Paradoxes of the Universe: มวลยังคงสร้างความประหลาดใจให้กับนักฟิสิกส์ แกนของโลกหรือความขัดแย้งของจักรวาล Paradox ของลูกศรบิน

ความขัดแย้งสามารถพบได้ทุกที่ ตั้งแต่นิเวศวิทยาไปจนถึงเรขาคณิต และจากตรรกะไปจนถึงเคมี แม้แต่คอมพิวเตอร์ที่คุณกำลังอ่านบทความนี้ก็เต็มไปด้วยความขัดแย้ง ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายสิบประการเกี่ยวกับความขัดแย้งที่น่าสงสัย บางอันก็แปลกมากจนยากจะเข้าใจทันทีว่าประเด็นคืออะไร...

1. ความขัดแย้งของบานาค-ทาร์สกี

ลองนึกภาพว่าคุณกำลังถือลูกบอลอยู่ในมือ ทีนี้ลองจินตนาการว่าคุณเริ่มฉีกลูกบอลนี้ออกเป็นชิ้น ๆ และชิ้นส่วนต่างๆ ก็สามารถเป็นรูปทรงใดก็ได้ตามที่คุณต้องการ จากนั้นนำชิ้นส่วนมารวมกันเพื่อให้คุณได้ลูกบอลสองลูกแทนที่จะเป็นลูกเดียว ลูกบอลเหล่านี้จะใหญ่แค่ไหนเมื่อเทียบกับลูกบอลดั้งเดิม?
ตามทฤษฎีเซต ลูกบอลที่ได้ทั้งสองลูกจะมีขนาดและรูปร่างเท่ากันกับลูกบอลดั้งเดิม นอกจากนี้หากเราคำนึงว่าลูกบอลมีปริมาตรต่างกัน ก็สามารถแปลงลูกบอลใด ๆ ให้สอดคล้องกับอีกลูกหนึ่งได้ นี่แสดงให้เห็นว่าถั่วสามารถแบ่งออกเป็นลูกบอลขนาดเท่าดวงอาทิตย์ได้
เคล็ดลับของความขัดแย้งก็คือ คุณสามารถแบ่งลูกบอลออกเป็นชิ้นๆ ได้ทุกรูปทรง ในทางปฏิบัติสิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ - โครงสร้างของวัสดุและท้ายที่สุดขนาดของอะตอมทำให้เกิดข้อ จำกัด บางประการ
เพื่อที่จะทำลายลูกบอลได้ตามที่คุณต้องการ มันจะต้องมีจุดศูนย์มิติที่มีอยู่เป็นจำนวนอนันต์ จากนั้นลูกบอลของจุดดังกล่าวจะมีความหนาแน่นไม่สิ้นสุดและเมื่อคุณทำลายมัน รูปร่างของชิ้นส่วนอาจกลายเป็นเรื่องที่ซับซ้อนมากจนไม่มีปริมาตรที่แน่นอน และคุณสามารถประกอบชิ้นส่วนเหล่านี้ ซึ่งแต่ละชิ้นมีจำนวนคะแนนไม่สิ้นสุด ให้เป็นลูกบอลใหม่ทุกขนาด ลูกบอลใหม่จะยังคงสร้างจากจุดอนันต์ และลูกบอลทั้งสองจะมีความหนาแน่นอนันต์เท่ากัน
หากคุณพยายามนำแนวคิดนี้ไปปฏิบัติก็จะไม่มีอะไรเกิดขึ้น แต่ทุกอย่างได้ผลอย่างน่าอัศจรรย์เมื่อทำงานกับทรงกลมทางคณิตศาสตร์ - ชุดตัวเลขที่หารไม่สิ้นสุดในอวกาศสามมิติ ความขัดแย้งที่ได้รับการแก้ไขแล้วเรียกว่าทฤษฎีบทบานาค-ทาร์สกี และมีบทบาทสำคัญในทฤษฎีเซตทางคณิตศาสตร์

2. ความขัดแย้งของเปโต

แน่นอนว่าวาฬมีขนาดใหญ่กว่าเรามาก ซึ่งหมายความว่าพวกมันมีเซลล์ในร่างกายมากกว่าปกติ และทุกเซลล์ในร่างกายสามารถกลายเป็นมะเร็งได้ในทางทฤษฎี ดังนั้นวาฬจึงมีโอกาสเป็นมะเร็งมากกว่ามนุษย์มากใช่ไหม?
ไม่ใช่วิธีนี้ Peto's Paradox ตั้งชื่อตามศาสตราจารย์ Richard Peto แห่งอ็อกซ์ฟอร์ด ระบุว่าไม่มีความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของสัตว์กับมะเร็ง มนุษย์และวาฬมีโอกาสเป็นมะเร็งพอๆ กัน แต่หนูตัวเล็กบางสายพันธุ์มีโอกาสสูงกว่ามาก
นักชีววิทยาบางคนเชื่อว่าการขาดความสัมพันธ์ในความขัดแย้งของ Peto สามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าสัตว์ขนาดใหญ่สามารถต้านทานเนื้องอกได้ดีกว่า ซึ่งเป็นกลไกที่ทำงานเพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์กลายพันธุ์ในระหว่างกระบวนการแบ่งตัว

3. ปัญหาของยุคปัจจุบัน

การที่สิ่งใดจะมีอยู่จริง สิ่งนั้นก็ต้องปรากฏอยู่ในโลกของเราสักระยะหนึ่ง ไม่สามารถมีวัตถุที่ไม่มีความยาว ความกว้าง และความสูง และไม่สามารถมีวัตถุที่ไม่มี "ระยะเวลา" - วัตถุ "ทันที" นั่นคือวัตถุที่ไม่มีอยู่จริงในช่วงระยะเวลาหนึ่งเป็นอย่างน้อยไม่มีอยู่เลย .
ตามลัทธิทำลายล้างสากล อดีตและอนาคตไม่ได้ครอบครองเวลาในปัจจุบัน ยิ่งกว่านั้น เป็นไปไม่ได้ที่จะระบุระยะเวลาที่เราเรียกว่า "เวลาปัจจุบัน": ระยะเวลาใดๆ ก็ตามที่คุณเรียกว่า "เวลาปัจจุบัน" สามารถแบ่งออกเป็นส่วนต่างๆ ได้ - อดีต ปัจจุบัน และอนาคต
หากปัจจุบันคงอยู่ เช่น วินาทีหนึ่ง วินาทีนี้สามารถแบ่งออกเป็นสามส่วน ส่วนแรกจะเป็นอดีต ส่วนที่สองคือปัจจุบัน ส่วนที่สามคืออนาคต วินาทีที่สามที่เราเรียกว่าปัจจุบันสามารถแบ่งออกเป็นสามส่วนได้เช่นกัน แน่นอนว่าคุณเข้าใจแนวคิดนี้แล้ว - คุณสามารถทำสิ่งนี้ต่อไปได้ไม่รู้จบ
ดังนั้น ปัจจุบันจึงไม่มีอยู่จริง เพราะมันไม่ได้ดำเนินต่อไปตามกาลเวลา ลัทธิทำลายล้างสากลใช้ข้อโต้แย้งนี้เพื่อพิสูจน์ว่าไม่มีสิ่งใดอยู่เลย

4. ความขัดแย้งของโมราเวค

โอกาสที่ตัวเลขสุ่มจะขึ้นต้นด้วยเลข "1" คืออะไร? หรือจากหมายเลข "3"? หรือด้วย "7"? หากคุณรู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับทฤษฎีความน่าจะเป็น คุณสามารถเดาได้ว่าความน่าจะเป็นคือหนึ่งในเก้าหรือประมาณ 11%
หากคุณดูตัวเลขจริง คุณจะสังเกตเห็นว่า “9” เกิดขึ้นน้อยกว่าในกรณี 11% มาก นอกจากนี้ ตัวเลขที่น้อยกว่าที่คาดไว้มากเริ่มต้นด้วย "8" แต่ตัวเลขมากถึง 30% เริ่มต้นด้วย "1" รูปแบบที่ขัดแย้งกันนี้เกิดขึ้นในกรณีชีวิตจริงทุกประเภท ตั้งแต่ขนาดประชากร ราคาหุ้น ไปจนถึงความยาวของแม่น้ำ
นักฟิสิกส์ แฟรงก์ เบนฟอร์ด สังเกตปรากฏการณ์นี้ครั้งแรกในปี 1938 เขาพบว่าความถี่ของตัวเลขที่ปรากฏก่อนจะลดลงเมื่อตัวเลขเพิ่มขึ้นจากหนึ่งเป็นเก้า คือ “1” ปรากฏเป็นเลขตัวแรกประมาณ 30.1% ของเวลา, “2” ปรากฏประมาณ 17.6% ของเวลา, “3” ปรากฏประมาณ 12.5% ​​ของเวลา และต่อๆ ไปจนกระทั่ง “9” ปรากฏขึ้น เป็นเลขหลักแรกเพียง 4.6% ของกรณี
เพื่อทำความเข้าใจสิ่งนี้ ลองจินตนาการว่าคุณกำลังนับสลากลอตเตอรีตามลำดับ เมื่อคุณนับสลากของคุณตั้งแต่หนึ่งถึงเก้า มีโอกาส 11.1% ที่หมายเลขใดๆ จะเป็นหมายเลขหนึ่ง เมื่อคุณเพิ่มตั๋วหมายเลข 10 โอกาสที่เลขสุ่มขึ้นต้นด้วย "1" จะเพิ่มขึ้นเป็น 18.2% คุณเพิ่มตั๋ว #11 ถึง #19 และโอกาสที่หมายเลขตั๋วที่ขึ้นต้นด้วย "1" ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง จนถึงสูงสุด 58% ตอนนี้คุณเพิ่มตั๋วหมายเลข 20 และกำหนดหมายเลขตั๋วต่อไป โอกาสที่ตัวเลขที่ขึ้นต้นด้วย "2" จะเพิ่มขึ้น และความน่าจะเป็นที่ตัวเลขที่ขึ้นต้นด้วย "1" จะลดลงอย่างช้าๆ
กฎของเบนฟอร์ดใช้ไม่ได้กับการกระจายตัวเลขทุกกรณี ตัวอย่างเช่น ชุดตัวเลขที่มีช่วงจำกัด (ความสูงหรือน้ำหนักของมนุษย์) จะไม่ครอบคลุมโดยกฎหมาย นอกจากนี้ยังใช้ไม่ได้กับชุดที่มีคำสั่งซื้อเพียงหนึ่งหรือสองคำสั่งซื้อเท่านั้น
อย่างไรก็ตาม กฎหมายนี้ใช้กับข้อมูลหลายประเภท เป็นผลให้เจ้าหน้าที่สามารถใช้กฎหมายเพื่อตรวจจับการฉ้อโกง: เมื่อข้อมูลที่ให้ไว้ไม่เป็นไปตามกฎหมายของ Benford เจ้าหน้าที่สามารถสรุปได้ว่ามีคนปลอมแปลงข้อมูล

6. ซี-พาราด็อกซ์

ยีนประกอบด้วยข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการสร้างและการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิต ดำเนินไปโดยไม่ได้บอกว่าสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนควรมีจีโนมที่ซับซ้อนที่สุด แต่นี่ไม่เป็นความจริง
อะมีบาเซลล์เดียวมีจีโนมใหญ่กว่ามนุษย์ถึง 100 เท่า อันที่จริง พวกมันอาจมีจีโนมที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่รู้จัก และในสายพันธุ์ที่มีความคล้ายคลึงกันมาก จีโนมอาจแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง ความแปลกประหลาดนี้เรียกว่า C-paradox
ข้อสรุปที่น่าสนใจจาก C-paradox ก็คือจีโนมอาจมีขนาดใหญ่เกินความจำเป็น หากใช้จีโนมทั้งหมดใน DNA ของมนุษย์ จำนวนการกลายพันธุ์ต่อรุ่นจะสูงอย่างไม่น่าเชื่อ
จีโนมของสัตว์ที่ซับซ้อนหลายชนิด เช่น มนุษย์และบิชอพ รวมถึง DNA ที่ไม่มีรหัสอะไรเลย DNA ที่ไม่ได้ใช้จำนวนมหาศาลนี้ แตกต่างกันไปอย่างมากในแต่ละสิ่งมีชีวิต ดูเหมือนจะไม่พึ่งพาอะไรเลย ซึ่งเป็นสิ่งที่สร้าง C-paradox

7. มดอมตะบนเชือก

ลองนึกภาพมดคลานไปตามเชือกยางยาวหนึ่งเมตรด้วยความเร็วหนึ่งเซนติเมตรต่อวินาที ลองนึกภาพด้วยว่าเชือกทอดยาวหนึ่งกิโลเมตรต่อวินาที มดจะถึงจุดสิ้นสุดหรือไม่?
ดูเหมือนสมเหตุสมผลที่มดธรรมดาไม่สามารถทำเช่นนี้ได้ เนื่องจากความเร็วของการเคลื่อนที่นั้นต่ำกว่าความเร็วที่เชือกทอดยาวมาก อย่างไรก็ตาม มดก็จะไปถึงฝั่งตรงข้ามในที่สุด
เมื่อมดยังไม่เริ่มขยับ เชือก 100% จะอยู่ข้างหน้ามด หลังจากนั้นไม่กี่วินาที เชือกก็ใหญ่ขึ้นมาก แต่มดก็เดินไปได้ระยะทางหนึ่งด้วย และถ้าคุณนับเป็นเปอร์เซ็นต์ ระยะทางที่มันต้องเดินทางก็ลดลง - มันน้อยกว่า 100% แล้ว แม้ว่าจะไม่ได้มากก็ตาม
แม้ว่าเชือกจะยืดออกตลอดเวลา แต่ระยะทางที่มดเดินทางเพียงเล็กน้อยก็จะยิ่งมากขึ้นเช่นกัน และแม้ว่าโดยรวมแล้วเชือกจะยาวขึ้นในอัตราคงที่ แต่เส้นทางของมดก็จะสั้นลงเล็กน้อยทุก ๆ วินาที มดยังเคลื่อนที่ไปข้างหน้าด้วยความเร็วคงที่ตลอดเวลา ดังนั้น ทุก ๆ วินาที ระยะทางที่เขาเดินทางได้เพิ่มขึ้น และระยะทางที่เขาต้องเดินทางก็ลดลง เป็นเปอร์เซ็นต์แน่นอน
มีเงื่อนไขประการหนึ่งที่ปัญหาจะต้องมีวิธีแก้ไข นั่นคือ มดจะต้องเป็นอมตะ ดังนั้นมดจะถึงจุดสิ้นสุดใน 2.8×1,043.429 วินาที ซึ่งนานกว่าการมีอยู่ของจักรวาลเล็กน้อย

ในจักรวาลวิทยา คำถามเกี่ยวกับขอบเขตหรืออนันต์ของจักรวาลมีความสำคัญอย่างยิ่ง:

• ถ้าจักรวาลมีขอบเขตจำกัด ดังที่ฟรีดแมนแสดงให้เห็น มันไม่สามารถอยู่ในสภาพหยุดนิ่งได้ และจะต้องขยายหรือหดตัว
• ถ้าจักรวาลไม่มีที่สิ้นสุด สมมติฐานใดๆ เกี่ยวกับการบีบอัดหรือการขยายตัวของมันก็จะสูญเสียความหมายไป

เป็นที่ทราบกันดีว่าสิ่งที่เรียกว่าความขัดแย้งทางจักรวาลวิทยาถูกหยิบยกมาเป็นการคัดค้านความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งไม่มีที่สิ้นสุดในแง่ที่ว่าทั้งขนาดหรือเวลาของการดำรงอยู่หรือมวลของสสารที่มีอยู่ในนั้น สามารถแสดงด้วยตัวเลขใดๆ ก็ได้ ไม่ว่าจะมากเพียงใด เรามาดูกันว่าการคัดค้านเหล่านี้มีความสมเหตุสมผลเพียงใด

ความขัดแย้งทางจักรวาลวิทยา - สาระสำคัญและการวิจัย

เป็นที่ทราบกันดีว่าการคัดค้านหลักต่อความเป็นไปได้ของการดำรงอยู่ของจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดในเวลาและอวกาศมีดังนี้

1. “ในปี 1744 นักดาราศาสตร์ชาวสวิส เจ.เอฟ. เชโซเป็นคนแรกที่สงสัยความถูกต้องของแนวคิดเรื่องจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุด: หากจำนวนดวงดาวในจักรวาลมีอย่างไม่มีที่สิ้นสุด แล้วทำไมท้องฟ้าทั้งดวงจึงไม่เปล่งประกายเหมือนพื้นผิวของดาวฤกษ์ดวงเดียว? ทำไมท้องฟ้าถึงมืด? ทำไมดวงดาวถึงถูกคั่นด้วยช่องว่างที่มืด? . เชื่อกันว่าการคัดค้านแบบเดียวกันกับแบบจำลองของจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดนั้นถูกหยิบยกขึ้นมาโดยนักปรัชญาชาวเยอรมัน G. Olbers ในปี 1823 “ข้อโต้แย้งของ Albers คือแสงที่มาจากดาวฤกษ์อันไกลโพ้นมาหาเราควรจะอ่อนลงเนื่องจากการดูดกลืนใน เรื่องในทางของมัน แต่ในกรณีนี้ สสารนี้เองควรจะร้อนขึ้นและเปล่งประกายเจิดจ้าราวกับดวงดาว” . ทว่าแท้จริงแล้วมันเป็นเช่นนี้! ตามแนวคิดสมัยใหม่ สุญญากาศไม่ใช่ "ไม่มีอะไร" แต่เป็น "บางสิ่ง" ที่มีคุณสมบัติทางกายภาพอย่างแท้จริง ถ้าอย่างนั้น ทำไมไม่คิดว่าแสงมีปฏิกิริยากับ "บางสิ่ง" นี้ในลักษณะที่โฟตอนแต่ละโฟตอนของแสงเคลื่อนที่ใน "บางสิ่ง" นี้ จะสูญเสียพลังงานตามสัดส่วนของระยะทางที่มันเดินทาง อันเป็นผลจากการที่รังสีของโฟตอนเปลี่ยนไป ส่วนสีแดงของสเปกตรัม โดยธรรมชาติแล้ว การดูดกลืนพลังงานโฟตอนด้วยสุญญากาศจะมาพร้อมกับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของสุญญากาศ ซึ่งส่งผลให้สุญญากาศกลายเป็นแหล่งกำเนิดรังสีทุติยภูมิ ซึ่งอาจเรียกว่ารังสีพื้นหลัง เมื่อระยะห่างจากโลกถึงวัตถุเปล่งแสง เช่น ดาวฤกษ์ หรือกาแล็กซี ถึงค่าจำกัด การแผ่รังสีจากวัตถุนี้จะได้รับการเปลี่ยนแปลงสีแดงขนาดใหญ่จนรวมเข้ากับรังสีสุญญากาศพื้นหลัง ดังนั้นแม้ว่าจำนวนดวงดาวในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุดจะไม่มีที่สิ้นสุด แต่จำนวนดวงดาวที่สังเกตจากโลกและโดยทั่วไปจากจุดใด ๆ ในจักรวาลนั้นมีจำกัด - ณ จุดใด ๆ ในอวกาศผู้สังเกตการณ์จะมองเห็นตัวเองราวกับว่าอยู่ตรงกลาง ของเอกภพซึ่งมีดาวฤกษ์ (กาแล็กซี) อยู่จำนวนจำกัด ในเวลาเดียวกัน ที่ความถี่ของการแผ่รังสีพื้นหลัง ท้องฟ้าทั้งดวงก็เปล่งประกายราวกับพื้นผิวของดาวฤกษ์ดวงเดียวที่เราสังเกตได้จริง

2. ในปี ค.ศ. 1850 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน อาร์. เคลาเซียส “... ได้ข้อสรุปว่าโดยธรรมชาติแล้วความร้อนจะผ่านจากร่างกายที่อบอุ่นไปสู่ความเย็น... สถานะของจักรวาลน่าจะเปลี่ยนแปลงไปในทิศทางหนึ่งมากขึ้นเรื่อยๆ... แนวคิดเหล่านี้ได้รับการพัฒนาโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ วิลเลียม ทอมสัน ซึ่งกระบวนการทางกายภาพทั้งหมดในจักรวาลจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นความร้อน" ด้วยเหตุนี้ จักรวาลจึงเผชิญกับ "ความตายจากความร้อน" ดังนั้นการดำรงอยู่ของจักรวาลอย่างไม่มีที่สิ้นสุดในเวลาจึงเป็นไปไม่ได้ ในความเป็นจริงนี่ไม่ใช่กรณี ตามแนวคิดสมัยใหม่ สสารจะถูกแปลงเป็น "พลังงานแสง" และ "ความร้อน" อันเป็นผลมาจากกระบวนการแสนสาหัสที่เกิดขึ้นในดาวฤกษ์ “การตายจากความร้อน” จะเกิดขึ้นทันทีที่สสารทั้งหมดในจักรวาล “เผาไหม้” ด้วยปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ แน่นอนว่าในจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุด ปริมาณสำรองของสสารก็ไม่มีที่สิ้นสุดเช่นกัน ดังนั้นสสารทั้งหมดของจักรวาลจะ "มอดไหม้" ในเวลาอันยาวนานอย่างไม่มีที่สิ้นสุด “ความตายจากความร้อน” ค่อนข้างคุกคามจักรวาลอันจำกัด เนื่องจากสสารในจักรวาลนั้นมีจำกัด อย่างไรก็ตาม แม้ในกรณีของเอกภพที่มีขอบเขตจำกัด “การตายด้วยความร้อน” ของมันก็ไม่จำเป็น นิวตันยังพูดประมาณนี้: “ธรรมชาติรักการเปลี่ยนแปลง เหตุใดจึงไม่ควรมีการเปลี่ยนแปลงบางอย่างในชุดของการเปลี่ยนแปลงที่แตกต่างกันโดยสสารกลายเป็นแสง และแสงเป็นสสาร” ในปัจจุบันการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเป็นที่รู้จักกันดี: ในอีกด้านหนึ่งสสารกลายเป็นแสงอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาแสนสาหัสในทางกลับกันโฟตอนคือ ภายใต้สภาวะบางประการ แสงจะเปลี่ยนเป็นอนุภาควัสดุที่สมบูรณ์สองชิ้น ได้แก่ อิเล็กตรอนและโพซิตรอน ดังนั้นในธรรมชาติจึงมีการหมุนเวียนของสสารและพลังงาน ซึ่งรวมถึง "การตายด้วยความร้อน" ของจักรวาลด้วย

