Что такое теория устойчивого состояния в космологии?

Теория устойчивого состояния – это теория, предложенная в космологии 20-го века для объяснения свидетельств того, что Вселенная расширяется, но при этом сохраняет основную идею о том, что Вселенная всегда выглядит так же и, следовательно, неизменен на практике и не имеет ни начала, ни конца. Эта идея была в значительной степени дискредитирована из-за астрономических свидетельств того, что Вселенная на самом деле меняется с течением времени.

Предпосылки и развитие теории устойчивого состояния

Когда Эйнштейн создал свою общую теорию относительности, ранний анализ показал, что она создала нестабильную (расширяющуюся или сжимающуюся) Вселенную, а не статическую Вселенную, как всегда предполагалось. Эйнштейн также придерживался этого предположения о статической Вселенной, поэтому он ввел термин в свои уравнения поля общей теории относительности, названный космологической постоянной . Это служило цели удержания Вселенной в статическом состоянии. Однако, когда Эдвин Хаббл обнаружил доказательства того, что далекие галактики на самом деле расширяются от Земли во всех направлениях, ученые (включая Эйнштейна) поняли, что Вселенная не кажется статичной, и этот термин был удален. >

Теория устойчивого состояния была впервые предложена сэром Джеймсом Джинсом в 1920-х годах, но действительно получила развитие в 1948 году, когда ее переформулировали Фред Хойл, Томас Голд, и Герман Бонди. Есть сомнительная история о том, что они придумали теорию после просмотра фильма «Мертвая ночь», который заканчивается точно так же, как и начался.

Хойл особенно стал главный сторонник теории, особенно против теории большого взрыва. Фактически, в радиопередаче на британском радио Хойл ввел термин «большой взрыв» несколько насмешливо, чтобы объяснить противоположную теорию.

В своей книге «Параллельные миры, “физик Мичио Каку приводит одно разумное оправдание приверженности Хойла модели устойчивого состояния и противодействия модели большого взрыва:

Один недостаток [большого взрыва ] теория заключалась в том, что Хаббл из-за ошибок в измерении света далеких галактик ошибочно рассчитал возраст Вселенной и составил 1,8 миллиарда лет. Геологи утверждали, что Земле и Солнечной системе, вероятно, много миллиардов лет. Как может Вселенная быть моложе своих планет?

В своей книге «Бесконечная Вселенная: за пределами Большого взрыва» космологи Пол Дж. Стейнхардт и Нил Турок являются немного менее сочувствует позиции и мотивации Хойла:

Хойл, в частности, находил большой взрыв отвратительным, потому что он был категорически антирелигиозен и считал космологическую картину очень близко к библейскому повествованию. Чтобы избежать взрыва, он и его сотрудники были готовы обдумать идею о том, что материя и излучение постоянно создавались по всей Вселенной именно таким образом, чтобы поддерживать постоянную плотность и температуру по мере расширения Вселенной. Эта стабильная картина стала последней стойкой для сторонников концепции неизменной Вселенной, положив начало трехдесятилетней битве со сторонниками модели большого взрыва.

Как показывают эти цитаты, основная цель теории устойчивого состояния заключалась в том, чтобы объяснить расширение Вселенной без необходимости говорить о том, что Вселенная в целом выглядит по-разному в разные моменты времени. Если вселенная в любой момент времени выглядит в основном одинаково, нет необходимости предполагать начало или конец. Это широко известно как идеальный космологический принцип. Главный способ, которым Хойл (и другие) смог сохранить этот принцип, – это предположить ситуацию, когда Вселенная расширяется, создаются новые частицы. Опять же, как представлено Каку:

В этой модели части Вселенной на самом деле расширялись, но новая материя постоянно создавалась из ничего, поэтому что плотность Вселенной осталась прежней … Хойлу казалось нелогичным, что огненный катаклизм мог возникнуть из ниоткуда, чтобы галактики разлетелись во всех направлениях; он предпочитал плавное создание массы из ничего. Другими словами, Вселенная была вневременной. У него не было ни конца, ни начала. Это просто было.

Опровержение теории устойчивого состояния

Доказательства против теории устойчивого состояния росли по мере появления новых астрономических данных был обнаружен. Например, некоторые особенности далеких галактик (таких как квазары и радиогалактики) не были видны в более близких галактиках. Это имеет смысл в теории большого взрыва, где далекие галактики на самом деле представляют «более молодые» галактики, а более близкие галактики старше, но теория стационарного состояния не имеет реального способа объяснить это различие. Фактически, это именно то различие, которого теория и была призвана избежать.

Однако последний “гвоздь в гроб” установившейся космологии , возникла в результате открытия космологического микроволнового фонового излучения, которое было предсказано как часть теории большого взрыва, но не имело абсолютно никаких оснований для существования в рамках теории стационарного состояния.

В 1972 году Стивен Вайнберг сказал об свидетельствах, противоречащих космологии установившихся состояний:

В некотором смысле, несогласие – это заслуга модели; единственная среди всех космологий модель устойчивого состояния дает такие определенные предсказания, что их можно опровергнуть даже с учетом ограниченных данных наблюдений, имеющихся в нашем распоряжении.

Quasi-Steady State Теория

Некоторые ученые продолжают исследовать теорию стационарного состояния в форме теории квазистационарного состояния .. Он не получил широкого признания среди ученых, и было высказано множество критических замечаний, которые не получили должного ответа.

Источники

“Золото, Томас”. Полный словарь научной биографии, Charles Scribner’s Sons, Encyclopedia.com, 2008.

Каку, Мичио. «Параллельные миры: путешествие через творение, высшие измерения и будущее космоса». 1-е издание, Doubleday, 28 декабря 2004 г.

Кейм, Брэндон. «Физик Нил Турок: Большой взрыв не был началом». Wired, 19 февраля 2008 г.

«Пол Дж. Стейнхардт». Физический факультет Принстонского университета, 2019 г., Принстон, Нью-Джерси.

«Теория устойчивого состояния». Энциклопедия New World, 21 октября 2015 г.

Стейнхардт, Пол Дж. «Бесконечная вселенная: за гранью большого взрыва. ” Нил Турок, издание пятое или более позднее издание, Doubleday, 29 мая 2007 г.

The Doc. «Фред Хойл». Известные ученые, 2019.

Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий