab sellelt objektilt lähtuv kiirgus nii suure punase nihke, et sulandub vaakumi taustkiirgusega. Seetõttu, kuigi tähtede arv lõpmatus Universumis on lõpmatu, näeb vaatleja end Maast ja üldiselt igast universumi punktist vaadeldavate tähtede arv, loomulikult igas ruumipunktis, justkui keskpunktis. universumist, kust vaadeldakse teatud piiratud arvu tähti (galaktikaid). Samal ajal sädeleb kogu taevas taustkiirguse sagedusel nagu üksiku tähe pind, mida ka tegelikult vaadeldakse.
2. 1850. aastal Saksa füüsik R. Clausius Vl.. jõudis järeldusele, et looduses läheb soojus soojalt kehalt külma.. Universumi olek peab järjest enam muutuma mingis suunas.. Need ideed töötas välja inglise füüsik William Thomson, mille kohaselt kõik füüsikalised protsessid universumis kaasnevad valguse energia muundamisega soojuseks." Järelikult seisab universum silmitsi "termilise surmaga", mistõttu on Universumi lõputu eksisteerimine ajas võimatu. Tegelikkuses see nii ei ole. Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt muutub aine tähtedes toimuvate termotuumaprotsesside tulemusel valgusenergiaks ja soojuseks. "Soojussurm" saabub niipea, kui kogu universumi aine "põleb" termotuumareaktsioonides. Ilmselgelt on lõpmatus Universumis ka ainevarud lõpmatud, seetõttu “põleb” kogu universumi aine lõpmatult pika aja jooksul. "Soojussurm" ähvardab pigem piiratud universumit, kuna ainevarud selles on piiratud. Kuid isegi lõpliku universumi puhul ei ole selle “termiline surm” kohustuslik. Newton ütles ka midagi sellist: "Loodus armastab muutusi." Miks ei võiks olla mõned erinevates transformatsioonides, mille käigus aine muutub valguseks ja valgus aineks? Praegu on sellised muundumised hästi teada: ühelt poolt muutub termotuumareaktsioonide tulemusena valguseks aine, teiselt poolt footonid, s.o. valgus muutub teatud tingimustel kaheks täiesti materiaalseks osakeseks - elektroniks ja positroniks. Seega toimub looduses aine ja energia ringlus, mis välistab universumis “termilise surma”.
3. 1895. aastal Saksa astronoom H. Seliger Vl.. jõudis järeldusele, et idee lõpliku tihedusega ainega täidetud lõpmatust ruumist ei ühildu Newtoni gravitatsiooniseadusega. Kui lõpmatus ruumis pole aine tihedus lõpmata väike, aga iga kaks osakest Newtoni seaduse järgi tõmbuvad vastastikku, siis oleks igale kehale mõjuv gravitatsioonijõud lõpmatult suur ja selle mõjul saaksid kehad lõpmatult suure kiirenduse.
Nagu näiteks I.D. Novikov aastal selgitas, on gravitatsiooniparadoksi olemus järgmine. Oletame, et Universum on keskmiselt ühtlaselt täidetud taevakehadega, nii et aine keskmine tihedus väga suurtes ruumimahtudes on sama. Proovime vastavalt Newtoni seadusele välja arvutada, milline kogu Universumi lõpmatu aine tekitatud gravitatsioonijõud mõjub suvalisse ruumipunkti paigutatud kehale (näiteks galaktikale). Oletame esmalt, et Universum on tühi. Asetame suvalisesse ruumipunkti katsekeha A. Ümbritseme selle tihedusega ainega, mis täidab raadiusega R kuuli nii, et keha A on kuuli keskpunktis. Ilma igasuguste arvutusteta on selge, et sümmeetria tõttu tasakaalustab kuuli kõigi aineosakeste gravitatsioon selle keskel üksteist ja tekkiv jõud on null, s.t. kehale A ei mõju jõud. Lisame nüüd järjest rohkem sama tihedusega sfäärilisi ainekihte.. sfäärilised ainekihid ei tekita siseõõnes gravitatsioonijõude ja nende kihtide lisamine ei muuda midagi, st. nagu varemgi, on resultantne gravitatsioonijõud A jaoks null. Kihtide lisamise protsessi jätkates jõuame lõpuks lõpmatusse, ühtlaselt ainega täidetud universumisse, milles A-le mõjuv gravitatsioonijõud on null.