3. ในปี พ.ศ. 2438 นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน เอช. ซีลิเกอร์ “... ได้ข้อสรุปว่าแนวคิดเรื่องอวกาศอนันต์ที่เต็มไปด้วยสสารที่มีความหนาแน่นจำกัดนั้นไม่สอดคล้องกับกฎแรงโน้มถ่วงของนิวตัน... หากอยู่ในอวกาศอันไม่มีที่สิ้นสุด ความหนาแน่นของสสารไม่ใช่ขนาดที่เล็ก และตามกฎของนิวตันทุก ๆ สองอนุภาคจะถูกดึงดูดเข้าหากัน ดังนั้นแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุใดก็ตามจะมีขนาดใหญ่เป็นอนันต์ และภายใต้อิทธิพลของมัน วัตถุจะได้รับความเร่งที่ใหญ่เป็นอนันต์”

ตามที่อธิบายไว้ เช่น โดย I.D. Novikov สาระสำคัญของความขัดแย้งแรงโน้มถ่วงมีดังนี้ “โดยเฉลี่ยแล้ว ปล่อยให้จักรวาลเต็มไปด้วยเทห์ฟากฟ้าอย่างสม่ำเสมอ เพื่อที่ว่าความหนาแน่นเฉลี่ยของสสารในอวกาศปริมาณมากจะเท่ากัน ลองคำนวณตามกฎของนิวตันว่าแรงโน้มถ่วงที่เกิดจากสสารอนันต์ทั้งหมดของจักรวาลกระทำต่อวัตถุ (เช่นกาแลคซี) ที่วางอยู่ที่จุดใดก็ได้ในอวกาศ ขั้นแรกสมมติว่าจักรวาลว่างเปล่า ให้เราวางตัวทดสอบไว้ที่จุดใดก็ได้ในอวกาศ ก. ขอให้เราล้อมรอบร่างกายนี้ด้วยสารที่มีความหนาแน่นซึ่งบรรจุลูกบอลรัศมี รต่อร่างกาย กอยู่ตรงกลางลูกบอล เป็นที่ชัดเจนโดยไม่ต้องคำนวณใดๆ เนื่องจากความสมมาตร ความโน้มถ่วงของอนุภาคทั้งหมดของสสารของลูกบอลที่อยู่ตรงกลางทำให้สมดุลซึ่งกันและกัน และแรงที่ได้จะเป็นศูนย์ กล่าวคือ บนร่างกาย กไม่มีการใช้กำลัง ตอนนี้เราจะเพิ่มชั้นทรงกลมของสสารที่มีความหนาแน่นเท่ากันให้กับลูกบอลมากขึ้นเรื่อยๆ... ชั้นของสสารทรงกลมไม่ได้สร้างแรงโน้มถ่วงในช่องภายใน และการเติมชั้นเหล่านี้จะไม่เปลี่ยนแปลงอะไรเลย กล่าวคือ ยังคงเป็นแรงโน้มถ่วงที่เกิดขึ้น กเท่ากับศูนย์ ดำเนินกระบวนการเพิ่มชั้นต่อไป ในที่สุดเราก็มาถึงจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งเต็มไปด้วยสสารอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งแรงโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นนั้นกระทำต่อ กมีค่าเท่ากับศูนย์

อย่างไรก็ตาม การให้เหตุผลสามารถดำเนินการได้แตกต่างออกไป ให้เราหาลูกบอลที่มีรัศมีสม่ำเสมออีกครั้ง รในจักรวาลอันว่างเปล่า อย่าวางร่างกายของเราไว้ตรงกลางลูกบอลซึ่งมีความหนาแน่นของสสารเท่าเดิม แต่อยู่ที่ขอบของมัน ตอนนี้แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อร่างกาย กจะเท่ากันตามกฎของนิวตัน

เอฟ = จีเอ็ม/ร 2 ,

ที่ไหน ม- มวลของลูกบอล ม– มวลของตัวทดสอบ ก.

ตอนนี้เราจะเพิ่มชั้นสสารทรงกลมให้กับลูกบอล เมื่อเพิ่มเปลือกทรงกลมเข้าไปในลูกบอลนี้ มันจะไม่เพิ่มแรงโน้มถ่วงภายในตัวมันเอง ดังนั้นแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อร่างกาย กจะไม่เปลี่ยนแปลงและยังคงเท่าเดิม เอฟ.

เรามาดำเนินการเพิ่มเปลือกทรงกลมที่มีความหนาแน่นเท่ากันต่อไป บังคับ เอฟยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ในขีดจำกัดนี้ เราจะได้จักรวาลที่เต็มไปด้วยสสารที่เป็นเนื้อเดียวกันและมีความหนาแน่นเท่ากันอีกครั้ง แต่ตอนนี้อยู่บนร่างกายแล้ว กบังคับการกระทำ เอฟ. แน่นอนว่าขึ้นอยู่กับการเลือกลูกบอลเริ่มต้น เราสามารถรับแรงได้ เอฟหลังจากเปลี่ยนผ่านไปสู่จักรวาลที่เต็มไปด้วยสสารสม่ำเสมอ ความคลุมเครือนี้เรียกว่าความขัดแย้งของแรงโน้มถ่วง... ทฤษฎีของนิวตันไม่ได้ทำให้สามารถคำนวณแรงโน้มถ่วงในจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดได้อย่างไม่คลุมเครือโดยไม่ต้องตั้งสมมติฐานเพิ่มเติม มีเพียงทฤษฎีของไอน์สไตน์เท่านั้นที่ช่วยให้เราคำนวณแรงเหล่านี้ได้โดยไม่มีข้อขัดแย้งใดๆ”

อย่างไรก็ตาม ความขัดแย้งจะหายไปทันทีหากเราจำได้ว่าจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดนั้นไม่เหมือนกับจักรวาลที่ใหญ่มาก:

• ในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด ไม่ว่าเราจะเพิ่มสสารเข้าไปในลูกบอลกี่ชั้นก็ตาม สสารจำนวนมากอย่างไม่สิ้นสุดยังคงอยู่ภายนอกมัน
• ในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด ลูกบอลใดๆ ไม่ว่าจะมีขนาดใหญ่แค่ไหนก็ตาม โดยมีวัตถุทดสอบอยู่บนพื้นผิวสามารถถูกล้อมรอบด้วยทรงกลมที่มีรัศมีใหญ่กว่านั้นได้เสมอในลักษณะที่ทั้งลูกบอลและวัตถุทดสอบบนพื้นผิวของมัน จะอยู่ภายในทรงกลมใหม่นี้ซึ่งเต็มไปด้วยสสารที่มีความหนาแน่นเท่ากันเช่นเดียวกับในลูกบอล ในกรณีนี้ ขนาดของแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อตัวทดสอบจากด้านข้างของลูกบอลจะเท่ากับศูนย์

ดังนั้น ไม่ว่าเราจะเพิ่มรัศมีของลูกบอลมากเพียงใด และไม่ว่าเราจะเพิ่มสสารเข้าไปกี่ชั้น ในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุดที่เต็มไปด้วยสสารอย่างสม่ำเสมอ ขนาดของแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อตัวทดสอบจะเท่ากับศูนย์เสมอ . กล่าวอีกนัยหนึ่ง ขนาดของแรงโน้มถ่วงที่สร้างขึ้นโดยสสารทั้งหมดในจักรวาลจะเป็นศูนย์ ณ จุดใดก็ตาม อย่างไรก็ตาม หากไม่มีสสารอยู่นอกทรงกลมบนพื้นผิวที่ตัวทดสอบตั้งอยู่ กล่าวคือ ถ้าสสารทั้งหมดของจักรวาลกระจุกตัวอยู่ในลูกบอลนี้ แรงโน้มถ่วงซึ่งแปรผันตามมวลของสสารที่อยู่ในลูกบอลก็จะกระทำกับวัตถุทดสอบที่วางอยู่บนพื้นผิวของวัตถุนี้ ภายใต้อิทธิพลของแรงนี้ ตัวทดสอบและโดยทั่วไปชั้นนอกทั้งหมดของสสารของลูกบอลจะถูกดึงดูดไปที่ศูนย์กลาง - ลูกบอลที่มีขนาดจำกัดซึ่งเต็มไปด้วยสสารสม่ำเสมอ จะบีบอัดอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง . ข้อสรุปนี้เป็นไปตามทั้งกฎแรงโน้มถ่วงสากลของนิวตันและจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์: จักรวาลที่มีมิติอันจำกัดไม่สามารถดำรงอยู่ได้ เนื่องจากภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง สสารของมันจะต้องหดตัวเข้าหาศูนย์กลางของจักรวาลอย่างต่อเนื่อง

“นิวตันเข้าใจว่าตามทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเขา ดาวต่างๆ ควรถูกดึงดูดเข้าหากัน และด้วยเหตุนี้ ดูเหมือนว่า... จะตกลงมาทับกัน เมื่อเข้าใกล้จุดหนึ่ง... นิวตันกล่าวว่า ดังนั้น(ต่อไปนี้จะเน้นโดยฉัน - วี.พี.) จริงหรือ ควรมีถ้าเรามีเท่านั้น สุดท้ายจำนวนดาวใน สุดยอดพื้นที่ของพื้นที่ แต่...ถ้าจำนวนดาว ไม่มีที่สิ้นสุดและมีมากหรือน้อย เท่าๆ กันกระจายไปทั่ว ไม่มีที่สิ้นสุดพื้นที่แล้วก็อันนี้ ไม่เคย จะไม่เกิดขึ้นเพราะไม่มีจุดศูนย์กลางที่ต้องล้ม ข้อโต้แย้งเหล่านี้เป็นตัวอย่างที่แสดงให้เห็นว่าการประสบปัญหาเมื่อพูดถึงเรื่องอนันต์นั้นง่ายดายเพียงใด ในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด จุดใดๆ ก็สามารถถือเป็นศูนย์กลางได้ เนื่องจากทั้งสองด้านมีจำนวนดาวไม่มีที่สิ้นสุด (จากนั้นคุณก็ทำได้ - รองประธาน) ... ใช้ระบบอันจำกัดโดยที่ดวงดาวทุกดวงตกลงมารวมกันโดยมุ่งไปที่ศูนย์กลางและดูว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงอะไรเกิดขึ้นหากคุณเพิ่มดาวมากขึ้นเรื่อย ๆ โดยกระจายอย่างเท่าเทียมกันโดยประมาณนอกภูมิภาคภายใต้ การพิจารณา. ไม่ว่าเราจะเพิ่มดาวสักกี่ดวง พวกเขาก็มักจะมุ่งไปที่ศูนย์กลางเสมอ” ดังนั้น เพื่อไม่ให้ "เกิดปัญหา" เราต้องเลือกพื้นที่ที่มีขอบเขตจำกัดจากจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าดวงดาวจะตกลงสู่ศูนย์กลางของภูมิภาคนี้ในบริเวณที่มีขอบเขตจำกัดดังกล่าว จากนั้นจึงขยายข้อสรุปนี้ไปยัง จักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดและประกาศว่าการมีอยู่ของจักรวาลนั้นเป็นไปไม่ได้ นี่คือตัวอย่างของวิธีที่ “... ไปยังจักรวาลโดยรวม...” ถูกถ่ายโอน “... ในฐานะบางสิ่งบางอย่างที่สมบูรณ์ เช่นสภาวะ... ซึ่ง... มีเพียงส่วนหนึ่งของสสารเท่านั้นที่สามารถอยู่ภายใต้ได้” ( F. Engels. Anti-Dühring) เช่น ดาวดวงเดียวหรือกระจุกดาว ที่​จริง เนื่อง​จาก “ใน​เอกภพ​ที่​ไม่​มี​จุด​สิ้นสุด จุด​ใด ๆ ก็​ถือ​ได้​ว่า​เป็น​ศูนย์กลาง” จำนวน​จุด​เช่น​นั้น​จึง​เป็น​อนันต์. ดวงดาวจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางใดของจำนวนอนันต์นี้ และอีกอย่างหนึ่ง: แม้ว่าจุดดังกล่าวจะถูกค้นพบอย่างกะทันหัน แต่ดวงดาวจำนวนอนันต์ก็จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางของจุดนี้เป็นเวลาไม่มีที่สิ้นสุดและการบีบตัวของเอกภพอันไม่มีที่สิ้นสุดทั้งหมด ณ จุดนี้ก็จะเกิดขึ้นในเวลาที่ไม่มีที่สิ้นสุดเช่นกัน , เช่น. ไม่เคย. มันคนละเรื่องกันถ้าจักรวาลมีขอบเขตจำกัด ในจักรวาลดังกล่าว มีจุดเดียวซึ่งเป็นศูนย์กลางของจักรวาล - นี่คือจุดที่การขยายตัวของจักรวาลเริ่มต้นขึ้นและซึ่งสสารทั้งหมดของจักรวาลจะรวมตัวกันอีกครั้งเมื่อการขยายตัวถูกแทนที่ด้วยการบีบอัด . จึงเป็นจักรวาลอันมีขอบเขตจำกัด กล่าวคือ จักรวาลซึ่งขนาดในแต่ละช่วงเวลาและปริมาณของสสารที่กระจุกตัวอยู่ในนั้นสามารถแสดงออกมาเป็นจำนวนจำกัดได้ ถึงวาระที่จะเกิดการหดตัว เมื่ออยู่ในสภาวะที่ถูกบีบอัด จักรวาลจะไม่สามารถออกจากสถานะนี้ได้หากไม่มีอิทธิพลจากภายนอก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากไม่มีสสาร ไม่มีช่องว่าง หรือเวลาอยู่นอกจักรวาล เหตุผลเดียวสำหรับการขยายตัวของจักรวาลก็คือการกระทำที่แสดงออกด้วยคำว่า "ปล่อยให้มีแสงสว่าง!" ดังที่เอฟ เองเกลส์เคยเขียนไว้ว่า “เราสามารถบิดและหมุนได้ตามต้องการ แต่... ..เรากลับมาอีกครั้งทุกครั้ง...สู่พระหัตถ์ของพระเจ้า” (F. Engels. Anti-Dühring) อย่างไรก็ตาม นิ้วของพระเจ้าไม่สามารถเป็นหัวข้อของการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ได้

