Universumin paradoksit: massa yllättää edelleen fyysikot. maailmojen akseli tai universumin paradoksit Lentävän nuolen paradoksi

Paradokseja löytyy kaikkialta, ekologiasta geometriaan ja logiikasta kemiaan. Jopa tietokone, jolla luet artikkelia, on täynnä paradokseja. Tässä on kymmenen selitystä omituisille paradokseille. Jotkut niistä ovat niin outoja, että on vaikea heti ymmärtää, mistä on kyse...

1. Banach-Tarskin paradoksi

Kuvittele, että pidät palloa käsissäsi. Kuvittele nyt, että alat repiä tätä palloa paloiksi, ja palaset voivat olla minkä tahansa muotoisia. Liitä sitten palat yhteen niin, että saat kaksi palloa yhden sijasta. Kuinka suuria nämä pallot ovat verrattuna alkuperäiseen palloon?
Joukkoteorian mukaan tuloksena olevat kaksi palloa ovat samankokoisia ja -muotoisia kuin alkuperäinen pallo. Lisäksi, jos otamme huomioon, että palloilla on erilaiset tilavuudet, niin mikä tahansa palloista voidaan muuttaa toisen mukaan. Tämä viittaa siihen, että herne voidaan jakaa auringon kokoisiksi palloiksi.
Temppu paradoksiin on, että voit rikkoa pallot minkä tahansa muotoisiksi paloiksi. Käytännössä tämä on mahdotonta tehdä - materiaalin rakenne ja viime kädessä atomien koko asettavat joitain rajoituksia.
Jotta pallo olisi todella mahdollista murtaa haluamallasi tavalla, sen täytyy sisältää ääretön määrä käytettävissä olevia nollaulotteisia pisteitä. Silloin tällaisten pisteiden pallo on äärettömän tiheä, ja kun rikot sen, kappaleiden muodot voivat osoittautua niin monimutkaisiksi, että niillä ei ole tiettyä tilavuutta. Ja voit koota nämä kappaleet, joista jokainen sisältää äärettömän määrän pisteitä, uudeksi palloksi minkä kokoiseksi tahansa. Uusi pallo tehdään edelleen äärettömästä pisteestä, ja molemmat pallot ovat yhtä äärettömän tiheitä.
Jos yrität toteuttaa idean käytännössä, mikään ei toimi. Mutta kaikki toimii upeasti matemaattisten pallojen - äärettömästi jaettavien numeeristen joukkojen kanssa kolmiulotteisessa avaruudessa. Ratkaistua paradoksia kutsutaan Banach-Tarskin teoreemaksi ja sillä on valtava rooli matemaattisessa joukkoteoriassa.

2. Peton paradoksi

On selvää, että valaat ovat paljon suurempia kuin me, mikä tarkoittaa, että heidän kehossaan on paljon enemmän soluja. Ja jokainen kehon solu voi teoriassa tulla pahanlaatuiseksi. Siksi valaat saavat paljon todennäköisemmin syöpään kuin ihmiset, eikö niin?
Ei tällä tavalla. Oxfordin professori Richard Peton mukaan nimetty Peton paradoksi toteaa, että eläimen koon ja syövän välillä ei ole korrelaatiota. Ihmisillä ja valailla on suunnilleen sama mahdollisuus saada syöpä, mutta joillakin pienillä hiirillä on paljon suurempi mahdollisuus.
Jotkut biologit uskovat, että korrelaation puute Peton paradoksissa voidaan selittää sillä, että suuret eläimet pystyvät paremmin vastustamaan kasvaimia: mekanismi, joka estää solujen mutatoitumisen jakautumisprosessin aikana.

3. Nykyajan ongelma

Jotta jokin olisi fyysisesti olemassa, sen on oltava läsnä maailmassamme jonkin aikaa. Ei voi olla objektia ilman pituutta, leveyttä ja korkeutta, eikä esinettä ilman "kestoa" - "välitöntä" objektia, eli sellaista, jota ei ole olemassa ainakin jonkin aikaa, ei ole olemassa ollenkaan .
Universaalin nihilismin mukaan menneisyys ja tulevaisuus eivät vie aikaa nykyisyydessä. Lisäksi on mahdotonta kvantifioida kestoa, jota kutsumme "nykyaikaksi": mikä tahansa aika, jota kutsutte "nykyiseksi ajaksi", voidaan jakaa osiin - menneisyyteen, nykyisyyteen ja tulevaisuuteen.
Jos nykyisyys kestää esimerkiksi sekunnin, tämä toinen voidaan jakaa kolmeen osaan: ensimmäinen osa on menneisyyttä, toinen - nykyisyys, kolmas - tulevaisuus. Sekunnin kolmasosa, jota nyt kutsumme nykyisyydeksi, voidaan myös jakaa kolmeen osaan. Ymmärrät varmasti jo idean - voit jatkaa näin loputtomasti.
Näin ollen nykyhetkeä ei todellakaan ole olemassa, koska se ei jatku ajan kuluessa. Universaali nihilismi käyttää tätä argumenttia todistaakseen, ettei mitään ole olemassa.

4. Moravecin paradoksi

Mikä on todennäköisyys, että satunnaisluku alkaa numerolla "1"? Tai numerosta "3"? Tai "7":llä? Jos tiedät vähän todennäköisyysteoriasta, voit arvata, että todennäköisyys on yksi yhdeksästä eli noin 11%.
Jos katsot todellisia lukuja, huomaat, että "9" esiintyy paljon harvemmin kuin 11 prosentissa tapauksista. Lisäksi odotettua vähemmän numeroita alkaa 8:lla, mutta huikeat 30 % numeroista alkaa 1:llä. Tämä paradoksaalinen kuvio näkyy kaikenlaisissa tosielämän tapauksissa väestön koosta osakekursseihin ja jokien pituuteen.
Fyysikko Frank Benford huomasi tämän ilmiön ensimmäisen kerran vuonna 1938. Hän havaitsi, että ensimmäisenä ilmestyvän numeron taajuus putosi, kun numero kasvoi yhdestä yhdeksään. Toisin sanoen "1" näkyy ensimmäisenä numerona noin 30,1% ajasta, "2" näkyy noin 17,6% ajasta, "3" näkyy noin 12,5% ajasta ja niin edelleen, kunnes "9" tulee näkyviin. ensimmäisenä numerona vain 4,6 prosentissa tapauksista.
Ymmärtääksesi tämän, kuvittele, että numeroitat arpajaiset peräkkäin. Kun numeroitat lippusi yhdestä yhdeksään, on 11,1 %:n mahdollisuus, että mikä tahansa numero on ykkönen. Kun lisäät lipun numeron 10, "1" alkavan satunnaisluvun mahdollisuus kasvaa 18,2 prosenttiin. Lisäät liput 11–19, ja todennäköisyys, että lipun numero alkaa "1":llä, kasvaa edelleen saavuttaen 58 %:n. Nyt lisäät lippunumeron 20 ja jatkat lippujen numerointia. Mahdollisuus, että luku alkaa "2":lla, kasvaa, ja todennäköisyys, että numero alkaa "1":llä, pienenee hitaasti.
Benfordin laki ei päde kaikkiin lukujakauman tapauksiin. Esimerkiksi lukujoukot, joiden alue on rajoitettu (ihmisen pituus tai paino), eivät kuulu lain piiriin. Se ei myöskään toimi sarjoilla, joissa on vain yksi tai kaksi tilausta.
Laki koskee kuitenkin monenlaisia ​​tietoja. Tämän seurauksena viranomaiset voivat käyttää lakia petosten havaitsemiseen: kun annetut tiedot eivät noudata Benfordin lakia, viranomaiset voivat päätellä, että joku on väärentänyt tiedot.

6. C-paradoksi

Geenit sisältävät kaiken organismin luomiseen ja selviytymiseen tarvittavan tiedon. On sanomattakin selvää, että monimutkaisilla organismeilla pitäisi olla monimutkaisimmat genomit, mutta tämä ei ole totta.
Yksisoluisilla ameeboilla on 100 kertaa suuremmat genomit kuin ihmisillä; itse asiassa niillä on ehkä suurimmat tunnetut genomit. Ja lajeissa, jotka ovat hyvin samankaltaisia ​​keskenään, genomi voi poiketa radikaalisti. Tämä omituisuus tunnetaan C-paradoksina.
Mielenkiintoinen johtopäätös C-paradoksista on, että genomi voi olla suurempi kuin on tarpeen. Jos kaikkia ihmisen DNA:n genomeja käytettäisiin, mutaatioiden määrä sukupolvea kohti olisi uskomattoman korkea.
Monien monimutkaisten eläinten, kuten ihmisten ja kädellisten, genomit sisältävät DNA:ta, joka ei koodaa mitään. Tämä valtava määrä käyttämätöntä DNA:ta, joka vaihtelee suuresti olennosta toiseen, näyttää olevan riippuvainen mistään, mikä luo C-paradoksin.

7. Kuolematon muurahainen köydellä

Kuvittele muurahainen, joka ryömii pitkin metrin pituista kumiköyttä nopeudella sentin sekunnissa. Kuvittele myös, että köysi venyy yhden kilometrin sekunnissa. Pääseekö muurahainen koskaan loppuun?
Vaikuttaa loogiselta, että normaali muurahainen ei pysty tähän, koska sen liikenopeus on paljon pienempi kuin köyden venymisnopeus. Kuitenkin muurahainen saavuttaa lopulta vastakkaisen pään.
Kun muurahainen ei ole edes alkanut liikkua, 100% köydestä on sen edessä. Sekunnin kuluttua köydestä tuli paljon suurempi, mutta muurahainen käveli myös jonkin matkan, ja jos lasket sen prosentteina, niin matka, joka sen täytyy kulkea, on pienentynyt - se on jo alle 100%, vaikkakaan ei paljon.
Vaikka köysi venyy jatkuvasti, myös muurahaisen kulkema pieni matka kasvaa. Ja vaikka kaiken kaikkiaan köysi pitenee vakionopeudella, muurahaisen polku lyhenee hieman joka sekunti. Muurahainen myös jatkaa liikkumista eteenpäin tasaisella nopeudella koko ajan. Siten joka sekunti hänen jo kulkema matka kasvaa, ja matka, joka hänen täytyy kulkea, pienenee. Prosentteina tietysti.
Ongelmalle on yksi ratkaisu: muurahaisen on oltava kuolematon. Joten muurahainen saavuttaa lopun 2,8 × 1043,429 sekunnissa, mikä on hieman pidempi kuin maailmankaikkeuden olemassaolo.

Kosmologiassa kysymys maailmankaikkeuden äärellisyydestä tai äärettömyydestä on erittäin tärkeä:

• jos maailmankaikkeus on äärellinen, niin, kuten Friedman osoitti, se ei voi olla paikallaan ja sen täytyy joko laajentua tai supistua;
• Jos maailmankaikkeus on ääretön, kaikki oletukset sen puristumisesta tai laajenemisesta menettävät merkityksensä.

Tiedetään, että niin sanotut kosmologiset paradoksit esitettiin vastaväitteinä äärettömän maailmankaikkeuden olemassaolon mahdollisuudesta, äärettömästä siinä mielessä, ettei sen koko, olemassaolon aika tai sen sisältämän aineen massa. voidaan ilmaista millä tahansa suurilla luvuilla. Katsotaan kuinka perusteltuja nämä vastalauseet osoittautuvat.

Kosmologiset paradoksit - olemus ja tutkimus

Tiedetään, että tärkeimmät vastaväitteet ajassa ja avaruudessa äärettömän universumin olemassaololle ovat seuraavat.

1. "Vuonna 1744 sveitsiläinen tähtitieteilijä J.F. Shezo epäili ensimmäisenä ajatuksen oikeellisuudesta äärettömästä universumista: jos tähtien määrä universumissa on ääretön, niin miksi koko taivas ei kimaltele kuin yhden tähden pinta? Miksi taivas on tumma? Miksi tähdet erottavat pimeät tilat? . Uskotaan, että saman vastalauseen äärettömän universumin mallia kohtaan esitti saksalainen filosofi G. Olbers vuonna 1823. ”Albersin vasta-argumentti oli, että kaukaisista tähdistä meille tuleva valo pitäisi heikentää sen absorption vuoksi. asia tiellään. Mutta tässä tapauksessa tämän aineen pitäisi itse lämmetä ja hehkua kirkkaasti kuin tähdet." . Näin se kuitenkin oikeasti on! Nykyaikaisten käsitysten mukaan tyhjiö ei ole "ei mitään", vaan se on "jotain", jolla on hyvin todellisia fysikaalisia ominaisuuksia. Miksei sitten olettaisi, että valo on vuorovaikutuksessa tämän "jonkin" kanssa siten, että jokainen valon fotoni liikkuessaan tässä "jossakin" menettää energiaa suhteessa kulkemaansa matkaan, minkä seurauksena fotonin säteily siirtyy spektrin punainen osa. Luonnollisesti fotonienergian absorptioon tyhjiössä liittyy tyhjiön lämpötilan nousu, jonka seurauksena tyhjiöstä tulee sekundaarisäteilyn lähde, jota voidaan kutsua taustasäteilyksi. Kun etäisyys Maasta säteilevään kohteeseen - tähteen, galaksiin - saavuttaa tietyn raja-arvon, tämän kohteen säteily saa niin suuren punasiirtymän, että se sulautuu taustatyhjiösäteilyyn. Siksi, vaikka tähtien määrä äärettömässä universumissa on ääretön, maasta ja yleensä mistä tahansa pisteestä universumissa havaittujen tähtien määrä on äärellinen - missä tahansa avaruuden pisteessä havainnoija näkee itsensä ikään kuin keskellä. Universumista, josta havaitaan tietty rajallinen määrä tähtiä (galakseja). Samaan aikaan taustasäteilyn taajuudella koko taivas kimaltelee kuin yhden tähden pinta, joka todella havaitaan.

2. Vuonna 1850 saksalainen fyysikko R. Clausius "... tuli siihen johtopäätökseen, että luonnossa lämpö siirtyy lämpimästä kehosta kylmään... maailmankaikkeuden tilan pitäisi muuttua yhä enemmän tiettyyn suuntaan... Nämä ideat kehitti englantilainen fyysikko William Thomson, jonka mukaan kaikkiin maailmankaikkeuden fysikaalisiin prosesseihin liittyy valoenergian muuntaminen lämmöksi." Tämän seurauksena maailmankaikkeutta kohtaa "terminen kuolema", joten universumin loputon olemassaolo ajassa on mahdotonta. Todellisuudessa näin ei ole. Nykyaikaisten käsitteiden mukaan aine muuttuu "valoenergiaksi" ja "lämmöksi" tähdissä tapahtuvien lämpöydinprosessien seurauksena. "Lämpökuolema" tapahtuu heti, kun kaikki maailmankaikkeuden aine "palaa" lämpöydinreaktioissa. Ilmeisesti äärettömässä universumissa aineen reservit ovat myös äärettömät, joten kaikki maailmankaikkeuden aine "palaa loppuun" äärettömän pitkässä ajassa. "Lämpökuolema" uhkaa pikemminkin äärellistä universumia, koska sen ainevarastot ovat rajalliset. Kuitenkin edes rajallisen universumin tapauksessa sen ”lämpukoolema” ei ole pakollinen. Newton sanoi myös jotain tällaista: "Luonto rakastaa muutoksia. Miksi ei voisi olla joitain erilaisten muunnosten sarjassa, joissa aine muuttuu valoksi ja valo aineeksi?" Tällä hetkellä tällaiset muunnokset tunnetaan hyvin: toisaalta aine muuttuu lämpöydinreaktioiden seurauksena valoksi, toisaalta fotonit, ts. Valo muuttuu tietyissä olosuhteissa kahdeksi täysin aineelliseksi hiukkaseksi - elektroniksi ja positroniksi. Luonnossa on siis aineen ja energian kierto, joka sulkee pois universumin "lämpukooleman".

