Минало и бъдеще на Вселената



Дата10.01.2018
Размер98.43 Kb.
#42786
Минало и бъдеще на Вселената

Когато говорим за миналото и бъдещето на вселената ние преди всичко трябва да сме наясно с това,какви са нашите представи за нея и как сме достигнали до тези представи.Така ще можем,използвайки възможностите,които ни предоставя нашата съвременна наука за описание на природата,да говорим с достатъчна увереност за миналото и бъдещето на всичко около нас.Критерий за уместността на така изградените наши възгледи ще бъде съвпадението между наблюдаваното от астрономите и предсказаното от теорията.
И така нека видим как се е стигнало до съвременните представи за Вселената.Преди всичко трябва да кажем,че възгледите за строежа на мирозданието са се меняли твърде много през човешката история.В древността доминираща е била представата за особеното положение на Земята във Вселената-считало се е,че тя е неин център и,че Слънцето, Луната,планетите и звездите,т.е. обектите,които се наблюдават във Вселената,се въртят около нея,разположени върху "кристални сфери". От всички "кристални" сфери,сферата на звездите е разположена най-далеч от Земята.Считало е,че звездите са неподвижно разположени върху тази сфера и,че тя цялата се върти около Земята.Това в общи линии е т.нар. геоцентрична система за света.В най-ясна форма тя е била разработена от Аристотел(IV в.пр.н.е).По-късно е доразвита от Птоломей(II в.пр.н.е.),който я е изложил в книгата си "Алмагест". Във вида,даден й от Птоломей геоцентричната система е била приета от църквата и е останала господстваща до епохата на Възраждането. Както се вижда,съгласно птоломеевата система Вселената е крайна,тя е разположена вътре в сферата на неподвижните звезди,която бележи нейната граница.Що се отнася до това,което е отвъд сферата на неподвижните звезди,то според средновековните схоластици има божествена природа.Считало се е например,че звездите не са нищо друго освен дупки в небесния свод,през които прозира божествения огън.Какво може да се каже за миналото и бъдещето на една такава вселена?Преди всичко е ясно, че веднъж създадена птоломеевата Вселена по принцип е вечна или поне може да съществува неизменна произволно дълго време,докато бог не реши друго.За отбелязване е,че тази черта в представите ни за Вселената се е запазила много дълго време,въпреки,че възгледите за Вселената съществено са се изменили през следващите след средновековието векове. Първото съществено изменение на схващането,относно същността на Вселената е било направено със създаването или по-точно преоткриването на хелиоцентричната система от Коперник.Казваме преоткриване,защото подобни мисли са изказвали и някои древногръцки учени,например Аристерх Самоски още през III в.пр.н.е.Своята система за света Коперник е изложил в книгата си "За въртенето на небесните сфери" през 1534 г. Както е известно съгласно хелиоцентричната система Земята не е център не Вселената,а се върти около Слънцето.Около Слънцето се въртят и останалите планети,така че Земята в хелиоцентричната система се явява просто една планета(третата по отдалеченост от Слънцето).От птоломеевата система е запазено това,че Луната се върти около Земята. Коперник е считал,че планетите се движат по окръжности около Слънцето. Това е довело до немного добро съвпадение на предсказаните от неговата теорияположения на планетите с действително наблюдаваните, което е давало повод за критики на новота теория.Истински триумф хелиоцентричната система преживява след като Кеплер в резултат на изследването на записките от 16-годишните наблюдения на планетата Марс, направени от Тихо Брахе,стига до извода,че планетите се движат около Слънцето не по окръжности,а по елипси-така съвпадението на теорията с наблюдаваното става много точно.Има и още нещо от птоломеевата система(освен това,че Луната севърти около Земята),което влиза почти без изменение в хелиоцентричната система на Коперник.Това е представатаза сферата на неподвижните звезди.Коперник я запазва и освен това счита,че тя е напълно неподвижна като цяло(в птоломеевата система тази сфера се върти около Земята).Видимото преместване на звездите по небето според Коперник се дължи на въртенето на Земята около оста й.Вижда се, че Вселената така както си я е представял Коперник има все още много общи черти с Вселената според Птоломей.Това е естествено,разбира се, защото човешкия ум не е склонен по принцип да приема прекалено радикални промени във възгледите си.Имайки впредвид това,то не можем да не се учудим на идеята изказана от италианския учен Джордано Бруно, която можем да кажем,че е изпреварила времето си с цели векове.Джордано Бруно е роден преди Кеплер-живял е от 1548 до 1600 г.,Кеплер е живял от 1571 до 1630 г.,Коперник от 1473 до 1543 г.,Тихо Брахе от 1546 до 1601 г.Според него Слънцето и въртящите се около него планети са само една от многобройните подобни системи,съществуващи във Вселената.За всички тези планетни системи има място,защото Вселената не е вече затворена в сферата на неподвижните звезди-такава сфера просто няма,затова и пространството сега е огромно.Звездите са светещи тела,подобни на Слънцето,разпръснати в пространството на Вселената.Това,че ни изглеждат слаби се дължи на тяхната голяма отдалеченост от нас.