บทสรุป

การวิเคราะห์ความขัดแย้งทางจักรวาลวิทยาที่เรียกว่าช่วยให้เราสามารถสรุปสิ่งต่อไปนี้ได้

1. พื้นที่โลกไม่ว่างเปล่า แต่เต็มไปด้วยตัวกลาง ไม่ว่าเราจะเรียกอีเทอร์ตัวกลางหรือสุญญากาศทางกายภาพก็ตาม เมื่อเคลื่อนที่ในตัวกลางนี้ โฟตอนจะสูญเสียพลังงานตามสัดส่วนของระยะทางที่พวกมันเคลื่อนที่และระยะทางที่พวกมันเคลื่อนที่ ซึ่งส่งผลให้การปล่อยโฟตอนเปลี่ยนไปยังส่วนสีแดงของสเปกตรัม อันเป็นผลมาจากอันตรกิริยากับโฟตอน อุณหภูมิของสุญญากาศหรืออีเทอร์จะสูงขึ้นหลายองศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ ซึ่งส่งผลให้สุญญากาศกลายเป็นแหล่งกำเนิดรังสีทุติยภูมิที่สอดคล้องกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ซึ่งสังเกตได้จริง ที่ความถี่ของการแผ่รังสีนี้ ซึ่งจริงๆ แล้วคือรังสีพื้นหลังของสุญญากาศ ท้องฟ้าทั้งผืนจึงสว่างเท่ากัน ตามที่เจ.เอฟ. สันนิษฐานไว้ เชโซ.

2. ตรงกันข้ามกับสมมติฐานของ R. Clausius “การตายจากความร้อน” ไม่ได้คุกคามจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งรวมถึงสสารจำนวนอนันต์ที่สามารถเปลี่ยนเป็นความร้อนได้ในระยะเวลาอันยาวนานอย่างไม่สิ้นสุด กล่าวคือ ไม่เคย. “ความตายจากความร้อน” คุกคามจักรวาลอันจำกัดซึ่งมีสสารจำนวนจำกัดซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นความร้อนได้ในเวลาอันจำกัด นั่นคือเหตุผลว่าทำไมการมีอยู่ของจักรวาลที่มีขอบเขตจำกัดจึงกลายเป็นไปไม่ได้

3. ในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด มิติใด ๆ ไม่สามารถแสดงออกมาได้ ไม่ว่าตัวเลขจะมากเพียงใดก็ตาม เต็มไปด้วยสสารอย่างสม่ำเสมอที่ความหนาแน่นที่ไม่เป็นศูนย์ ขนาดของแรงโน้มถ่วงที่กระทำ ณ จุดใด ๆ ในจักรวาลก็เท่ากัน ถึงศูนย์ - นี่คือความขัดแย้งที่แท้จริงของแรงโน้มถ่วงของจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุด ความเท่าเทียมกันของแรงโน้มถ่วงจนเป็นศูนย์ ณ จุดใดๆ ในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งเต็มไปด้วยสสารสม่ำเสมอ หมายความว่าพื้นที่ในจักรวาลดังกล่าวนั้นมีแบบยุคลิดอยู่ทุกหนทุกแห่ง

ในจักรวาลอันมีขอบเขตจำกัด กล่าวคือ ในจักรวาล ซึ่งบางมิติสามารถแสดงได้ด้วยจำนวนที่มาก แม้ว่าวัตถุทดสอบที่อยู่ "สุดขอบ" ของจักรวาลจะอยู่ภายใต้แรงดึงดูดที่เป็นสัดส่วนกับมวลของสสารที่บรรจุอยู่ในนั้น เนื่องจาก ผลลัพธ์ของการที่ร่างกายนี้จะโน้มตัวไปยังศูนย์กลางของจักรวาล - จักรวาลอันมีขอบเขต ซึ่งมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งปริมาตรที่จำกัดของมัน ถึงวาระที่จะบีบอัด ซึ่งจะไม่มีวันทำให้เกิดการขยายตัวโดยไม่มีอิทธิพลจากภายนอก

ดังนั้น การคัดค้านหรือความขัดแย้งทั้งหมดที่เชื่อว่ามุ่งเป้าไปที่ความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุดในด้านเวลาและอวกาศ แท้จริงแล้วมุ่งเป้าไปที่ความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของจักรวาลที่มีขอบเขตจำกัด ในความเป็นจริง จักรวาลนั้นไม่มีที่สิ้นสุดทั้งในอวกาศและเวลา อนันต์ในแง่ที่ว่าทั้งขนาดของจักรวาลหรือปริมาณสสารที่มีอยู่ในนั้นหรืออายุขัยของจักรวาลไม่สามารถแสดงออกมาได้ ไม่ว่าจำนวนอนันต์จะมากเพียงใด มันก็เป็นอนันต์ จักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดไม่เคยเกิดขึ้นไม่ว่าจะเป็นผลมาจากการขยายตัวอย่างกะทันหันและอธิบายไม่ได้และการพัฒนาเพิ่มเติมของวัตถุ "ก่อนวัตถุ" บางอย่าง หรือเป็นผลมาจากการสร้างสรรค์อันศักดิ์สิทธิ์

อย่างไรก็ตาม จะต้องสันนิษฐานไว้ก่อนว่าข้อโต้แย้งข้างต้นดูเหมือนจะไม่น่าเชื่อถือเลยสำหรับผู้สนับสนุนทฤษฎีบิ๊กแบง ตามที่นักวิทยาศาสตร์ชื่อดัง H. Alfven กล่าวว่า “ยิ่งมีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์น้อยเท่าใด ความเชื่อในตำนานนี้ก็ยิ่งคลั่งไคล้มากขึ้นเท่านั้น ดูเหมือนว่าในสภาพแวดล้อมทางปัญญาในปัจจุบัน ข้อได้เปรียบที่ยิ่งใหญ่ของจักรวาลวิทยาบิกแบงก็คือ มันเป็นการดูหมิ่นสามัญสำนึก: ลัทธิความเชื่อ ไร้สาระ (ฉันเชื่อว่าเพราะมันไร้สาระ)” (อ้างอิงใน ) น่าเสียดายที่ "ศรัทธาที่คลั่งไคล้" ในทฤษฎีนี้หรือทฤษฎีนั้นยังคงเป็นประเพณีมาระยะหนึ่งแล้ว ยิ่งมีหลักฐานที่แสดงถึงความไม่สอดคล้องกันทางวิทยาศาสตร์ของทฤษฎีดังกล่าวมากขึ้นเท่าใด ความเชื่อที่คลั่งไคล้ในการไม่มีข้อผิดพลาดอย่างแท้จริงก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ครั้งหนึ่ง เอราสมุสแห่งรอตเตอร์ดัมกำลังโต้เถียงกับลูเทอร์ นักปฏิรูปคริสตจักรผู้โด่งดัง เขียนว่า “ฉันรู้ว่าบางคนที่เงี่ยหูฟังจะตะโกนว่า “อีราสมุสกล้าสู้กับลูเทอร์!” นั่นก็คือแมลงวันกับช้าง หากใครต้องการถือว่าสิ่งนี้เป็นเพราะจิตใจอ่อนแอหรือความไม่รู้ของฉัน ฉันจะไม่โต้เถียงกับเขา ถึงแม้ว่าผู้ที่มีจิตใจอ่อนแอ - แม้จะเพื่อการเรียนรู้ก็ตาม - จะได้รับอนุญาตให้โต้แย้งกับผู้ที่พระเจ้าประทานให้ให้ร่ำรวยยิ่งขึ้น.. . บางทีความคิดเห็นของฉันกำลังหลอกลวงฉัน ฉันจึงอยากเป็นคู่สนทนา ไม่ใช่ผู้พิพากษา นักสำรวจ ไม่ใช่ผู้ก่อตั้ง ฉันพร้อมที่จะเรียนรู้จากทุกคนที่เสนอสิ่งที่ถูกต้องและเชื่อถือได้มากกว่า... หากผู้อ่านเห็นว่าอุปกรณ์ในการเขียนเรียงความของฉันมีค่าเท่ากับของฝ่ายตรงข้ามตัวเขาเองก็จะชั่งน้ำหนักและตัดสินว่าอะไรสำคัญกว่า: การตัดสิน ของผู้รู้แจ้งทั้งหลาย... ทุกมหาวิทยาลัย... หรือความเห็นส่วนตัวของคนๆ นี้หรือคนนั้น... ผมรู้ว่าในชีวิตมักเกิดขึ้นที่คนส่วนใหญ่เอาชนะสิ่งที่ดีที่สุดได้ ฉันรู้ว่าเมื่อทำการสืบสวนความจริง ไม่ใช่เรื่องผิดเลยที่จะเพิ่มความขยันหมั่นเพียรให้กับสิ่งที่เคยทำไปแล้ว”

ด้วยถ้อยคำเหล่านี้ เราจะสรุปการศึกษาสั้นๆ ของเรา

แหล่งข้อมูล:

1. คลิมซิน ไอ.เอ. ดาราศาสตร์เชิงสัมพัทธภาพ อ.: เนากา, 2526.
2. ฮอว์คิง เอส. จากบิ๊กแบงสู่หลุมดำ อ.: มีร์, 1990.
3. โนวิคอฟ ไอ.ดี. วิวัฒนาการของจักรวาล อ.: เนากา, 2526.
4. กินซ์เบิร์ก วี.แอล. เกี่ยวกับฟิสิกส์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ บทความและสุนทรพจน์ อ.: เนากา, 2528.