3. Vuonna 1895 saksalainen tähtitieteilijä H. Seeliger "... tuli siihen tulokseen, että ajatus äärettömästä avaruudesta, joka on täytetty aineella äärellisessä tiheydessä, on ristiriidassa Newtonin gravitaatiolain kanssa... Jos äärettömässä avaruudessa aineen tiheys ei ole äärettömän pieni, ja joka toinen hiukkanen vetää toisiaan Newtonin lain mukaan, silloin mihin tahansa kappaleeseen vaikuttava painovoima olisi äärettömän suuri ja sen vaikutuksesta kappaleet saisivat äärettömän suuren kiihtyvyyden."

Kuten esimerkiksi I.D. Novikov, gravitaatioparadoksin ydin on seuraava. "Olkoon maailmankaikkeus keskimäärin tasaisesti täynnä taivaankappaleita, niin että aineen keskimääräinen tiheys hyvin suurissa avaruustilavuuksissa on sama. Yritetään Newtonin lain mukaisesti laskea, mikä maailmankaikkeuden äärettömän aineen aiheuttama gravitaatiovoima vaikuttaa mielivaltaiseen avaruuden pisteeseen sijoitettuun kappaleeseen (esimerkiksi galaksiin). Oletetaan ensin, että universumi on tyhjä. Asetetaan testikappale mielivaltaiseen avaruuden pisteeseen A. Ympäröikäämme tämä keho tiheydeltään aineella, joka täyttää säteen pallon R kehoon A oli pallon keskellä. Ilman laskelmia on selvää, että symmetrian vuoksi pallon kaikkien ainehiukkasten painovoima sen keskellä tasapainottaa toisiaan ja tuloksena oleva voima on nolla, ts. kehon päällä A voimaa ei käytetä. Lisäämme nyt palloon yhä enemmän samantiheyksisiä pallomaisia ​​ainekerroksia... pallomaiset ainekerrokset eivät aiheuta gravitaatiovoimia sisäonteloon ja näiden kerrosten lisääminen ei muuta mitään, ts. silti tuloksena oleva gravitaatiovoima for A yhtä kuin nolla. Jatkamalla kerrosten lisäämisprosessia, pääsemme lopulta äärettömään universumiin, joka on tasaisesti täytetty aineella, jossa tuloksena oleva gravitaatiovoima vaikuttaa A, on yhtä suuri kuin nolla.

Päättely voidaan kuitenkin tehdä toisin. Otetaan jälleen yhtenäinen sädepallo R tyhjässä universumissa. Ei sijoiteta kehoamme tämän pallon keskelle, jossa on sama ainetiheys kuin ennen, vaan sen reunaan. Nyt painovoima, joka vaikuttaa kehoon A, on yhtä suuri Newtonin lain mukaan

F = GMm/R 2 ,

Missä M– pallon massa; m– testikappaleen massa A.

Lisäämme nyt pallomaisia ​​ainekerroksia palloon. Kun pallomainen kuori on lisätty tähän palloon, se ei lisää itseensä gravitaatiovoimia. Siksi kehoon vaikuttava painovoima A, ei muutu ja on edelleen sama F.

Jatketaan saman tiheyden omaavien aineen pallomaisten kuorien lisäämisprosessia. Pakottaa F pysyy muuttumattomana. Rajassa saamme jälleen maailmankaikkeuden, joka on täytetty homogeenisella aineella, jolla on sama tiheys. Nyt kuitenkin vartalolle A voima toimii F. Ilmeisesti alkupallon valinnasta riippuen voidaan saada voima F siirtymisen jälkeen universumiin, joka on tasaisesti täytetty aineella. Tätä epäselvyyttä kutsutaan gravitaatioparadoksiksi... Newtonin teoria ei mahdollista yksiselitteistä gravitaatiovoimien laskemista äärettömässä universumissa ilman lisäoletuksia. Vain Einsteinin teoria antaa meille mahdollisuuden laskea nämä voimat ilman ristiriitoja."

Ristiriidat kuitenkin katoavat välittömästi, jos muistamme, että ääretön universumi ei ole sama kuin erittäin suuri:

• äärettömässä universumissa, riippumatta siitä, kuinka monta ainekerrosta lisäämme palloon, äärettömän suuri määrä ainetta jää sen ulkopuolelle;
• äärettömässä maailmankaikkeudessa minkä tahansa säteinen pallo, jonka pinnalla on testikappale, voidaan aina ympäröidä vielä suuremman säteen omaavalla pallolla siten, että sekä pallo että sen pinnalla oleva testikappale tulee olemaan tämän uuden pallon sisällä, joka on täytetty samantiheyksisellä aineella kuin pallon sisällä; tässä tapauksessa pallon sivulta testikappaleeseen vaikuttavien gravitaatiovoimien suuruus on nolla.

Siten riippumatta siitä, kuinka paljon lisäämme pallon sädettä ja kuinka monta ainekerrosta lisäämme, äärettömässä universumissa, joka on tasaisesti täytetty aineella, testikappaleeseen vaikuttavien gravitaatiovoimien suuruus on aina nolla . Toisin sanoen kaiken maailmankaikkeuden aineen luomien gravitaatiovoimien suuruus on nolla missä tahansa pisteessä. Jos sen pallon ulkopuolella, jonka pinnalla testikappale sijaitsee, ei kuitenkaan ole ainetta, ts. jos kaikki maailmankaikkeuden aine on keskittynyt tämän pallon sisään, niin pallon sisältämän aineen massaan verrannollinen gravitaatiovoima vaikuttaa tämän kappaleen pinnalla makaavaan testikappaleeseen. Tämän voiman vaikutuksesta testikappale ja yleensä kaikki pallon aineen ulommat kerrokset vetäytyvät sen keskustaan ​​- mitoiltaan äärellisten pallo, joka on tasaisesti täytetty aineella, puristuu väistämättä kokoon gravitaatiovoimien vaikutuksesta. . Tämä johtopäätös seuraa sekä Newtonin yleisen gravitaatiolain että Einsteinin yleisestä suhteellisuusteoriasta: Äärillisten ulottuvuuksien universumia ei voi olla olemassa, koska gravitaatiovoimien vaikutuksesta sen aineen täytyy jatkuvasti supistua kohti universumin keskustaa.

"Newton ymmärsi, että hänen painovoimateoriansa mukaan tähdet pitäisi vetää puoleensa toisiaan ja siksi näyttäisi... putoavan toistensa päälle, lähestyen jossain vaiheessa... Newton sanoi, että Niin(jäljempänä korostan sitä - V.P.) Todella olisi pitänyt olla jos meillä vain olisi lopullinen tähtien määrä perimmäinen avaruuden alueita. Mutta... jos tähtien määrä loputtomasti ja niitä on enemmän tai vähemmän tasaisesti jaettu poikki ääretön tilaa, sitten tämä ei koskaan ei tapahdu, koska ei ole keskipistettä, johon niiden pitäisi pudota. Nämä väitteet ovat esimerkki siitä, kuinka helppoa on joutua vaikeuksiin puhuttaessa äärettömyydestä. Äärettömässä universumissa mitä tahansa pistettä voidaan pitää keskipisteenä, koska sen molemmilla puolilla tähtien lukumäärä on ääretön. (Sitten voit - V.P.) ... ottaa äärellinen järjestelmä, jossa kaikki tähdet putoavat toistensa päälle suuntautuen keskelle, ja katso, mitä muutoksia tapahtuu, jos lisäät yhä enemmän tähtiä, jotka jakautuvat suunnilleen tasaisesti alueen ulkopuolelle. huomioon. Riippumatta siitä, kuinka monta tähteä lisäämme, ne suuntautuvat aina keskelle." Siksi, jotta emme joutuisi vaikeuksiin, meidän on valittava tietty äärellinen alue äärettömästä universumista, varmistettava, että sellaisella äärellisellä alueella tähdet putoavat kohti tämän alueen keskustaa, ja ulotettava tämä päätelmä sitten ääretön maailmankaikkeus ja julistaa, että sellaisen maailmankaikkeuden olemassaolo on mahdotonta. Tässä on esimerkki siitä, kuinka "... koko maailmankaikkeuteen..." siirretään "... joksikin absoluuttiseksi, sellaiseksi tilaksi... jolle... vain osa aineesta voi alistua" ( F. Engels. Anti-Dühring), esimerkiksi yksi tähti tai tähtijoukko. Itse asiassa, koska "äärettömässä universumissa mitä tahansa pistettä voidaan pitää keskuksena", tällaisten pisteiden lukumäärä on ääretön. Mihin suuntaan tästä äärettömästä pistemäärästä tähdet liikkuvat? Ja vielä yksi asia: vaikka tällainen piste yhtäkkiä löydettäisiin, niin ääretön määrä tähtiä liikkuu tämän pisteen suuntaan äärettömän ajan ja koko äärettömän universumin puristuminen tässä pisteessä tapahtuu myös äärettömässä ajassa , eli ei koskaan. Se on eri asia, jos universumi on äärellinen. Tällaisessa maailmankaikkeudessa on yksi piste, joka on maailmankaikkeuden keskus - tämä on piste, josta maailmankaikkeuden laajeneminen alkoi ja johon kaikki universumin ainekset keskittyvät jälleen, kun sen laajeneminen korvataan puristumalla. . Siten se on äärellinen universumi, ts. Universumi, jonka mitat kullakin ajanhetkellä ja siihen keskittyneen aineen määrä voidaan ilmaista joillakin äärellisillä luvuilla, on tuomittu supistumaan. Puristuneessa tilassa maailmankaikkeus ei koskaan pysty poistumaan tästä tilasta ilman jonkinlaista ulkoista vaikutusta. Koska universumin ulkopuolella ei kuitenkaan ole ainetta, ei tilaa, ei aikaa, ainoa syy universumin laajenemiseen voi olla toiminta, joka ilmaistaan ​​sanoilla "Tulkoon valo!" Kuten F. Engels aikoinaan kirjoitti: "Voimme kiertää ja kääntää haluamallamme tavalla, mutta... .. palaamme uudestaan ​​joka kerta... Jumalan sormen luo” (F. Engels. Anti-Dühring). Jumalan sormi ei kuitenkaan voi olla tieteellisen tutkimuksen kohteena.