Arutluskäiku saab aga läbi viia erinevalt. Võtame jälle homogeense palli raadiusega R tühjas universumis. Asetagem oma keha mitte selle samasuguse ainetihedusega palli keskele kui varem, vaid selle servale. Nüüd on kehale A mõjuv gravitatsioonijõud Newtoni seaduse järgi võrdne
kus M on kuuli mass; m on katsekeha A mass.
Nüüd lisame pallile sfäärilised ainekihid. Kui sellele kuulile on lisatud sfääriline kest, ei lisa see endasse gravitatsioonijõude. Järelikult kehale A mõjuv gravitatsioonijõud ei muutu ja on endiselt võrdne F-ga.
Jätkame sama tihedusega aine sfääriliste kestade lisamise protsessi. F jõud jääb muutumatuks. Piirväärtuses saame taas universumi, mis on täidetud sama tihedusega homogeense ainega. Nüüd aga mõjub kehale A jõud F. Ilmselgelt on olenevalt algse kuuli valikust võimalik saada jõud F pärast üleminekut ühtlaselt ainega täidetud universumisse. Seda mitmetähenduslikkust nimetatakse gravitatsiooniparadoksiks... Newtoni teooria ei võimalda üheselt arvutada gravitatsioonijõude lõpmatus universumis ilma täiendavate eeldusteta. Ainult Einsteini teooria võimaldab meil neid jõude ilma igasuguste vastuoludeta arvutada.
Vastuolud kaovad aga kohe, kui meenutame, et lõpmatu universumi TAU ei ole sama, mis väga suur:
lõpmatus Universumis, ükskõik kui palju ainekihte me pallile lisame, jääb sellest väljapoole lõpmatult palju ainet;
lõpmatus universumis saab ükskõik kui suure raadiusega kuuli, mille pinnal on katsekeha, alati ümbritseda veelgi suurema raadiusega sfääriga nii, et nii kuul kui ka katsekeha selle pinnal on selle uue sfääri sees, mis on täidetud sama tihedusega ainega, nagu palli sees; sel juhul on katsekehale kuuli küljelt mõjuvate gravitatsioonijõudude suurus võrdne nulliga.
Seega olenemata sellest, kui palju me kuuli raadiust suurendame ja kui palju ainekihte lisame, on lõpmatus ühtlaselt ainega täidetud universumis katsekehale mõjuvate gravitatsioonijõudude suurus alati võrdne nulliga. . Teisisõnu, kogu Universumi aine poolt tekitatud gravitatsioonijõudude suurus on mis tahes punktis null. Kui aga väljaspool sfääri, mille pinnal katsekeha asub, pole ainet, s.o. kui selle kuuli sisse on koondunud kogu Universumi aine, siis mõjub selle keha pinnal lebavale katsekehale gravitatsioonijõud, mis on võrdeline kuulis sisalduva aine massiga. Selle jõu mõjul tõmbub katsekeha ja üldiselt kõik kuuli aine välimised kihid oma keskmesse – lõplike mõõtmetega pall, mis on ühtlaselt täidetud ainega, surutakse gravitatsiooni mõjul paratamatult kokku. jõud. See järeldus tuleneb nii Newtoni universaalse gravitatsiooni seadusest kui ka Einsteini üldisest relatiivsusteooriast: Piiratud mõõtmetega universumit ei saa eksisteerida, kuna gravitatsioonijõudude mõjul peab selle aine pidevalt kokku tõmbuma universumi keskpunkti suunas.