Какво можем да кажем за Вселената на Джордано Бруно?Най-важното е.че тя не е крайна като птоломеевата или коперниковата,или поне няма ясни граници-нейният обем е огромен.Вижда се,че идеите на Джордано Бруно изменят съществено господстващите дотогава представи за Вселената.Забележително е,че основните черти неговата система за света са запазени и в съвременната представа за Вселената.Наистина известно е,че за и за астрономите от днешно време Вселената,или поне тази чат от нея,която наблюдаваме(Метагалактиката),в най-обши линии представлява една огромна съвкупност от звезди,които са подобни по своята природа на Слънцето. Джордано Бруно е имал гениални идеи,но те без да има убедителни доводи за верността им щяха да си останат само така сами за себе си,без да можем да твърдим,че са за предпочитане пред другите.Такава е била например ситуацията с идеите на Аристарх Самоски.Неговата мисъл да се разглеждат движенията на небесните тела от гледна точка на представата,че ние ги наблюдаваме от Земята,която пък се върти около Слънцето е за предпочитане,защото така движения на небесните тела се описват по-просто.Наистина,за да опише движението на планетите Птоломей е трябвало да приеме,че те се движат едновременно по няколко окръжности епицикли около Земята,докато съгласно Кеплер те се движат по една само елипса около Слънцето,като същото се отнася и за Земята.Ясно е,че от съображения за простота кеплеровата система е за предпочитане пред птоломеевата.По времето на Аристарх Самоски не се считало за нужно следствията от физическите теории непременно да се проверяват чрез опити,смятало се е,че природните закони могат да се открият само чрез размишления.Тази аксиома,че е възможно да се разбере природата единствено посредством размисъл е най-важната разлика между науката на древността и зараждащата се нова наука през Възраждането.За последната проверката чрез опит е задължителна и само опита в крайна сметка е решавал дали една теория е приемлива или не.Така,вижда се ясно е,че идеите на Джордано Бруно не са могли да останат сами за себе си,като тези на Аристарх Самоски.Просто науката вече е била друга.Но как е могла да бъде проверена тяхната уместност?Та нали човека е привързан към Земята и за него е невъзможно да отиде и види сам дали звездите са други Слънца,отдалечени на огромни разстояния от Земята.Трябвало е следователно да открие начин за измерване на разстоянията до звездите,без да е необходимо да се ходи до тях.Ключ към тази възможност дават,колкото и странно да звучи законите на Кеплер.Те са емпирично изведени и ни казват как се движат планетите около Слънцето.С тяхна помощ е могло,знаейки периода за който се завърта Земята веднъж около Слънцето,да се определи на какво средно разстояние е тя от него.Така е намерено,че Земята,движейки се по приблизително кръгова орбита,се намира средно на 150 милиона километра от Слънцето.Обаче как може това да ни помогне да измерим разстоянията до звездите?Преди д а отговорим на този въпрос е задължително да споменем за още едно откритие,което е допринесло за това,идеите на Джордано Бруно да изглеждат още по-убедителни и в този смисъл е направило толкова по-необходимо да се измерят разстоянията до звездите и с това да се дадеили да не се даде доказателство за уместността на бруновите идеи.Това откритие е всъщност създаването на класическата механика от сър Исак Нютон(живял е от 1643г. до 1727г.)Класическата механика по своята всеобхватност е оказала огромно влияние върху развитието на науката. Тя е била отправна точка и образец за всички физични теории повече от два века и в никакъв случай не е загубила значението си при описание на обикновените явления,с които се сблъскваме всеки ден.В областта на астрономията голямото значение на нятоновото откритие се състои в това, че той свързва в единно цяло,разглежданите дотогава отделно небесни и земни явления.Нютон показва,че причината,която кара камъка да пада на Земята и Земята да се върти около Слънцето е една и съща-това е всемирното привличане между масите във Вселената,или иначе казано гравитацията.Използвайки своя закон за всемирното,Нютон показва,че от него следват трите закона на Кеплер. Така става ясно,че е естествено да се смята,че навсякъде където имаме звезди и планети около тях,те би трябвало да бъдат подобни по своята природа на слънчевата система,защото точно това следва от закона за всемирното привличане.