Johtopäätös

Niin kutsuttujen kosmologisten paradoksien analyysi antaa meille mahdollisuuden tehdä seuraavat johtopäätökset.

1. Maailman avaruus ei ole tyhjä, vaan se on täynnä jotakin väliainetta, kutsummeko tätä väliainetta eetteriksi tai fysikaaliseksi tyhjiöksi. Liikkuessaan tässä väliaineessa fotonit menettävät energiaa suhteessa kulkemaansa matkaan ja kulkemaansa matkaan, minkä seurauksena fotoniemissio siirtyy spektrin punaiselle osalle. Vuorovaikutuksen seurauksena fotonien kanssa tyhjön tai eetterin lämpötila nousee useita asteita absoluuttisen nollan yläpuolelle, minkä seurauksena tyhjiöstä tulee sekundäärisäteilyn lähde, joka vastaa sen absoluuttista lämpötilaa, joka todella havaitaan. Tämän säteilyn taajuudella, joka on todellakin tyhjiön taustasäteilyä, koko taivas osoittautuu yhtä kirkkaaksi, kuten J. F. oletti. Shezo.

2. Vastoin R. Clausiuksen oletusta "lämpökuolema" ei uhkaa ääretöntä Universumia, joka sisältää äärettömän määrän ainetta, joka voi muuttua lämmöksi äärettömän pitkässä ajassa, ts. ei koskaan. "Lämpökuolema" uhkaa äärellistä universumia, joka sisältää rajallisen määrän ainetta, joka voidaan muuntaa lämmöksi rajallisessa ajassa. Tästä syystä äärellisen universumin olemassaolo osoittautuu mahdottomaksi.

3. Äärettömässä universumissa, jonka mittoja ei voi ilmaista millään, vaikka kuinka suuri luku, joka on tasaisesti täytetty aineella, jonka tiheys ei ole nolla, missä tahansa universumin pisteessä vaikuttavien gravitaatiovoimien suuruus on yhtä suuri nollaan - tämä on äärettömän universumin todellinen gravitaatioparadoksi. Gravitaatiovoimien yhtäläisyys nollaan missä tahansa äärettömän universumin pisteessä, joka on tasaisesti täytetty aineella, tarkoittaa, että avaruus sellaisessa universumissa on kaikkialla euklidinen.

Äärillisessä universumissa, ts. universumissa, jonka mitat voidaan ilmaista joillakin, vaikkakin hyvin suurilla luvuilla, universumin "reunalla" sijaitsevaan testikappaleeseen kohdistuu vetovoima, joka on verrannollinen sen sisältämän aineen massaan. jonka seurauksena tämä kappale pyrkii universumin keskustaan ​​- äärellinen universumi, jonka aine on jakautunut tasaisesti rajalliseen tilavuuteensa, on tuomittu puristumiseen, joka ei koskaan anna tilaa laajenemiselle ilman ulkoista vaikutusta.

Siten kaikki vastalauseet tai paradoksit, joiden uskotaan kohdistuvan ajassa ja avaruudessa äärettömän universumin olemassaolon mahdollisuutta vastaan, kohdistuvat itse asiassa äärellisen universumin olemassaolon mahdollisuutta vastaan. Todellisuudessa maailmankaikkeus on ääretön sekä avaruudessa että ajassa; ääretön siinä mielessä, että universumin kokoa, sen sisältämän aineen määrää tai sen elinikää ei voi ilmaista millään, olipa luku kuinka suuri tahansa - ääretön, se on ääretön. Ääretön Universumi ei koskaan syntynyt jonkin "esiaineellisen" objektin äkillisen ja selittämättömän laajenemisen ja jatkokehityksen seurauksena, eikä myöskään jumalallisen luomisen seurauksena.

On kuitenkin oletettava, että yllä olevat väitteet näyttävät Big Bang -teorian kannattajille täysin epäuskottavilta. Kuuluisan tiedemiehen H. Alfvenin mukaan: "Mitä vähemmän tieteellistä näyttöä on, sitä fanaattisemmaksi usko tähän myytiin tulee. Näyttää siltä, ​​että nykyisessä intellektuaalisessa ilmapiirissä Big Bangin kosmologian suuri etu on, että se loukkaa tervettä järkeä: credo, quia absurdum (uskon, koska se on absurdia)” (lainattu lehdessä). Valitettavasti jo jonkin aikaa "fanaattinen usko" tähän tai tuohon teoriaan on ollut perinne: mitä enemmän todisteita tällaisten teorioiden tieteellisestä epäjohdonmukaisuudesta ilmenee, sitä fanaattisemmaksi usko niiden absoluuttiseen erehtymättömyyteen tulee.

Erasmus Rotterdamilainen kirjoitti aikoinaan polemisoituessaan kuuluisan kirkon uudistajan Lutherin kanssa: "Tiedän, että täällä jotkut huutavat korvistaan ​​kiinni: "Erasmus uskalsi taistella Lutheria vastaan!" Eli kärpänen norsun kanssa. Jos joku haluaa pitää tämän minun heikkomielisyyteni tai tietämättömyyteni syyksi, niin en kiistele hänen kanssaan, vain vaikka heikkomielisten - jopa oppimisen vuoksi - sallittaisiin väitellä niiden kanssa, joille Jumala on lahjoittanut rikkaampia. Ehkä mielipiteeni pettää minua; siksi haluan olla keskustelukumppani, en tuomari, tutkimusmatkailija, en perustaja; Olen valmis oppimaan kaikilta, jotka tarjoavat jotain oikeampaa ja luotettavampaa... Jos lukija näkee, että esseeni varustelu on sama kuin vastakkaisen puolen, niin hän itse punnitsee ja arvioi, mikä on tärkeämpää: tuomion. kaikista valistuneista..., kaikista yliopistoista... tai tämän tai tuon henkilön yksityinen mielipide... Tiedän, että elämässä usein käy niin, että suurin osa voittaa parhaat. Tiedän, että totuutta tutkiessa ei ole koskaan huono idea lisätä ahkeruuttasi siihen, mitä on aiemmin tehty.”

Näillä sanoilla päätämme lyhyen tutkimuksemme.

Tietolähteet:

1. Klimishin I.A. Relativistinen tähtitiede. M.: Nauka, 1983.
2. Hawking S. Alkuräjähdyksestä mustiin aukkoihin. M.: Mir, 1990.
3. Novikov I.D. Universumin evoluutio. M.: Nauka, 1983.
4. Ginzburg V.L. Tietoja fysiikasta ja astrofysiikasta. Artikkelit ja puheet. M.: Nauka, 1985.