“เหวที่เต็มไปด้วยดวงดาวได้เปิดออกแล้ว
ดวงดาวไม่มีตัวเลข ก้นเหว”
M.V. Lomonosov “การไตร่ตรองถึงพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวของพระเจ้ายามเย็น...”

บทนี้จากบทกวีของ Lomonosov ที่เก่งกาจได้กลายเป็นมรดกทางความคิดสร้างสรรค์ที่มีชื่อเสียงที่สุดของนักวิทยาศาสตร์กวีและนักปรัชญาผู้ยิ่งใหญ่ งานเขียนเชิงปรัชญานี้มีอายุย้อนไปถึงปี 1747 ให้เราทราบเพียงว่าตั้งแต่นั้นมา ความคิดทางวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้ตัดสินใจเกี่ยวกับการตีความความไม่มีที่สิ้นสุดของจักรวาล ทำให้สมมติฐานของ Lomonosov เกี่ยวกับความไม่มีที่สิ้นสุดของจักรวาลไม่ได้รับการพิสูจน์

ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา สาขาวิชาวิทยาศาสตร์พื้นฐาน จักรวาลวิทยา ทั้งหมดก็ได้ถือกำเนิดขึ้น แต่เธอยังไม่สามารถตอบคำถามนิรันดร์นี้ได้ ยิ่งเรามีข้อมูลมากเท่าไร ความขัดแย้งที่ไม่ละลายน้ำก็จะเกิดขึ้นต่อหน้าเรามากขึ้นเท่านั้น แนวคิดทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับความไม่มีที่สิ้นสุดของจักรวาลแสดงออกมาในแง่ที่ว่าขนาด อายุขัย มวลของสสารที่มีอยู่ในปริมาตรสากลไม่สามารถแสดงเป็นค่าตัวเลขที่จำกัดของขนาดใดๆ ได้ ตรรกะของการทำความเข้าใจเกี่ยวกับความไม่มีที่สิ้นสุดของอวกาศทำให้เกิดข้อสรุปเชิงตรรกะที่เข้ากันไม่ได้สองข้อต่อไปนี้:

ตามทฤษฎีของฟรีดแมน เอกภพที่มีขอบเขตจำกัดไม่สามารถหยุดนิ่งได้และจะต้องขยายหรือหดตัว

แนวคิดเรื่องการขยายตัวหรือการหดตัวของเอกภพในกรณีของอนันต์นั้นไม่สมเหตุสมผล เนื่องจากอนันต์ของการขยายตัวนั้นเท่ากับการหดตัวและการเกิดขึ้นของจักรวาล ณ เวลาที่เกิดบิกแบงจากปริมาตรนิวตรอนหนึ่งอัน ด้วยมวลที่มีจำกัด แม้ว่ามวลจะมีขนาดใหญ่ตามอำเภอใจก็ตาม ก็ข้องแวะด้วยความไม่สิ้นสุดของมันในแง่ของมวล ขนาด และเวลาของการดำรงอยู่

เป็นที่ทราบกันดีว่ากระบวนการขยายตัวของเอกภพได้รับการพิสูจน์แล้วโดยการทดลองโดยอาศัยการทดลองวัดระยะทางไปยังระบบดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดโดยใช้วิธีเรดาร์ นอกจากนี้ยังได้รับการพิสูจน์ว่ามีช่วงเวลาที่อวกาศเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากบิกแบง เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าเวลาเป็นแนวคิดแบบเวกเตอร์และไม่มีทิศทางย้อนกลับ ด้วยเหตุนี้ จนถึงขณะนี้ เวลาจึงดำรงอยู่ไม่ได้ และตามทฤษฎีของไอน์สไตน์ อวกาศและเวลาไม่สามารถดำรงอยู่ได้หากไม่มีกันและกัน ซึ่งหมายความว่ามีช่วงเวลาที่ไม่มีที่ว่าง สำหรับนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ - นักจักรวาลวิทยา ความขัดแย้งนี้เป็นพื้นฐานในการยืนยันการไม่มีพระเจ้าหรืออำนาจสูงสุดอื่นๆ ที่เป็นแรงผลักดันให้เกิดจักรวาล ถึงกระนั้น ขอให้เราฝากความหวังไว้กับการแก้ไขความขัดแย้งนี้ เนื่องจากความเข้าใจของเราเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผล และดังนั้น ปรัชญาทั้งหมดจึงต้องทนทุกข์ทรมานจากอคติ อัจฉริยะของ Lomonosov อยู่ที่ความจริงที่ว่าในบทกวีของเขาเขาเชื่อมโยงวิทยาศาสตร์ปรัชญาและหลักการอันศักดิ์สิทธิ์สร้างแบบอย่างสำหรับการคาดการณ์ไม่แม้แต่อนาคตเอง แต่เป็นแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ของจักรวาลในอนาคตนี้

ความขัดแย้งทางจักรวาลวิทยาของจักรวาล

ความขัดแย้งทางจักรวาลวิทยา— ความยากลำบาก (ความขัดแย้ง) ที่เกิดขึ้นเมื่อขยายกฎแห่งฟิสิกส์ไปยังจักรวาลโดยรวมหรือไปยังพื้นที่ขนาดใหญ่เพียงพอ ภาพคลาสสิกของโลกในศตวรรษที่ 19 ค่อนข้างอ่อนแอในสาขาจักรวาลวิทยาของจักรวาลเนื่องจากจำเป็นต้องอธิบายความขัดแย้ง 3 ประการ ได้แก่ โฟโตเมตริก อุณหพลศาสตร์ และแรงโน้มถ่วง คุณได้รับเชิญให้อธิบายความขัดแย้งเหล่านี้จากมุมมองของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่

ความขัดแย้งทางแสง (J. Chezo, 1744; G. Olbers, 1823) อธิบายคำถามที่ว่า “ทำไมกลางคืนถึงมืด?”
หากจักรวาลไม่มีที่สิ้นสุด ก็จะมีดาวนับไม่ถ้วนอยู่ในนั้น เนื่องจากการกระจายตัวของดาวฤกษ์ในอวกาศค่อนข้างสม่ำเสมอ จำนวนดาวที่อยู่ในระยะห่างที่กำหนดจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนกำลังสองของระยะห่างจากดาวเหล่านั้น เนื่องจากความสุกใสของดาวฤกษ์ลดลงตามสัดส่วนกำลังสองของระยะห่างจากดาวฤกษ์นั้น แสงทั่วไปของดวงดาวที่อ่อนลงเนื่องจากระยะห่างของดาวฤกษ์จึงควรได้รับการชดเชยด้วยจำนวนดาวที่เพิ่มขึ้น และทรงกลมท้องฟ้าทั้งหมดควร เรืองแสงสม่ำเสมอและสดใส ความขัดแย้งกับสิ่งที่สังเกตได้ในความเป็นจริงนี้เรียกว่าความขัดแย้งทางแสง
ความขัดแย้งนี้จัดทำขึ้นครั้งแรกทั้งหมดโดยนักดาราศาสตร์ชาวสวิส ฌอง-ฟิลิปป์ หลุยส์ เดอ ไชโซ (ค.ศ. 1718-1751) ในปี ค.ศ. 1744 แม้ว่านักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ จะแสดงความคิดที่คล้ายกันก่อนหน้านี้ โดยเฉพาะโยฮันเนส เคปเลอร์, ออตโต ฟอน เกอริก และเอ็ดมันด์ ฮัลเลย์ ความขัดแย้งทางโฟโตเมตริกบางครั้งเรียกว่าความขัดแย้งของออลเบอร์ (Olbers' Paradox) ตามชื่อนักดาราศาสตร์ที่ให้ความสนใจเรื่องนี้ในศตวรรษที่ 19
คำอธิบายที่ถูกต้องของความขัดแย้งทางแสงถูกเสนอโดยนักเขียนชาวอเมริกันผู้มีชื่อเสียง Edgar Allan Poe ในบทกวีเกี่ยวกับจักรวาลวิทยาเรื่อง "Eureka" (1848); การรักษาทางคณิตศาสตร์โดยละเอียดของการแก้ปัญหานี้มอบให้โดย William Thomson (Lord Kelvin) ในปี 1901 ขึ้นอยู่กับอายุอันจำกัดของจักรวาล เนื่องจาก (ตามข้อมูลสมัยใหม่) เมื่อกว่า 13 พันล้านปีก่อนไม่มีกาแลคซีและควาซาร์ในจักรวาล ดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลที่สุดที่เราสังเกตได้จึงอยู่ในระยะห่าง 13 พันล้านปีแสง ปี. วิธีนี้จะขจัดหลักฐานหลักของความขัดแย้งทางโฟโตเมตริก นั่นคือดาวฤกษ์อยู่ที่ใดก็ตาม ไม่ว่าจะอยู่ห่างจากเรามากเพียงใด จักรวาลซึ่งสังเกตได้จากระยะไกล ยังอายุน้อยจนดาวฤกษ์ยังไม่ก่อตัวในนั้น โปรดทราบว่าสิ่งนี้ไม่ได้ขัดแย้งกับหลักการทางจักรวาลวิทยา แต่อย่างใด ซึ่งเป็นไปตามความไร้ขอบเขตของจักรวาล กล่าวคือ ไม่ใช่จักรวาลที่ถูกจำกัด แต่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของจักรวาลที่ดาวฤกษ์ดวงแรกเกิดขึ้นระหว่างการมาถึงของแสง สำหรับพวกเรา.
การเคลื่อนตัวของกาแล็กซีสีแดงยังช่วยลดความสว่างของท้องฟ้ายามค่ำคืนอีกด้วย แท้จริงแล้ว กาแล็กซีอันห่างไกลมี (1+ z) ความยาวคลื่นรังสีที่ยาวกว่ากาแลคซีในระยะใกล้ แต่ความยาวคลื่นสัมพันธ์กับพลังงานแสงตามสูตร ε= สาธารณสุข/แล. ดังนั้นพลังงานของโฟตอนที่เราได้รับจากกาแลคซีอันห่างไกลคือ (1+ z) น้อยลงเท่า นอกจากนี้หากมาจากกาแลคซีที่มีเรดชิฟต์ zโฟตอนสองตัวถูกปล่อยออกมาโดยมีช่วงเวลา δ ทีจากนั้นช่วงเวลาระหว่างการรับโฟตอนทั้งสองนี้บนโลกจะเป็นอีกช่วงเวลาหนึ่ง (1+ z) เพิ่มขึ้นเท่าตัว ดังนั้นความเข้มของแสงที่ได้รับจึงน้อยกว่าจำนวนเท่าเดิม เป็นผลให้เราได้พลังงานทั้งหมดที่มาจากกาแลคซีไกลโพ้นมาหาเราคือ (1+ z)² น้อยกว่าถ้ากาแลคซีนี้ไม่ได้เคลื่อนตัวออกไปจากเราเนื่องจากการขยายตัวของจักรวาล

ความขัดแย้งทางอุณหพลศาสตร์ (Clausius, 1850) มีความเกี่ยวข้องกับความขัดแย้งของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์และแนวคิดเรื่องนิรันดร์ของจักรวาล เนื่องจากกระบวนการทางความร้อนไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้ วัตถุทั้งหมดในจักรวาลจึงมีแนวโน้มที่จะมีสมดุลทางความร้อน หากเอกภพดำรงอยู่เป็นเวลานานเป็นอนันต์ แล้วเหตุใดสมดุลทางความร้อนในธรรมชาติจึงยังไม่มาถึง และเหตุใดกระบวนการทางความร้อนจึงยังคงดำเนินต่อไป