VlNewton mõistis, et tema gravitatsiooniteooria järgi peaksid tähed teineteise poole tõmbuma ja seetõttu näib.. langema üksteisele, lähenedes mingil hetkel.. Newton ütles, et see on nii (edaspidi rõhutavad seda me tAU V.P .) peaks tõepoolest nii olema, kui meil oleks ainult piiratud arv tähti ruumi piiratud piirkonnas. Aga.. kui tähtede arv on lõpmatu ja need on lõpmatus ruumis enam-vähem ühtlaselt jaotunud, siis seda ei juhtu kunagi, sest pole keskpunkti, kuhu nad peaksid langema. See arutluskäik on näide sellest, kui lihtne on lõpmatusest rääkides hätta sattuda. Lõpmatus universumis võib keskpunktiks pidada mis tahes punkti, kuna selle mõlemal küljel on tähtede arv lõpmatu. (Siis saab tAU V.P.) .. võtta lõplik süsteem, milles kõik tähed langevad üksteise peale, kaldudes keskele, ja vaadake, millised muutused juhtuvad, kui lisate üha rohkem tähti, mis jagunevad ligikaudu ühtlaselt väljaspool vaadeldavat piirkonda . Ükskõik kui palju tähti me lisame, kipuvad need alati keskele." Seega, et mitte hätta sattuda, peame valima lõpmatust universumist teatud lõpliku piirkonna, veenduma, et sellises lõplikus piirkonnas langevad tähed selle piirkonna keskpunkti poole ja seejärel laiendama seda järeldust lõpmatule universumile. ja kuulutada, et sellise universumi olemasolu on võimatu. Siin on näide sellest, kuidas Vl.. kantakse üle universumisse kui tervikusse..B" kui midagi absoluutset, sellist seisundit.. millele.. ainult osa ainestB saab alluda" (F. Engels. Anti- Dühring), näiteks üks täht või tähtede kogum. Tegelikult, kuna lõpmatus universumis võib mis tahes punkti pidada keskmeks, on selliste punktide arv lõpmatu. Millises suunas sellest lõpmatust arvust punktidest tähed liiguvad? Ja veel üks asi: isegi kui selline punkt äkki avastatakse, liigub selle punkti suunas lõpmatu aja jooksul lõpmatu arv tähti ja kogu lõpmatu universumi kokkusurumine selles punktis toimub samuti lõpmatu aja jooksul. , st. mitte kunagi. See on teine asi, kui universum on piiratud. Sellises universumis on üksainus punkt, mis on universumi keskpunkt - see on punkt, millest algas universumi paisumine ja kuhu kogu universumi aine taas koondub, kui selle paisumine asendatakse kokkusurumisega. . Seega on tegemist lõpliku Universumiga, st. Universum, mille mõõtmeid igal ajahetkel ja sinna koondunud aine hulka saab väljendada mingite lõplike arvudega, on määratud kokkutõmbumisele. Olles kokkusurutud olekus, ei suuda universum kunagi sellest olekust väljuda ilma mingisuguse välise mõjuta. Kuna aga väljaspool Universumit pole mateeriat, ruumi ega aega, saab Universumi paisumise ainsaks põhjuseks olla tegu, mis väljendub sõnades VlDa tuleb valgus!B.“ Nagu F. Engels kunagi kirjutas: “Me võime keerutada ja keerata, kuidas tahame, aga... me pöördume iga kord uuesti tagasi... Jumala sõrme juurde” (F. Engels. Anti-Dühring). Jumala sõrm ei saa aga olla teadusliku uurimise objekt.
Järeldus
Niinimetatud kosmoloogiliste paradokside analüüs võimaldab järeldada järgmist.
1. Maailmaruum ei ole tühi, vaid on täidetud mingi meediumiga, nimetame seda meediumit eetriks või füüsiliseks vaakumiks. Selles keskkonnas liikudes kaotavad footonid energiat võrdeliselt läbitava ja läbitava vahemaaga, mille tulemusena nihkub footonite emissioon spektri punasesse ossa. Footonitega interaktsiooni tulemusena tõuseb vaakumi või eetri temperatuur mitu kraadi üle absoluutse nulli, mille tulemusena muutub vaakum tema absoluutsele temperatuurile vastava sekundaarse kiirguse allikaks, mida ka tegelikult vaadeldakse. Selle kiirguse sagedusel, mis on tegelikult vaakumi taustkiirgus, osutub kogu taevas ühtviisi heledaks, nagu eeldas J. F. Chaizeau.