"Tähdet täynnä oleva kuilu on avautunut;
Tähdillä ei ole numeroa, kuilun pohja."
M. V. Lomonosov, "Iltapohdintaa Jumalan Majesteetista..."

Tästä loistavan Lomonosovin oodin säkeistöstä on tullut tunnetuin suuren tiedemiehen, runoilijan ja filosofin koko luovasta perinnöstä. Tämä filosofinen teos on kirjoitettu vuodelta 1747. Huomattakoon vain, että sen jälkeen tieteellinen ajattelu ei ole vielä päättänyt universumin äärettömyyden tulkinnasta, joten Lomonosovin hypoteesi maailmankaikkeuden äärettömyydestä ei ole todistettu.

Siitä lähtien on syntynyt kokonainen perustieteen ala, kosmologia. Mutta hän ei vielä pysty vastaamaan tähän ikuiseen kysymykseen; lisäksi mitä enemmän meillä on tietoa, sitä enemmän edessämme nousee ratkaisemattomia paradokseja. Tieteellinen käsitys universumin äärettömyydestä ilmaistaan ​​siinä mielessä, että sen mittoja, elinikää, universaaleihin tilavuuteen sisältyvän aineen massaa ei voida ilmaista minkä tahansa kokoisina äärellisinä numeerisina arvoina. Tällaisen avaruuden äärettömyyden ymmärtämisen logiikka esittää seuraavat kaksi yhteensopimatonta loogista johtopäätöstä:

Friedmanin teorian mukaan äärellinen maailmankaikkeus ei voi olla paikallaan ja sen täytyy joko laajentua tai supistua;

Universumin laajenemisen tai supistumisen käsite sen äärettömyyden tapauksessa ei ole järkevä, koska laajeneva ääretön on yhtä suuri kuin supistuva, ja maailmankaikkeuden ilmaantuminen alkuräjähdyksen hetkellä yhden neutronin tilavuudesta rajallisen, vaikkakin mielivaltaisen suuren massan kumoaa sen äärettömyys massan, koon ja olemassaolon ajan suhteen.

Tiedetään, että universumin laajenemisprosessi on todistettu kokeellisesti, perustuen kokeisiin, joissa mitattiin etäisyyksiä lähimpiin tähtijärjestelmiin tutkamenetelmällä. On myös todistettu, että oli hetki, jolloin avaruus syntyi alkuräjähdyksen seurauksena. Tiedetään varmasti, että aika on vektorikäsite eikä sillä ole käänteistä suuntaa. Näin ollen tähän hetkeen asti aikaa ei ollut olemassa, ja kuten Einsteinin teoriasta seuraa, tila ja aika eivät voi olla olemassa ilman toisiaan. Tämä tarkoittaa, että oli hetki, jolloin ei ollut tilaa. Useimmille tiedemiehille - kosmologeille tämä paradoksi on perusta väitteelle Jumalan tai muun korkeimman voiman puuttumisesta, joka oli sysäys maailmankaikkeuden syntymiselle. Ja kuitenkin, jättäkäämme itsellemme toivo tämän paradoksin ratkaisemisesta, koska ymmärryksemme syy-seuraus-suhteista ja siten koko filosofia kärsii puolueellisuudesta. Lomonosovin nerous piilee siinä, että oodissaan hän yhdisti tieteen, filosofian ja jumalallisen periaatteen, mikä loi ennakkotapauksen ennustaa edes tulevaisuutta, vaan tieteellistä ideaa maailmankaikkeudesta tässä tulevaisuudessa.

Universumin kosmologiset paradoksit

Kosmologiset paradoksit— vaikeudet (ristiriidat), joita syntyy ulotettaessa fysiikan lakeja koko universumiin tai sen riittävän suurille alueille. Klassinen kuva 1800-luvun maailmasta osoittautui melko haavoittuvaiseksi maailmankaikkeuden kosmologian alalla, koska oli tarpeen selittää kolme paradoksia: fotometrinen, termodynaaminen ja gravitaatio. Sinua pyydetään selittämään näitä paradokseja modernin tieteen näkökulmasta.

Fotometrinen paradoksi (J. Chezo, 1744; G. Olbers, 1823) tiivistyi selittämiseen kysymykseen "Miksi yöllä on pimeää?"
Jos universumi on ääretön, siinä on lukemattomia tähtiä. Kun tähdet jakautuvat suhteellisen tasaisesti avaruudessa, tietyllä etäisyydellä olevien tähtien lukumäärä kasvaa suhteessa niihin etäisyyden neliöön. Koska tähden kirkkaus pienenee suhteessa siihen olevan etäisyyden neliöön, tähtien yleisvalon heikkeneminen niiden etäisyydestä tulisi kompensoida täsmälleen tähtien määrän kasvulla ja koko taivaanpallon tulisi hehkuvat tasaisesti ja kirkkaasti. Tätä ristiriitaa todellisuudessa havaitun kanssa kutsutaan fotometriseksi paradoksiksi.
Tämän paradoksin muotoili ensimmäisen kerran kokonaisuudessaan sveitsiläinen tähtitieteilijä Jean-Philippe Louis de Chaizeau (1718-1751) vuonna 1744, vaikka muutkin tutkijat, erityisesti Johannes Kepler, Otto von Guericke ja Edmund Halley, esittivät samanlaisia ​​ajatuksia aiemmin. Fotometristä paradoksia kutsutaan joskus Olbersin paradoksiksi sen huomion 1800-luvulla kiinnittäneen tähtitieteilijän mukaan.
Fotometrisen paradoksin oikean selityksen ehdotti kuuluisa amerikkalainen kirjailija Edgar Allan Poe kosmologisessa runossa "Eureka" (1848); Tämän ratkaisun yksityiskohtaisen matemaattisen käsittelyn antoi William Thomson (Lord Kelvin) vuonna 1901. Se perustuu maailmankaikkeuden äärelliseen ikään. Koska (nykyaikaisten tietojen mukaan) yli 13 miljardia vuotta sitten maailmankaikkeudessa ei ollut galakseja eikä kvasaareita, kaukaisimmat tähdet, joita voimme havaita, sijaitsevat 13 miljardin valovuoden etäisyydellä. vuotta. Tämä eliminoi fotometrisen paradoksin pääoletuksen - että tähdet sijaitsevat millä tahansa etäisyydellä meistä riippumatta. Suurilta etäisyyksiltä havaittu maailmankaikkeus on niin nuori, ettei siihen ole vielä muodostunut tähtiä. Huomaa, että tämä ei ole millään tavalla ristiriidassa sen kosmologisen periaatteen kanssa, josta universumin rajattomuus seuraa: universumia ei ole rajoitettu, vaan vain se osa siitä, jossa ensimmäiset tähdet onnistuivat syntymään valon saapuessa. meille.
Galaksien punasiirtymä vaikuttaa myös jonkin verran (merkittävästi pienempään) yötaivaan kirkkauden vähenemiseen. Todellakin, kaukaisissa galakseissa on (1+ z) pidempi säteilyn aallonpituus kuin lähietäisyyksillä olevilla galakseilla. Mutta aallonpituus on suhteessa valon energiaan kaavan ε= mukaan hc/λ. Siksi kaukaisista galakseista vastaanottamiemme fotonien energia on (1+ z) kertaa vähemmän. Lisäksi, jos galaksista, jossa on punasiirtymä z kaksi fotonia emittoidaan aikavälillä δ t, silloin näiden kahden fotonin vastaanottamisen välinen aika Maan päällä on toinen (1+ z) kertaa suurempi, joten vastaanotetun valon intensiteetti on yhtä monta kertaa pienempi. Tuloksena saamme, että kaukaisista galakseista meille tuleva kokonaisenergia on (1+ z)² kertaa vähemmän kuin jos tämä galaksi ei olisi siirtynyt pois meistä kosmologisen laajenemisen vuoksi.

Termodynaaminen paradoksi (Clausius, 1850), liittyy termodynamiikan toisen lain ja maailmankaikkeuden ikuisuuden käsitteen ristiriitaisuuteen. Lämpöprosessien peruuttamattomuuden mukaan kaikki universumin kappaleet pyrkivät saavuttamaan lämpötasapainon. Jos maailmankaikkeus on olemassa äärettömän pitkään, niin miksi lämpötasapainoa ei ole vielä saavutettu luonnossa ja miksi lämpöprosessit jatkuvat edelleen?

Gravitaatioparadoksi

Valitse henkisesti sädepallo R 0 siten, että epähomogeeniset solut aineen jakautumisessa pallon sisällä ovat merkityksettömiä ja keskimääräinen tiheys on yhtä suuri kuin maailmankaikkeuden keskitiheys r. Olkoon pallon pinnalla massakappale m esimerkiksi Galaxy. Gaussin keskeisesti symmetristä kenttää koskevan lauseen mukaan painovoiman massaaineesta M, suljettuna pallon sisään, vaikuttaa kehoon ikään kuin kaikki aine olisi keskittynyt yhteen pisteeseen, joka sijaitsee pallon keskellä. Samaan aikaan muu maailmankaikkeuden aine ei vaikuta tähän voimaan.

Ilmaistaan ​​massa keskimääräisen tiheyden r kautta: . Olkoon sitten - kappaleen vapaan pudotuksen kiihtyvyys pallon keskelle riippuu vain pallon säteestä R 0 . Koska pallon säde ja pallon keskipisteen sijainti valitaan mielivaltaisesti, syntyy epävarmuutta testimassaan kohdistuvan voiman vaikutuksesta. m ja sen liikkeen suunta.

(Neumann-Seliger-paradoksi, nimetty saksalaisten tiedemiesten K. Neumannin ja H. Zeligerin mukaan, 1895) perustuu universumin äärettömyyden, homogeenisuuden ja isotropian ehtoihin, sillä on vähemmän ilmeinen luonne ja se koostuu siitä, että Newtonin laki universaali gravitaatio ei anna mitään järkevää vastausta kysymykseen äärettömän massajärjestelmän luomasta gravitaatiokentästä (ellemme tee hyvin erityisiä oletuksia näiden massojen alueellisen jakautumisen luonteesta). Kosmologisiin mittakaavaihin vastauksen antaa A. Einsteinin teoria, jossa universaalin gravitaatiolaki on jalostettu erittäin voimakkaiden gravitaatiokenttien tapauksessa.

Kosmologiassa kysymys maailmankaikkeuden äärellisyydestä tai äärettömyydestä on erittäin tärkeä:

• jos maailmankaikkeus on äärellinen, niin, kuten Friedman osoitti, se ei voi olla paikallaan ja sen täytyy joko laajentua tai supistua;
• Jos maailmankaikkeus on ääretön, kaikki oletukset sen puristumisesta tai laajenemisesta menettävät merkityksensä.

Tiedetään, että niin sanotut kosmologiset paradoksit esitettiin vastaväitteinä äärettömän maailmankaikkeuden olemassaolon mahdollisuudesta, äärettömästä siinä mielessä, ettei sen koko, olemassaolon aika tai sen sisältämän aineen massa. voidaan ilmaista millä tahansa suurilla luvuilla. Katsotaan kuinka perusteltuja nämä vastalauseet osoittautuvat.

Kosmologiset paradoksit - olemus ja tutkimus

Tiedetään, että tärkeimmät vastaväitteet ajassa ja avaruudessa äärettömän universumin olemassaololle ovat seuraavat.

1. "Vuonna 1744 sveitsiläinen tähtitieteilijä J.F. Shezo epäili ensimmäisenä ajatuksen oikeellisuudesta äärettömästä universumista: jos tähtien määrä universumissa on ääretön, niin miksi koko taivas ei kimaltele kuin yhden tähden pinta? Miksi taivas on tumma? Miksi tähdet erottavat pimeät tilat? . Uskotaan, että saman vastalauseen äärettömän universumin mallia kohtaan esitti saksalainen filosofi G. Olbers vuonna 1823. ”Albersin vasta-argumentti oli, että kaukaisista tähdistä meille tuleva valo pitäisi heikentää sen absorption vuoksi. asia tiellään. Mutta tässä tapauksessa tämän aineen pitäisi itse lämmetä ja hehkua kirkkaasti kuin tähdet." . Näin se kuitenkin oikeasti on! Nykyaikaisten käsitysten mukaan tyhjiö ei ole "ei mitään", vaan se on "jotain", jolla on hyvin todellisia fysikaalisia ominaisuuksia. Miksei sitten olettaisi, että valo on vuorovaikutuksessa tämän "jonkin" kanssa siten, että jokainen valon fotoni liikkuessaan tässä "jossakin" menettää energiaa suhteessa kulkemaansa matkaan, minkä seurauksena fotonin säteily siirtyy spektrin punainen osa. Luonnollisesti fotonienergian absorptioon tyhjiössä liittyy tyhjiön lämpötilan nousu, jonka seurauksena tyhjiöstä tulee sekundaarisäteilyn lähde, jota voidaan kutsua taustasäteilyksi. Kun etäisyys Maasta säteilevään kohteeseen - tähteen, galaksiin - saavuttaa tietyn raja-arvon, tämän kohteen säteily saa niin suuren punasiirtymän, että se sulautuu taustatyhjiösäteilyyn. Siksi, vaikka tähtien määrä äärettömässä universumissa on ääretön, maasta ja yleensä mistä tahansa pisteestä universumissa havaittujen tähtien määrä on äärellinen - missä tahansa avaruuden pisteessä havainnoija näkee itsensä ikään kuin keskellä. Universumista, josta havaitaan tietty rajallinen määrä tähtiä (galakseja). Samaan aikaan taustasäteilyn taajuudella koko taivas kimaltelee kuin yhden tähden pinta, joka todella havaitaan.

2. Vuonna 1850 saksalainen fyysikko R. Clausius "... tuli siihen johtopäätökseen, että luonnossa lämpö siirtyy lämpimästä kehosta kylmään... maailmankaikkeuden tilan pitäisi muuttua yhä enemmän tiettyyn suuntaan... Nämä ideat kehitti englantilainen fyysikko William Thomson, jonka mukaan kaikkiin maailmankaikkeuden fysikaalisiin prosesseihin liittyy valoenergian muuntaminen lämmöksi." Tämän seurauksena maailmankaikkeutta kohtaa "terminen kuolema", joten universumin loputon olemassaolo ajassa on mahdotonta. Todellisuudessa näin ei ole. Nykyaikaisten käsitteiden mukaan aine muuttuu "valoenergiaksi" ja "lämmöksi" tähdissä tapahtuvien lämpöydinprosessien seurauksena. "Lämpökuolema" tapahtuu heti, kun kaikki maailmankaikkeuden aine "palaa" lämpöydinreaktioissa. Ilmeisesti äärettömässä universumissa aineen reservit ovat myös äärettömät, joten kaikki maailmankaikkeuden aine "palaa loppuun" äärettömän pitkässä ajassa. "Lämpökuolema" uhkaa pikemminkin äärellistä universumia, koska sen ainevarastot ovat rajalliset. Kuitenkin edes rajallisen universumin tapauksessa sen ”lämpukoolema” ei ole pakollinen. Newton sanoi myös jotain tällaista: "Luonto rakastaa muutoksia. Miksi ei voisi olla joitain erilaisten muunnosten sarjassa, joissa aine muuttuu valoksi ja valo aineeksi?" Tällä hetkellä tällaiset muunnokset tunnetaan hyvin: toisaalta aine muuttuu lämpöydinreaktioiden seurauksena valoksi, toisaalta fotonit, ts. Valo muuttuu tietyissä olosuhteissa kahdeksi täysin aineelliseksi hiukkaseksi - elektroniksi ja positroniksi. Luonnossa on siis aineen ja energian kierto, joka sulkee pois universumin "lämpukooleman".

3. Vuonna 1895 saksalainen tähtitieteilijä H. Seeliger "... tuli siihen tulokseen, että ajatus äärettömästä avaruudesta, joka on täytetty aineella äärellisessä tiheydessä, on ristiriidassa Newtonin gravitaatiolain kanssa... Jos äärettömässä avaruudessa aineen tiheys ei ole äärettömän pieni, ja joka toinen hiukkanen vetää toisiaan Newtonin lain mukaan, silloin mihin tahansa kappaleeseen vaikuttava painovoima olisi äärettömän suuri ja sen vaikutuksesta kappaleet saisivat äärettömän suuren kiihtyvyyden."

Kuten esimerkiksi I.D. Novikov, gravitaatioparadoksin ydin on seuraava. "Olkoon maailmankaikkeus keskimäärin tasaisesti täynnä taivaankappaleita, niin että aineen keskimääräinen tiheys hyvin suurissa avaruustilavuuksissa on sama. Yritetään Newtonin lain mukaisesti laskea, mikä maailmankaikkeuden äärettömän aineen aiheuttama gravitaatiovoima vaikuttaa mielivaltaiseen avaruuden pisteeseen sijoitettuun kappaleeseen (esimerkiksi galaksiin). Oletetaan ensin, että universumi on tyhjä. Asetetaan testikappale mielivaltaiseen avaruuden pisteeseen A. Ympäröikäämme tämä keho tiheydeltään aineella, joka täyttää säteen pallon R kehoon A oli pallon keskellä. Ilman laskelmia on selvää, että symmetrian vuoksi pallon kaikkien ainehiukkasten painovoima sen keskellä tasapainottaa toisiaan ja tuloksena oleva voima on nolla, ts. kehon päällä A voimaa ei käytetä. Lisäämme nyt palloon yhä enemmän samantiheyksisiä pallomaisia ​​ainekerroksia... pallomaiset ainekerrokset eivät aiheuta gravitaatiovoimia sisäonteloon ja näiden kerrosten lisääminen ei muuta mitään, ts. silti tuloksena oleva gravitaatiovoima for A yhtä kuin nolla. Jatkamalla kerrosten lisäämisprosessia, pääsemme lopulta äärettömään universumiin, joka on tasaisesti täytetty aineella, jossa tuloksena oleva gravitaatiovoima vaikuttaa A, on yhtä suuri kuin nolla.

Päättely voidaan kuitenkin tehdä toisin. Otetaan jälleen yhtenäinen sädepallo R tyhjässä universumissa. Ei sijoiteta kehoamme tämän pallon keskelle, jossa on sama ainetiheys kuin ennen, vaan sen reunaan. Nyt painovoima, joka vaikuttaa kehoon A, on yhtä suuri Newtonin lain mukaan

F = GMm/R 2 ,

Missä M– pallon massa; m– testikappaleen massa A.

Lisäämme nyt pallomaisia ​​ainekerroksia palloon. Kun pallomainen kuori on lisätty tähän palloon, se ei lisää itseensä gravitaatiovoimia. Siksi kehoon vaikuttava painovoima A, ei muutu ja on edelleen sama F.

Jatketaan saman tiheyden omaavien aineen pallomaisten kuorien lisäämisprosessia. Pakottaa F pysyy muuttumattomana. Rajassa saamme jälleen maailmankaikkeuden, joka on täytetty homogeenisella aineella, jolla on sama tiheys. Nyt kuitenkin vartalolle A voima toimii F. Ilmeisesti alkupallon valinnasta riippuen voidaan saada voima F siirtymisen jälkeen universumiin, joka on tasaisesti täytetty aineella. Tätä epäselvyyttä kutsutaan gravitaatioparadoksiksi... Newtonin teoria ei mahdollista yksiselitteistä gravitaatiovoimien laskemista äärettömässä universumissa ilman lisäoletuksia. Vain Einsteinin teoria antaa meille mahdollisuuden laskea nämä voimat ilman ristiriitoja."

Ristiriidat kuitenkin katoavat välittömästi, jos muistamme, että ääretön universumi ei ole sama kuin erittäin suuri:

• äärettömässä universumissa, riippumatta siitä, kuinka monta ainekerrosta lisäämme palloon, äärettömän suuri määrä ainetta jää sen ulkopuolelle;
• äärettömässä maailmankaikkeudessa minkä tahansa säteinen pallo, jonka pinnalla on testikappale, voidaan aina ympäröidä vielä suuremman säteen omaavalla pallolla siten, että sekä pallo että sen pinnalla oleva testikappale tulee olemaan tämän uuden pallon sisällä, joka on täytetty samantiheyksisellä aineella kuin pallon sisällä; tässä tapauksessa pallon sivulta testikappaleeseen vaikuttavien gravitaatiovoimien suuruus on nolla.

Siten riippumatta siitä, kuinka paljon lisäämme pallon sädettä ja kuinka monta ainekerrosta lisäämme, äärettömässä universumissa, joka on tasaisesti täytetty aineella, testikappaleeseen vaikuttavien gravitaatiovoimien suuruus on aina nolla . Toisin sanoen kaiken maailmankaikkeuden aineen luomien gravitaatiovoimien suuruus on nolla missä tahansa pisteessä. Jos sen pallon ulkopuolella, jonka pinnalla testikappale sijaitsee, ei kuitenkaan ole ainetta, ts. jos kaikki maailmankaikkeuden aine on keskittynyt tämän pallon sisään, niin pallon sisältämän aineen massaan verrannollinen gravitaatiovoima vaikuttaa tämän kappaleen pinnalla makaavaan testikappaleeseen. Tämän voiman vaikutuksesta testikappale ja yleensä kaikki pallon aineen ulommat kerrokset vetäytyvät sen keskustaan ​​- mitoiltaan äärellisten pallo, joka on tasaisesti täytetty aineella, puristuu väistämättä kokoon gravitaatiovoimien vaikutuksesta. . Tämä johtopäätös seuraa sekä Newtonin yleisen gravitaatiolain että Einsteinin yleisestä suhteellisuusteoriasta: Äärillisten ulottuvuuksien universumia ei voi olla olemassa, koska gravitaatiovoimien vaikutuksesta sen aineen täytyy jatkuvasti supistua kohti universumin keskustaa.

"Newton ymmärsi, että hänen painovoimateoriansa mukaan tähdet pitäisi vetää puoleensa toisiaan ja siksi näyttäisi... putoavan toistensa päälle, lähestyen jossain vaiheessa... Newton sanoi, että Niin(jäljempänä korostan sitä - V.P.) Todella olisi pitänyt olla jos meillä vain olisi lopullinen tähtien määrä perimmäinen avaruuden alueita. Mutta... jos tähtien määrä loputtomasti ja niitä on enemmän tai vähemmän tasaisesti jaettu poikki ääretön tilaa, sitten tämä ei koskaan ei tapahdu, koska ei ole keskipistettä, johon niiden pitäisi pudota. Nämä väitteet ovat esimerkki siitä, kuinka helppoa on joutua vaikeuksiin puhuttaessa äärettömyydestä. Äärettömässä universumissa mitä tahansa pistettä voidaan pitää keskipisteenä, koska sen molemmilla puolilla tähtien lukumäärä on ääretön. (Sitten voit - V.P.) ... ottaa äärellinen järjestelmä, jossa kaikki tähdet putoavat toistensa päälle suuntautuen keskelle, ja katso, mitä muutoksia tapahtuu, jos lisäät yhä enemmän tähtiä, jotka jakautuvat suunnilleen tasaisesti alueen ulkopuolelle. huomioon. Riippumatta siitä, kuinka monta tähteä lisäämme, ne suuntautuvat aina keskelle." Siksi, jotta emme joutuisi vaikeuksiin, meidän on valittava tietty äärellinen alue äärettömästä universumista, varmistettava, että sellaisella äärellisellä alueella tähdet putoavat kohti tämän alueen keskustaa, ja ulotettava tämä päätelmä sitten ääretön maailmankaikkeus ja julistaa, että sellaisen maailmankaikkeuden olemassaolo on mahdotonta. Tässä on esimerkki siitä, kuinka "... koko maailmankaikkeuteen..." siirretään "... joksikin absoluuttiseksi, sellaiseksi tilaksi... jolle... vain osa aineesta voi alistua" ( F. Engels. Anti-Dühring), esimerkiksi yksi tähti tai tähtijoukko. Itse asiassa, koska "äärettömässä universumissa mitä tahansa pistettä voidaan pitää keskuksena", tällaisten pisteiden lukumäärä on ääretön. Mihin suuntaan tästä äärettömästä pistemäärästä tähdet liikkuvat? Ja vielä yksi asia: vaikka tällainen piste yhtäkkiä löydettäisiin, niin ääretön määrä tähtiä liikkuu tämän pisteen suuntaan äärettömän ajan ja koko äärettömän universumin puristuminen tässä pisteessä tapahtuu myös äärettömässä ajassa , eli ei koskaan. Se on eri asia, jos universumi on äärellinen. Tällaisessa maailmankaikkeudessa on yksi piste, joka on maailmankaikkeuden keskus - tämä on piste, josta maailmankaikkeuden laajeneminen alkoi ja johon kaikki universumin ainekset keskittyvät jälleen, kun sen laajeneminen korvataan puristumalla. . Siten se on äärellinen universumi, ts. Universumi, jonka mitat kullakin ajanhetkellä ja siihen keskittyneen aineen määrä voidaan ilmaista joillakin äärellisillä luvuilla, on tuomittu supistumaan. Puristuneessa tilassa maailmankaikkeus ei koskaan pysty poistumaan tästä tilasta ilman jonkinlaista ulkoista vaikutusta. Koska universumin ulkopuolella ei kuitenkaan ole ainetta, ei tilaa, ei aikaa, ainoa syy universumin laajenemiseen voi olla toiminta, joka ilmaistaan ​​sanoilla "Tulkoon valo!" Kuten F. Engels aikoinaan kirjoitti: "Voimme kiertää ja kääntää haluamallamme tavalla, mutta... .. palaamme uudestaan ​​joka kerta... Jumalan sormen luo” (F. Engels. Anti-Dühring). Jumalan sormi ei kuitenkaan voi olla tieteellisen tutkimuksen kohteena.