ความขัดแย้งของแรงโน้มถ่วง

เลือกรัศมีทรงกลมในใจ ร 0 ดังนั้นเซลล์ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันในการกระจายตัวของสสารภายในทรงกลมจึงไม่มีนัยสำคัญและความหนาแน่นเฉลี่ยเท่ากับความหนาแน่นเฉลี่ยของจักรวาล r ให้มีมวลอยู่บนพื้นผิวทรงกลม มเช่น กาแล็กซี ตามทฤษฎีบทของเกาส์เกี่ยวกับสนามสมมาตรส่วนกลาง แรงโน้มถ่วงจากสสารที่มีมวล มที่ปิดอยู่ภายในทรงกลมจะกระทำต่อกายเสมือนว่าสสารทั้งหมดกระจุกอยู่ ณ จุดหนึ่งซึ่งอยู่ตรงกลางทรงกลม ในเวลาเดียวกัน สสารที่เหลือในจักรวาลไม่ได้มีส่วนสนับสนุนพลังนี้แต่อย่างใด

ลองแสดงมวลผ่านความหนาแน่นเฉลี่ย r: . ให้แล้ว - ความเร่งของการตกอย่างอิสระของร่างกายไปยังศูนย์กลางของทรงกลมนั้นขึ้นอยู่กับรัศมีของทรงกลมเท่านั้น ร 0 . เนื่องจากรัศมีของทรงกลมและตำแหน่งของศูนย์กลางของทรงกลมถูกเลือกโดยพลการ ความไม่แน่นอนจึงเกิดขึ้นในการกระทำของแรงที่กระทำต่อมวลทดสอบ มและทิศทางการเคลื่อนที่ของมัน

(Neumann-Seliger Paradox ตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน K. Neumann และ H. Zeliger, 1895) มีพื้นฐานมาจากข้อกำหนดของความไม่มีที่สิ้นสุด ความสม่ำเสมอ และไอโซโทรปีของจักรวาล มีลักษณะที่ไม่ชัดเจนน้อยกว่า และประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่ากฎของนิวตัน ความโน้มถ่วงสากลไม่ได้ให้คำตอบที่สมเหตุสมผลสำหรับคำถามเกี่ยวกับสนามโน้มถ่วงที่สร้างขึ้นโดยระบบมวลอันไม่มีที่สิ้นสุด (เว้นแต่เราจะตั้งสมมติฐานพิเศษมากเกี่ยวกับธรรมชาติของการกระจายเชิงพื้นที่ของมวลเหล่านี้) สำหรับระดับจักรวาลวิทยา คำตอบได้มาจากทฤษฎีของเอ. ไอน์สไตน์ ซึ่งกฎแห่งความโน้มถ่วงสากลได้รับการขัดเกลาในกรณีของสนามโน้มถ่วงที่รุนแรงมาก

ในจักรวาลวิทยา คำถามเกี่ยวกับขอบเขตหรืออนันต์ของจักรวาลมีความสำคัญอย่างยิ่ง:

• ถ้าจักรวาลมีขอบเขตจำกัด ดังที่ฟรีดแมนแสดงให้เห็น มันไม่สามารถอยู่ในสภาพหยุดนิ่งได้ และจะต้องขยายหรือหดตัว
• ถ้าจักรวาลไม่มีที่สิ้นสุด สมมติฐานใดๆ เกี่ยวกับการบีบอัดหรือการขยายตัวของมันก็จะสูญเสียความหมายไป

เป็นที่ทราบกันดีว่าสิ่งที่เรียกว่าความขัดแย้งทางจักรวาลวิทยาถูกหยิบยกมาเป็นการคัดค้านความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งไม่มีที่สิ้นสุดในแง่ที่ว่าทั้งขนาดหรือเวลาของการดำรงอยู่หรือมวลของสสารที่มีอยู่ในนั้น สามารถแสดงด้วยตัวเลขใดๆ ก็ได้ ไม่ว่าจะมากเพียงใด เรามาดูกันว่าการคัดค้านเหล่านี้มีความสมเหตุสมผลเพียงใด

ความขัดแย้งทางจักรวาลวิทยา - สาระสำคัญและการวิจัย

เป็นที่ทราบกันดีว่าการคัดค้านหลักต่อความเป็นไปได้ของการดำรงอยู่ของจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดในเวลาและอวกาศมีดังนี้

1. “ในปี 1744 นักดาราศาสตร์ชาวสวิส เจ.เอฟ. เชโซเป็นคนแรกที่สงสัยความถูกต้องของแนวคิดเรื่องจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุด: หากจำนวนดวงดาวในจักรวาลมีอย่างไม่มีที่สิ้นสุด แล้วทำไมท้องฟ้าทั้งดวงจึงไม่เปล่งประกายเหมือนพื้นผิวของดาวฤกษ์ดวงเดียว? ทำไมท้องฟ้าถึงมืด? ทำไมดวงดาวถึงถูกคั่นด้วยช่องว่างที่มืด? . เชื่อกันว่าการคัดค้านแบบเดียวกันกับแบบจำลองของจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดนั้นถูกหยิบยกขึ้นมาโดยนักปรัชญาชาวเยอรมัน G. Olbers ในปี 1823 “ข้อโต้แย้งของ Albers คือแสงที่มาจากดาวฤกษ์อันไกลโพ้นมาหาเราควรจะอ่อนลงเนื่องจากการดูดกลืนใน เรื่องในทางของมัน แต่ในกรณีนี้ สสารนี้เองควรจะร้อนขึ้นและเปล่งประกายเจิดจ้าราวกับดวงดาว” . ทว่าแท้จริงแล้วมันเป็นเช่นนี้! ตามแนวคิดสมัยใหม่ สุญญากาศไม่ใช่ "ไม่มีอะไร" แต่เป็น "บางสิ่ง" ที่มีคุณสมบัติทางกายภาพอย่างแท้จริง ถ้าอย่างนั้น ทำไมไม่คิดว่าแสงมีปฏิกิริยากับ "บางสิ่ง" นี้ในลักษณะที่โฟตอนแต่ละโฟตอนของแสงเคลื่อนที่ใน "บางสิ่ง" นี้ จะสูญเสียพลังงานตามสัดส่วนของระยะทางที่มันเดินทาง อันเป็นผลจากการที่รังสีของโฟตอนเปลี่ยนไป ส่วนสีแดงของสเปกตรัม โดยธรรมชาติแล้ว การดูดกลืนพลังงานโฟตอนด้วยสุญญากาศจะมาพร้อมกับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของสุญญากาศ ซึ่งส่งผลให้สุญญากาศกลายเป็นแหล่งกำเนิดรังสีทุติยภูมิ ซึ่งอาจเรียกว่ารังสีพื้นหลัง เมื่อระยะห่างจากโลกถึงวัตถุเปล่งแสง เช่น ดาวฤกษ์ หรือกาแล็กซี ถึงค่าจำกัด การแผ่รังสีจากวัตถุนี้จะได้รับการเปลี่ยนแปลงสีแดงขนาดใหญ่จนรวมเข้ากับรังสีสุญญากาศพื้นหลัง ดังนั้นแม้ว่าจำนวนดวงดาวในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุดจะไม่มีที่สิ้นสุด แต่จำนวนดวงดาวที่สังเกตจากโลกและโดยทั่วไปจากจุดใด ๆ ในจักรวาลนั้นมีจำกัด - ณ จุดใด ๆ ในอวกาศผู้สังเกตการณ์จะมองเห็นตัวเองราวกับว่าอยู่ตรงกลาง ของเอกภพซึ่งมีดาวฤกษ์ (กาแล็กซี) อยู่จำนวนจำกัด ในเวลาเดียวกัน ที่ความถี่ของการแผ่รังสีพื้นหลัง ท้องฟ้าทั้งดวงก็เปล่งประกายราวกับพื้นผิวของดาวฤกษ์ดวงเดียวที่เราสังเกตได้จริง

2. ในปี ค.ศ. 1850 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน อาร์. เคลาเซียส “... ได้ข้อสรุปว่าโดยธรรมชาติแล้วความร้อนจะผ่านจากร่างกายที่อบอุ่นไปสู่ความเย็น... สถานะของจักรวาลน่าจะเปลี่ยนแปลงไปในทิศทางหนึ่งมากขึ้นเรื่อยๆ... แนวคิดเหล่านี้ได้รับการพัฒนาโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ วิลเลียม ทอมสัน ซึ่งกระบวนการทางกายภาพทั้งหมดในจักรวาลจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นความร้อน" ด้วยเหตุนี้ จักรวาลจึงเผชิญกับ "ความตายจากความร้อน" ดังนั้นการดำรงอยู่ของจักรวาลอย่างไม่มีที่สิ้นสุดในเวลาจึงเป็นไปไม่ได้ ในความเป็นจริงนี่ไม่ใช่กรณี ตามแนวคิดสมัยใหม่ สสารจะถูกแปลงเป็น "พลังงานแสง" และ "ความร้อน" อันเป็นผลมาจากกระบวนการแสนสาหัสที่เกิดขึ้นในดาวฤกษ์ “การตายจากความร้อน” จะเกิดขึ้นทันทีที่สสารทั้งหมดในจักรวาล “เผาไหม้” ด้วยปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ แน่นอนว่าในจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุด ปริมาณสำรองของสสารก็ไม่มีที่สิ้นสุดเช่นกัน ดังนั้นสสารทั้งหมดของจักรวาลจะ "มอดไหม้" ในเวลาอันยาวนานอย่างไม่มีที่สิ้นสุด “ความตายจากความร้อน” ค่อนข้างคุกคามจักรวาลอันจำกัด เนื่องจากสสารในจักรวาลนั้นมีจำกัด อย่างไรก็ตาม แม้ในกรณีของเอกภพที่มีขอบเขตจำกัด “การตายด้วยความร้อน” ของมันก็ไม่จำเป็น นิวตันยังพูดประมาณนี้: “ธรรมชาติรักการเปลี่ยนแปลง เหตุใดจึงไม่ควรมีการเปลี่ยนแปลงบางอย่างในชุดของการเปลี่ยนแปลงที่แตกต่างกันโดยสสารกลายเป็นแสง และแสงเป็นสสาร” ในปัจจุบันการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเป็นที่รู้จักกันดี: ในอีกด้านหนึ่งสสารกลายเป็นแสงอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาแสนสาหัสในทางกลับกันโฟตอนคือ ภายใต้สภาวะบางประการ แสงจะเปลี่ยนเป็นอนุภาควัสดุที่สมบูรณ์สองชิ้น ได้แก่ อิเล็กตรอนและโพซิตรอน ดังนั้นในธรรมชาติจึงมีการหมุนเวียนของสสารและพลังงาน ซึ่งรวมถึง "การตายด้วยความร้อน" ของจักรวาลด้วย

3. ในปี พ.ศ. 2438 นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน เอช. ซีลิเกอร์ “... ได้ข้อสรุปว่าแนวคิดเรื่องอวกาศอนันต์ที่เต็มไปด้วยสสารที่มีความหนาแน่นจำกัดนั้นไม่สอดคล้องกับกฎแรงโน้มถ่วงของนิวตัน... หากอยู่ในอวกาศอันไม่มีที่สิ้นสุด ความหนาแน่นของสสารไม่ใช่ขนาดที่เล็ก และตามกฎของนิวตันทุก ๆ สองอนุภาคจะถูกดึงดูดเข้าหากัน ดังนั้นแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุใดก็ตามจะมีขนาดใหญ่เป็นอนันต์ และภายใต้อิทธิพลของมัน วัตถุจะได้รับความเร่งที่ใหญ่เป็นอนันต์”

ตามที่อธิบายไว้ เช่น โดย I.D. Novikov สาระสำคัญของความขัดแย้งแรงโน้มถ่วงมีดังนี้ “โดยเฉลี่ยแล้ว ปล่อยให้จักรวาลเต็มไปด้วยเทห์ฟากฟ้าอย่างสม่ำเสมอ เพื่อที่ว่าความหนาแน่นเฉลี่ยของสสารในอวกาศปริมาณมากจะเท่ากัน ลองคำนวณตามกฎของนิวตันว่าแรงโน้มถ่วงที่เกิดจากสสารอนันต์ทั้งหมดของจักรวาลกระทำต่อวัตถุ (เช่นกาแลคซี) ที่วางอยู่ที่จุดใดก็ได้ในอวกาศ ขั้นแรกสมมติว่าจักรวาลว่างเปล่า ให้เราวางตัวทดสอบไว้ที่จุดใดก็ได้ในอวกาศ ก. ขอให้เราล้อมรอบร่างกายนี้ด้วยสารที่มีความหนาแน่นซึ่งบรรจุลูกบอลรัศมี รต่อร่างกาย กอยู่ตรงกลางลูกบอล เป็นที่ชัดเจนโดยไม่ต้องคำนวณใดๆ เนื่องจากความสมมาตร ความโน้มถ่วงของอนุภาคทั้งหมดของสสารของลูกบอลที่อยู่ตรงกลางทำให้สมดุลซึ่งกันและกัน และแรงที่ได้จะเป็นศูนย์ กล่าวคือ บนร่างกาย กไม่มีการใช้กำลัง ตอนนี้เราจะเพิ่มชั้นทรงกลมของสสารที่มีความหนาแน่นเท่ากันให้กับลูกบอลมากขึ้นเรื่อยๆ... ชั้นของสสารทรงกลมไม่ได้สร้างแรงโน้มถ่วงในช่องภายใน และการเติมชั้นเหล่านี้จะไม่เปลี่ยนแปลงอะไรเลย กล่าวคือ ยังคงเป็นแรงโน้มถ่วงที่เกิดขึ้น กเท่ากับศูนย์ ดำเนินกระบวนการเพิ่มชั้นต่อไป ในที่สุดเราก็มาถึงจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งเต็มไปด้วยสสารอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งแรงโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นนั้นกระทำต่อ กมีค่าเท่ากับศูนย์

อย่างไรก็ตาม การให้เหตุผลสามารถดำเนินการได้แตกต่างออกไป ให้เราหาลูกบอลที่มีรัศมีสม่ำเสมออีกครั้ง รในจักรวาลอันว่างเปล่า อย่าวางร่างกายของเราไว้ตรงกลางลูกบอลซึ่งมีความหนาแน่นของสสารเท่าเดิม แต่อยู่ที่ขอบของมัน ตอนนี้แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อร่างกาย กจะเท่ากันตามกฎของนิวตัน

เอฟ = จีเอ็ม/ร 2 ,

ที่ไหน ม- มวลของลูกบอล ม– มวลของตัวทดสอบ ก.

ตอนนี้เราจะเพิ่มชั้นสสารทรงกลมให้กับลูกบอล เมื่อเพิ่มเปลือกทรงกลมเข้าไปในลูกบอลนี้ มันจะไม่เพิ่มแรงโน้มถ่วงภายในตัวมันเอง ดังนั้นแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อร่างกาย กจะไม่เปลี่ยนแปลงและยังคงเท่าเดิม เอฟ.

เรามาดำเนินการเพิ่มเปลือกทรงกลมที่มีความหนาแน่นเท่ากันต่อไป บังคับ เอฟยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ในขีดจำกัดนี้ เราจะได้จักรวาลที่เต็มไปด้วยสสารที่เป็นเนื้อเดียวกันและมีความหนาแน่นเท่ากันอีกครั้ง แต่ตอนนี้อยู่บนร่างกายแล้ว กบังคับการกระทำ เอฟ. แน่นอนว่าขึ้นอยู่กับการเลือกลูกบอลเริ่มต้น เราสามารถรับแรงได้ เอฟหลังจากเปลี่ยนผ่านไปสู่จักรวาลที่เต็มไปด้วยสสารสม่ำเสมอ ความคลุมเครือนี้เรียกว่าความขัดแย้งของแรงโน้มถ่วง... ทฤษฎีของนิวตันไม่ได้ทำให้สามารถคำนวณแรงโน้มถ่วงในจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดได้อย่างไม่คลุมเครือโดยไม่ต้องตั้งสมมติฐานเพิ่มเติม มีเพียงทฤษฎีของไอน์สไตน์เท่านั้นที่ช่วยให้เราคำนวณแรงเหล่านี้ได้โดยไม่มีข้อขัดแย้งใดๆ”

อย่างไรก็ตาม ความขัดแย้งจะหายไปทันทีหากเราจำได้ว่าจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดนั้นไม่เหมือนกับจักรวาลที่ใหญ่มาก:

• ในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด ไม่ว่าเราจะเพิ่มสสารเข้าไปในลูกบอลกี่ชั้นก็ตาม สสารจำนวนมากอย่างไม่สิ้นสุดยังคงอยู่ภายนอกมัน
• ในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด ลูกบอลใดๆ ไม่ว่าจะมีขนาดใหญ่แค่ไหนก็ตาม โดยมีวัตถุทดสอบอยู่บนพื้นผิวสามารถถูกล้อมรอบด้วยทรงกลมที่มีรัศมีใหญ่กว่านั้นได้เสมอในลักษณะที่ทั้งลูกบอลและวัตถุทดสอบบนพื้นผิวของมัน จะอยู่ภายในทรงกลมใหม่นี้ซึ่งเต็มไปด้วยสสารที่มีความหนาแน่นเท่ากันเช่นเดียวกับในลูกบอล ในกรณีนี้ ขนาดของแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อตัวทดสอบจากด้านข้างของลูกบอลจะเท่ากับศูนย์

ดังนั้น ไม่ว่าเราจะเพิ่มรัศมีของลูกบอลมากเพียงใด และไม่ว่าเราจะเพิ่มสสารเข้าไปกี่ชั้น ในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุดที่เต็มไปด้วยสสารอย่างสม่ำเสมอ ขนาดของแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อตัวทดสอบจะเท่ากับศูนย์เสมอ . กล่าวอีกนัยหนึ่ง ขนาดของแรงโน้มถ่วงที่สร้างขึ้นโดยสสารทั้งหมดในจักรวาลจะเป็นศูนย์ ณ จุดใดก็ตาม อย่างไรก็ตาม หากไม่มีสสารอยู่นอกทรงกลมบนพื้นผิวที่ตัวทดสอบตั้งอยู่ กล่าวคือ ถ้าสสารทั้งหมดของจักรวาลกระจุกตัวอยู่ในลูกบอลนี้ แรงโน้มถ่วงซึ่งแปรผันตามมวลของสสารที่อยู่ในลูกบอลก็จะกระทำกับวัตถุทดสอบที่วางอยู่บนพื้นผิวของวัตถุนี้ ภายใต้อิทธิพลของแรงนี้ ตัวทดสอบและโดยทั่วไปชั้นนอกทั้งหมดของสสารของลูกบอลจะถูกดึงดูดไปที่ศูนย์กลาง - ลูกบอลที่มีขนาดจำกัดซึ่งเต็มไปด้วยสสารสม่ำเสมอ จะบีบอัดอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง . ข้อสรุปนี้เป็นไปตามทั้งกฎแรงโน้มถ่วงสากลของนิวตันและจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์: จักรวาลที่มีมิติอันจำกัดไม่สามารถดำรงอยู่ได้ เนื่องจากภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง สสารของมันจะต้องหดตัวเข้าหาศูนย์กลางของจักรวาลอย่างต่อเนื่อง

“นิวตันเข้าใจว่าตามทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเขา ดาวต่างๆ ควรถูกดึงดูดเข้าหากัน และด้วยเหตุนี้ ดูเหมือนว่า... จะตกลงมาทับกัน เมื่อเข้าใกล้จุดหนึ่ง... นิวตันกล่าวว่า ดังนั้น(ต่อไปนี้จะเน้นโดยฉัน - วี.พี.) จริงหรือ ควรมีถ้าเรามีเท่านั้น สุดท้ายจำนวนดาวใน สุดยอดพื้นที่ของพื้นที่ แต่...ถ้าจำนวนดาว ไม่มีที่สิ้นสุดและมีมากหรือน้อย เท่าๆ กันกระจายไปทั่ว ไม่มีที่สิ้นสุดพื้นที่แล้วก็อันนี้ ไม่เคย จะไม่เกิดขึ้นเพราะไม่มีจุดศูนย์กลางที่ต้องล้ม ข้อโต้แย้งเหล่านี้เป็นตัวอย่างที่แสดงให้เห็นว่าการประสบปัญหาเมื่อพูดถึงเรื่องอนันต์นั้นง่ายดายเพียงใด ในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด จุดใดๆ ก็สามารถถือเป็นศูนย์กลางได้ เนื่องจากทั้งสองด้านมีจำนวนดาวไม่มีที่สิ้นสุด (จากนั้นคุณก็ทำได้ - รองประธาน) ... ใช้ระบบอันจำกัดโดยที่ดวงดาวทุกดวงตกลงมารวมกันโดยมุ่งไปที่ศูนย์กลางและดูว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงอะไรเกิดขึ้นหากคุณเพิ่มดาวมากขึ้นเรื่อย ๆ โดยกระจายอย่างเท่าเทียมกันโดยประมาณนอกภูมิภาคภายใต้ การพิจารณา. ไม่ว่าเราจะเพิ่มดาวสักกี่ดวง พวกเขาก็มักจะมุ่งไปที่ศูนย์กลางเสมอ” ดังนั้น เพื่อไม่ให้ "เกิดปัญหา" เราต้องเลือกพื้นที่ที่มีขอบเขตจำกัดจากจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าดวงดาวจะตกลงสู่ศูนย์กลางของภูมิภาคนี้ในบริเวณที่มีขอบเขตจำกัดดังกล่าว จากนั้นจึงขยายข้อสรุปนี้ไปยัง จักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดและประกาศว่าการมีอยู่ของจักรวาลนั้นเป็นไปไม่ได้ นี่คือตัวอย่างของวิธีที่ “... ไปยังจักรวาลโดยรวม...” ถูกถ่ายโอน “... ในฐานะบางสิ่งบางอย่างที่สมบูรณ์ เช่นสภาวะ... ซึ่ง... มีเพียงส่วนหนึ่งของสสารเท่านั้นที่สามารถอยู่ภายใต้ได้” ( F. Engels. Anti-Dühring) เช่น ดาวดวงเดียวหรือกระจุกดาว ที่​จริง เนื่อง​จาก “ใน​เอกภพ​ที่​ไม่​มี​จุด​สิ้นสุด จุด​ใด ๆ ก็​ถือ​ได้​ว่า​เป็น​ศูนย์กลาง” จำนวน​จุด​เช่น​นั้น​จึง​เป็น​อนันต์. ดวงดาวจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางใดของจำนวนอนันต์นี้ และอีกอย่างหนึ่ง: แม้ว่าจุดดังกล่าวจะถูกค้นพบอย่างกะทันหัน แต่ดวงดาวจำนวนอนันต์ก็จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางของจุดนี้เป็นเวลาไม่มีที่สิ้นสุดและการบีบตัวของเอกภพอันไม่มีที่สิ้นสุดทั้งหมด ณ จุดนี้ก็จะเกิดขึ้นในเวลาที่ไม่มีที่สิ้นสุดเช่นกัน , เช่น. ไม่เคย. มันคนละเรื่องกันถ้าจักรวาลมีขอบเขตจำกัด ในจักรวาลดังกล่าว มีจุดเดียวซึ่งเป็นศูนย์กลางของจักรวาล - นี่คือจุดที่การขยายตัวของจักรวาลเริ่มต้นขึ้นและซึ่งสสารทั้งหมดของจักรวาลจะรวมตัวกันอีกครั้งเมื่อการขยายตัวถูกแทนที่ด้วยการบีบอัด . จึงเป็นจักรวาลอันมีขอบเขตจำกัด กล่าวคือ จักรวาลซึ่งขนาดในแต่ละช่วงเวลาและปริมาณของสสารที่กระจุกตัวอยู่ในนั้นสามารถแสดงออกมาเป็นจำนวนจำกัดได้ ถึงวาระที่จะเกิดการหดตัว เมื่ออยู่ในสภาวะที่ถูกบีบอัด จักรวาลจะไม่สามารถออกจากสถานะนี้ได้หากไม่มีอิทธิพลจากภายนอก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากไม่มีสสาร ไม่มีช่องว่าง หรือเวลาอยู่นอกจักรวาล เหตุผลเดียวสำหรับการขยายตัวของจักรวาลก็คือการกระทำที่แสดงออกด้วยคำว่า "ปล่อยให้มีแสงสว่าง!" ดังที่เอฟ เองเกลส์เคยเขียนไว้ว่า “เราสามารถบิดและหมุนได้ตามต้องการ แต่... ..เรากลับมาอีกครั้งทุกครั้ง...สู่พระหัตถ์ของพระเจ้า” (F. Engels. Anti-Dühring) อย่างไรก็ตาม นิ้วของพระเจ้าไม่สามารถเป็นหัวข้อของการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ได้

บทสรุป

การวิเคราะห์ความขัดแย้งทางจักรวาลวิทยาที่เรียกว่าช่วยให้เราสามารถสรุปสิ่งต่อไปนี้ได้

1. พื้นที่โลกไม่ว่างเปล่า แต่เต็มไปด้วยตัวกลาง ไม่ว่าเราจะเรียกอีเทอร์ตัวกลางหรือสุญญากาศทางกายภาพก็ตาม เมื่อเคลื่อนที่ในตัวกลางนี้ โฟตอนจะสูญเสียพลังงานตามสัดส่วนของระยะทางที่พวกมันเคลื่อนที่และระยะทางที่พวกมันเคลื่อนที่ ซึ่งส่งผลให้การปล่อยโฟตอนเปลี่ยนไปยังส่วนสีแดงของสเปกตรัม อันเป็นผลมาจากอันตรกิริยากับโฟตอน อุณหภูมิของสุญญากาศหรืออีเทอร์จะสูงขึ้นหลายองศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ ซึ่งส่งผลให้สุญญากาศกลายเป็นแหล่งกำเนิดรังสีทุติยภูมิที่สอดคล้องกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ซึ่งสังเกตได้จริง ที่ความถี่ของการแผ่รังสีนี้ ซึ่งจริงๆ แล้วคือรังสีพื้นหลังของสุญญากาศ ท้องฟ้าทั้งผืนจึงสว่างเท่ากัน ตามที่เจ.เอฟ. สันนิษฐานไว้ เชโซ.

2. ตรงกันข้ามกับสมมติฐานของ R. Clausius “การตายจากความร้อน” ไม่ได้คุกคามจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งรวมถึงสสารจำนวนอนันต์ที่สามารถเปลี่ยนเป็นความร้อนได้ในระยะเวลาอันยาวนานอย่างไม่สิ้นสุด กล่าวคือ ไม่เคย. “ความตายจากความร้อน” คุกคามจักรวาลอันจำกัดซึ่งมีสสารจำนวนจำกัดซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นความร้อนได้ในเวลาอันจำกัด นั่นคือเหตุผลว่าทำไมการมีอยู่ของจักรวาลที่มีขอบเขตจำกัดจึงกลายเป็นไปไม่ได้

3. ในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด มิติใด ๆ ไม่สามารถแสดงออกมาได้ ไม่ว่าตัวเลขจะมากเพียงใดก็ตาม เต็มไปด้วยสสารอย่างสม่ำเสมอที่ความหนาแน่นที่ไม่เป็นศูนย์ ขนาดของแรงโน้มถ่วงที่กระทำ ณ จุดใด ๆ ในจักรวาลก็เท่ากัน ถึงศูนย์ - นี่คือความขัดแย้งที่แท้จริงของแรงโน้มถ่วงของจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุด ความเท่าเทียมกันของแรงโน้มถ่วงจนเป็นศูนย์ ณ จุดใดๆ ในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งเต็มไปด้วยสสารสม่ำเสมอ หมายความว่าพื้นที่ในจักรวาลดังกล่าวนั้นมีแบบยุคลิดอยู่ทุกหนทุกแห่ง

ในจักรวาลอันมีขอบเขตจำกัด กล่าวคือ ในจักรวาล ซึ่งบางมิติสามารถแสดงได้ด้วยจำนวนที่มาก แม้ว่าวัตถุทดสอบที่อยู่ "สุดขอบ" ของจักรวาลจะอยู่ภายใต้แรงดึงดูดที่เป็นสัดส่วนกับมวลของสสารที่บรรจุอยู่ในนั้น เนื่องจาก ผลลัพธ์ของการที่ร่างกายนี้จะโน้มตัวไปยังศูนย์กลางของจักรวาล - จักรวาลอันมีขอบเขต ซึ่งมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งปริมาตรที่จำกัดของมัน ถึงวาระที่จะบีบอัด ซึ่งจะไม่มีวันทำให้เกิดการขยายตัวโดยไม่มีอิทธิพลจากภายนอก

ดังนั้น การคัดค้านหรือความขัดแย้งทั้งหมดที่เชื่อว่ามุ่งเป้าไปที่ความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุดในด้านเวลาและอวกาศ แท้จริงแล้วมุ่งเป้าไปที่ความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของจักรวาลที่มีขอบเขตจำกัด ในความเป็นจริง จักรวาลนั้นไม่มีที่สิ้นสุดทั้งในอวกาศและเวลา อนันต์ในแง่ที่ว่าทั้งขนาดของจักรวาลหรือปริมาณสสารที่มีอยู่ในนั้นหรืออายุขัยของจักรวาลไม่สามารถแสดงออกมาได้ ไม่ว่าจำนวนอนันต์จะมากเพียงใด มันก็เป็นอนันต์ จักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดไม่เคยเกิดขึ้นไม่ว่าจะเป็นผลมาจากการขยายตัวอย่างกะทันหันและอธิบายไม่ได้และการพัฒนาเพิ่มเติมของวัตถุ "ก่อนวัตถุ" บางอย่าง หรือเป็นผลมาจากการสร้างสรรค์อันศักดิ์สิทธิ์

อย่างไรก็ตาม จะต้องสันนิษฐานไว้ก่อนว่าข้อโต้แย้งข้างต้นดูเหมือนจะไม่น่าเชื่อถือเลยสำหรับผู้สนับสนุนทฤษฎีบิ๊กแบง ตามที่นักวิทยาศาสตร์ชื่อดัง H. Alfven กล่าวว่า “ยิ่งมีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์น้อยเท่าใด ความเชื่อในตำนานนี้ก็ยิ่งคลั่งไคล้มากขึ้นเท่านั้น ดูเหมือนว่าในสภาพแวดล้อมทางปัญญาในปัจจุบัน ข้อได้เปรียบที่ยิ่งใหญ่ของจักรวาลวิทยาบิกแบงก็คือ มันเป็นการดูหมิ่นสามัญสำนึก: ลัทธิความเชื่อ ไร้สาระ (ฉันเชื่อว่าเพราะมันไร้สาระ)” (อ้างอิงใน ) น่าเสียดายที่ "ศรัทธาที่คลั่งไคล้" ในทฤษฎีนี้หรือทฤษฎีนั้นยังคงเป็นประเพณีมาระยะหนึ่งแล้ว ยิ่งมีหลักฐานที่แสดงถึงความไม่สอดคล้องกันทางวิทยาศาสตร์ของทฤษฎีดังกล่าวมากขึ้นเท่าใด ความเชื่อที่คลั่งไคล้ในการไม่มีข้อผิดพลาดอย่างแท้จริงก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ครั้งหนึ่ง เอราสมุสแห่งรอตเตอร์ดัมกำลังโต้เถียงกับลูเทอร์ นักปฏิรูปคริสตจักรผู้โด่งดัง เขียนว่า “ฉันรู้ว่าบางคนที่เงี่ยหูฟังจะตะโกนว่า “อีราสมุสกล้าสู้กับลูเทอร์!” นั่นก็คือแมลงวันกับช้าง หากใครต้องการถือว่าสิ่งนี้เป็นเพราะจิตใจอ่อนแอหรือความไม่รู้ของฉัน ฉันจะไม่โต้เถียงกับเขา ถึงแม้ว่าผู้ที่มีจิตใจอ่อนแอ - แม้จะเพื่อการเรียนรู้ก็ตาม - จะได้รับอนุญาตให้โต้แย้งกับผู้ที่พระเจ้าประทานให้ให้ร่ำรวยยิ่งขึ้น.. . บางทีความคิดเห็นของฉันกำลังหลอกลวงฉัน ฉันจึงอยากเป็นคู่สนทนา ไม่ใช่ผู้พิพากษา นักสำรวจ ไม่ใช่ผู้ก่อตั้ง ฉันพร้อมที่จะเรียนรู้จากทุกคนที่เสนอสิ่งที่ถูกต้องและเชื่อถือได้มากกว่า... หากผู้อ่านเห็นว่าอุปกรณ์ในการเขียนเรียงความของฉันมีค่าเท่ากับของฝ่ายตรงข้ามตัวเขาเองก็จะชั่งน้ำหนักและตัดสินว่าอะไรสำคัญกว่า: การตัดสิน ของผู้รู้แจ้งทั้งหลาย... ทุกมหาวิทยาลัย... หรือความเห็นส่วนตัวของคนๆ นี้หรือคนนั้น... ผมรู้ว่าในชีวิตมักเกิดขึ้นที่คนส่วนใหญ่เอาชนะสิ่งที่ดีที่สุดได้ ฉันรู้ว่าเมื่อทำการสืบสวนความจริง ไม่ใช่เรื่องผิดเลยที่จะเพิ่มความขยันหมั่นเพียรให้กับสิ่งที่เคยทำไปแล้ว”

ด้วยถ้อยคำเหล่านี้ เราจะสรุปการศึกษาสั้นๆ ของเรา

แหล่งข้อมูล:

1. คลิมซิน ไอ.เอ. ดาราศาสตร์เชิงสัมพัทธภาพ อ.: เนากา, 2526.
2. ฮอว์คิง เอส. จากบิ๊กแบงสู่หลุมดำ อ.: มีร์, 1990.
3. โนวิคอฟ ไอ.ดี. วิวัฒนาการของจักรวาล อ.: เนากา, 2526.
4. กินซ์เบิร์ก วี.แอล. เกี่ยวกับฟิสิกส์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ บทความและสุนทรพจน์ อ.: เนากา, 2528.