2. Vastupidiselt R. Clausiuse oletusele ei ähvarda “termiline surm” lõpmatut Universumit, kuhu kuulub lõpmatu hulk ainet, mis võib lõpmata pika aja jooksul muutuda soojuseks, s.t. mitte kunagi. "Soojussurm" ähvardab piiratud universumit, mis sisaldab piiratud koguses ainet, mida saab piiratud aja jooksul muuta soojuseks. Seetõttu osutubki lõpliku universumi olemasolu võimatuks.
3. Lõpmatus universumis, mille mõõtmeid ei saa väljendada ühegi, ükskõik kui suure arvuga, mis on ühtlaselt täidetud ainega nullist erineva tihedusega, on universumi mis tahes punktis mõjuvate gravitatsioonijõudude suurus võrdne. nullini – see on lõpmatu universumi tõeline gravitatsiooniparadoks. Gravitatsioonijõudude võrdsus nulliga ühtlaselt ainega täidetud lõpmatu universumi punktis tähendab, et ruum sellises universumis on kõikjal eukleidiline.
Piiratud Universumis, s.o. Universumis, mille mõõtmeid on võimalik väljendada mõningate, ehkki väga suurte arvudega, mõjub universumi serval asuvale katsekehale tõmbejõud, mis on võrdeline selles sisalduva aine massiga. mida see keha kaldub Universumi keskpunkti - lõplik Universum, mille aine on kogu piiratud ruumala ulatuses ühtlaselt jaotunud, on määratud kokkusurumisele, mis ei anna kunagi teed paisumisele ilma mingisuguse välise mõjuta.
Seega kõik vastuväited või paradoksid, mis arvatakse olevat suunatud ajas ja ruumis lõpmatu Universumi olemasolu võimalikkuse vastu, on tegelikult suunatud lõpliku Universumi olemasolu võimalikkuse vastu. Tegelikkuses on Universum lõpmatu nii ruumis kui ajas; lõpmatu selles mõttes, et ei Universumi suurust, selles sisalduva aine hulka ega selle eluiga ei saa väljendada ühegi, ükskõik kui suure arvuga – lõpmatus, see on lõpmatus. Lõpmatu universum ei tekkinud kunagi mingi “materiaalse” objekti äkilise ja seletamatu paisumise ja edasiarendamise tulemusena ega ka jumaliku loomise tulemusena.
Siiski tuleb eeldada, et ülaltoodud argumendid tunduvad Suure Paugu teooria pooldajatele täiesti ebaveenvad. Kuulsa teadlase H. Alven Vl sõnul on, mida vähem on teaduslikke tõendeid, seda fanaatilisemaks muutub usk sellesse müüti. Näib, et praeguses intellektuaalses kliimas on Suure Paugu kosmoloogia suur eelis see, et see solvab tervet mõistust: credo, quia absurdum (tsit. aastal). Kahjuks on fanaatiline usk ühte või teise teooriasse juba mõnda aega olnud traditsioon: mida rohkem ilmneb tõendeid selliste teooriate teaduslikust vastuolust, seda fanaatilisemaks muutub usk nende absoluutsesse eksimatusse.
Omal ajal kuulsa kirikureformaatori Lutheriga polemiseerides kirjutas Rotterdami Erasmus: "Siin, ma tean, hüüavad mõned kõrvad kinni hoides kindlasti: "Erasmus julges Lutheriga võidelda!" See tähendab, kärbes elevandiga. . Kui keegi tahab seda minu nõdrameelsuse või teadmatuse arvele panna, siis ma ei vaidle temaga vaid isegi siis, kui nõdrameelsetel lastakse kasvõi õppimise pärast vaielda nendega, kellele Jumal on rikkamaks andnud. Võib-olla minu arvamus petab mind; seetõttu tahan olla vestluskaaslane, mitte kohtunik, uurija, mitte asutaja; Olen valmis õppima kõigilt, kes pakuvad midagi õigemat ja usaldusväärsemat. Kui lugeja näeb, et minu essee varustus on võrdne vastaspoole omaga, siis ta ise kaalub ja hindab, mis on tähtsam: kõik valgustatud inimesed..., kõik ülikoolid..., või selle või teise inimese eraarvamus... Ma tean, et elus juhtub tihti nii, et suurem osa võidab parimaid. Ma tean, et tõe uurides ei tee kunagi paha lisada varem tehtule oma usinust.»
Nende sõnadega lõpetame oma lühikese uurimuse.
Klimishin I.A. Relativistlik astronoomia. M.: Nauka, 1983.
Hawking S. Suurest paugust mustade aukudeni. M.: Mir, 1990.
Novikov I.D. Universumi evolutsioon. M.: Nauka, 1983.
Ginzburg V.L. Füüsikast ja astrofüüsikast. Artiklid ja sõnavõtud. M.: Nauka, 1985.
Nad vaatavad seda koos.
“Täiesti tähti on avanenud kuristik;
Tähtedel pole numbrit, kuristiku põhi.
M. V. Lomonosov, "Õhtune mõtisklus Jumala Majesteedist..."
Sellest särava Lomonosovi oodist pärit stroofist on saanud kuulsaim kogu suure teadlase, poeedi ja filosoofi loominguline pärand. Selle filosoofilise teose kirjutamine pärineb 1747. aastast. Märgime vaid, et sellest ajast peale pole teaduslik mõte otsustanud universumi lõpmatuse tõlgendamise üle, jättes Lomonossovi hüpoteesi universumi lõpmatuse kohta tõestamata.
Sellest ajast peale on tekkinud terve fundamentaalteaduse haru, kosmoloogia. Kuid ta ei suuda sellele igavesele küsimusele veel vastata; pealegi, mida rohkem teavet meil on, seda enam kerkivad meie ees lahendamatud paradoksid. Universumi lõpmatuse teaduslikku kontseptsiooni väljendatakse selles mõttes, et selle mõõtmeid, eluiga, universaalsetes ruumalades sisalduvat aine massi ei saa väljendada mis tahes suurusega lõplike arvväärtustega. Sellise ruumi lõpmatuse mõistmise loogika teeb järgmised kaks kokkusobimatut loogilist järeldust:
Friedmani teooria kohaselt ei saa lõplik universum olla paigal ja peab kas paisuma või kokku tõmbuma;
Universumi paisumise või kokkutõmbumise kontseptsioon selle lõpmatuse korral ei ole mõttekas, kuna paisuv lõpmatus on võrdne kahanevaga ja universumi tekkimine Suure Paugu hetkel ühe neutroni ruumalast piiratud, ehkki meelevaldselt suure massiga lükkab ümber selle lõpmatus massi, suuruse ja eksisteerimisaja poolest.
On teada, et universumi paisumise protsess on eksperimentaalselt tõestatud, tuginedes lähimate tähesüsteemide kauguste mõõtmise katsetele radarimeetodil. Samuti on tõestatud, et oli hetk, mil ruum tekkis Suure Paugu tagajärjel. Kindlasti on teada, et aeg on vektormõiste ja sellel puudub vastupidine suund. Järelikult kuni selle hetkeni aega ei eksisteerinud ja nagu Einsteini teooriast järeldub, ei saa ruum ja aeg eksisteerida ilma üksteiseta. See tähendab, et oli hetk, mil ruumi polnud. Enamiku teadlaste - kosmoloogide jaoks on see paradoks aluseks, et väita Jumala või muu kõrgeima jõu puudumist, mis oli tõukejõuks universumi tekkeks. Ja ometi jätkem endale lootus see paradoks lahendada, sest meie arusaam põhjuse-tagajärje suhetest ja seega kogu filosoofiast kannatab eelarvamuste all. Lomonosovi geenius seisneb selles, et ta ühendas oma oodis teaduse, filosoofia ja jumaliku printsiibi, luues pretsedendi ette näha isegi mitte tulevikku ennast, vaid teaduslikku ettekujutust universumist selles tulevikus.