Johtopäätös

Niin kutsuttujen kosmologisten paradoksien analyysi antaa meille mahdollisuuden tehdä seuraavat johtopäätökset.

1. Maailman avaruus ei ole tyhjä, vaan se on täynnä jotakin väliainetta, kutsummeko tätä väliainetta eetteriksi tai fysikaaliseksi tyhjiöksi. Liikkuessaan tässä väliaineessa fotonit menettävät energiaa suhteessa kulkemaansa matkaan ja kulkemaansa matkaan, minkä seurauksena fotoniemissio siirtyy spektrin punaiselle osalle. Vuorovaikutuksen seurauksena fotonien kanssa tyhjön tai eetterin lämpötila nousee useita asteita absoluuttisen nollan yläpuolelle, minkä seurauksena tyhjiöstä tulee sekundäärisäteilyn lähde, joka vastaa sen absoluuttista lämpötilaa, joka todella havaitaan. Tämän säteilyn taajuudella, joka on todellakin tyhjiön taustasäteilyä, koko taivas osoittautuu yhtä kirkkaaksi, kuten J. F. oletti. Shezo.

2. Vastoin R. Clausiuksen oletusta "lämpökuolema" ei uhkaa ääretöntä Universumia, joka sisältää äärettömän määrän ainetta, joka voi muuttua lämmöksi äärettömän pitkässä ajassa, ts. ei koskaan. "Lämpökuolema" uhkaa äärellistä universumia, joka sisältää rajallisen määrän ainetta, joka voidaan muuntaa lämmöksi rajallisessa ajassa. Tästä syystä äärellisen universumin olemassaolo osoittautuu mahdottomaksi.

3. Äärettömässä universumissa, jonka mittoja ei voi ilmaista millään, vaikka kuinka suuri luku, joka on tasaisesti täytetty aineella, jonka tiheys ei ole nolla, missä tahansa universumin pisteessä vaikuttavien gravitaatiovoimien suuruus on yhtä suuri nollaan - tämä on äärettömän universumin todellinen gravitaatioparadoksi. Gravitaatiovoimien yhtäläisyys nollaan missä tahansa äärettömän universumin pisteessä, joka on tasaisesti täytetty aineella, tarkoittaa, että avaruus sellaisessa universumissa on kaikkialla euklidinen.

Äärillisessä universumissa, ts. universumissa, jonka mitat voidaan ilmaista joillakin, vaikkakin hyvin suurilla luvuilla, universumin "reunalla" sijaitsevaan testikappaleeseen kohdistuu vetovoima, joka on verrannollinen sen sisältämän aineen massaan. jonka seurauksena tämä kappale pyrkii universumin keskustaan ​​- äärellinen universumi, jonka aine on jakautunut tasaisesti rajalliseen tilavuuteensa, on tuomittu puristumiseen, joka ei koskaan anna tilaa laajenemiselle ilman ulkoista vaikutusta.

Siten kaikki vastalauseet tai paradoksit, joiden uskotaan kohdistuvan ajassa ja avaruudessa äärettömän universumin olemassaolon mahdollisuutta vastaan, kohdistuvat itse asiassa äärellisen universumin olemassaolon mahdollisuutta vastaan. Todellisuudessa maailmankaikkeus on ääretön sekä avaruudessa että ajassa; ääretön siinä mielessä, että universumin kokoa, sen sisältämän aineen määrää tai sen elinikää ei voi ilmaista millään, olipa luku kuinka suuri tahansa - ääretön, se on ääretön. Ääretön Universumi ei koskaan syntynyt jonkin "esiaineellisen" objektin äkillisen ja selittämättömän laajenemisen ja jatkokehityksen seurauksena, eikä myöskään jumalallisen luomisen seurauksena.

On kuitenkin oletettava, että yllä olevat väitteet näyttävät Big Bang -teorian kannattajille täysin epäuskottavilta. Kuuluisan tiedemiehen H. Alfvenin mukaan: "Mitä vähemmän tieteellistä näyttöä on, sitä fanaattisemmaksi usko tähän myytiin tulee. Näyttää siltä, ​​että nykyisessä intellektuaalisessa ilmapiirissä Big Bangin kosmologian suuri etu on, että se loukkaa tervettä järkeä: credo, quia absurdum (uskon, koska se on absurdia)” (lainattu lehdessä). Valitettavasti jo jonkin aikaa "fanaattinen usko" tähän tai tuohon teoriaan on ollut perinne: mitä enemmän todisteita tällaisten teorioiden tieteellisestä epäjohdonmukaisuudesta ilmenee, sitä fanaattisemmaksi usko niiden absoluuttiseen erehtymättömyyteen tulee.

Erasmus Rotterdamilainen kirjoitti aikoinaan polemisoituessaan kuuluisan kirkon uudistajan Lutherin kanssa: "Tiedän, että täällä jotkut huutavat korvistaan ​​kiinni: "Erasmus uskalsi taistella Lutheria vastaan!" Eli kärpänen norsun kanssa. Jos joku haluaa pitää tämän minun heikkomielisyyteni tai tietämättömyyteni syyksi, niin en kiistele hänen kanssaan, vain vaikka heikkomielisten - jopa oppimisen vuoksi - sallittaisiin väitellä niiden kanssa, joille Jumala on lahjoittanut rikkaampia. Ehkä mielipiteeni pettää minua; siksi haluan olla keskustelukumppani, en tuomari, tutkimusmatkailija, en perustaja; Olen valmis oppimaan kaikilta, jotka tarjoavat jotain oikeampaa ja luotettavampaa... Jos lukija näkee, että esseeni varustelu on sama kuin vastakkaisen puolen, niin hän itse punnitsee ja arvioi, mikä on tärkeämpää: tuomion. kaikista valistuneista..., kaikista yliopistoista... tai tämän tai tuon henkilön yksityinen mielipide... Tiedän, että elämässä usein käy niin, että suurin osa voittaa parhaat. Tiedän, että totuutta tutkiessa ei ole koskaan huono idea lisätä ahkeruuttasi siihen, mitä on aiemmin tehty.”

Näillä sanoilla päätämme lyhyen tutkimuksemme.

Tietolähteet:

1. Klimishin I.A. Relativistinen tähtitiede. M.: Nauka, 1983.
2. Hawking S. Alkuräjähdyksestä mustiin aukkoihin. M.: Mir, 1990.
3. Novikov I.D. Universumin evoluutio. M.: Nauka, 1983.
4. Ginzburg V.L. Tietoja fysiikasta ja astrofysiikasta. Artikkelit ja puheet. M.: Nauka, 1985.