Това е още един довод в подкрепа на идеите на Джордано Бруно-имайки впредвид нютоновия закон за всемирното привличане,те изглежда ни дават най-естествената възможна структура на Вселената.Ето защо след създаването на класическата механика става още по-необходимо да се измерят разстоянията до звездите и с това да се докажат или отхвърлят идеите на Джордано Бруно.Ако се окаже,че всички звезди са на едно и също разстояние от нас,то значи ще излезе,че птоломеевата сфера на неподвижните звезди е реалност и тя ще бележи границата на Вселената.Законът за Всемирното привличане тогава ще описва движението на планетите около Слънцето и на спътниците на планетите около самите планети,но звездите не ще бъдат,в този случай,други Слънца с може би свои си планетни системи.От логическа гледна точка това ще бъде жалко,защото ясно е,че сферата на неподвижните звезди не се явява неизбежен и необходим елемент във Вселената.Ако ли пък звездите са на различни разстояния от нас,то значи,че нямаме сфера на неподвижните звезди,за която те са прикрепени и Вселенат ще изглежда точно така,както е най-естествено според класическата механика.Ние казахме,че знаейки това, че Земята се движи по приблизително кръгова орбита около Слънцето,на средно разстояние 150 млн kилометра от него,то можем по принцип,използвайки това,да определим разстоянията до звездите.Нека сега видим как може да се направи това.Идеята всъщност е проста.Когато Земята се движии около Слънцето,ние е ясно,че се движим заедно с нея.Поради това,ако наблюдаваме една звезда в продължение на една година,абстрахирайки се от денонощното въртене на Земята,то на нас ще ни изглежда,че звездата ще направи за една година,едно малко кръгче върху небето.Това кръгче ще е толкова по-малко,колкото по -отдалечена от нас е дадената звезда.Така,измервайки видимото движение на звездите върху небесната сфера за една година(т.нар. " паралакс"),дължащо се на движението на Земята около Слънцето,ние ще можем да определяме разстоянията до тях.Проблемът е в реалното определяне на това видимо движение(паралакса).За целта трябва да имаме достатъчно точен начин за определяне на положението на звездите върху небесната сфера,защото е ясно,че ако те са много далеч,както се очаква,то итяхното годишно видимо движение върху небето ще бъде трудно забележимо-кръгчето,което че описват че бъде много малко. Нещо повече,то е прекалено малко.Затова дълго време астрономите не са могли да определят пряко разстоянието до нит една звезда.Знаели са,че техният годишен паралакс е много малък, така че не са могли да го забележат с наличните им уреди.Едва през 1838г. Бесел успява за пръв път да измери микроскопичното преместване на звездата 61 от съзвездието Лебед и така да определи разстоянието до нея.С това той слага началото на нова ера в астрономията. Почти едновременно с Бесел,Струве успява да определи годишния паралакс на звездата Вега(тя е от съзвездието Лира).Постепенно кръгът на звездите за които е измерен годишния паралакс се разширява и така вече се доказва,че такова нещо като сфера на неподвижните звезди не съществува.Струва си да се отбележи,че разстоянието до най близката известна звезда алфа от Кентавър е било определено от Хендерсън.То е 4,5 светлинни години,т.е. светлината изминава това разстояние за 4,5 години(известно е,че тя се движи със скорост приблизително 300 000 km/s).Чрез определяне на годишния паралакс е възможно да се определят разстоянията до звезди,които не са отдалечени на повече от 300 светлинни години(ly) от нас,защото толкова позволява точността на нашите-4-

уреди.Оказало се е,че повечето звезди,които наблюдаваме са на по-големи разстояния от 300ly.Само до една сравнително малка група звезди се е удало да се определи разстоянието,посредством метода на годишния паралакс.За да можем да направим изводи за структурата на Вселената ще трябва да намерим начин да определяме разстоянията до тези звезди,които са отдалечени на повече от 300ly от нас.Такъв метод е бил намерен и неговата същност се състои в сравняване на видимия блясък на звездата,ди която искаме да определим разстоянието,с блясъка на подобна по своя спектър на нея звезда от групата на звездите за които е известно вече разстоянието до тях.Логично е да се счита,че такива подобни едни на други звезди би трябвало да имат приблизително еднакъв блясък,ако бяха разположени приблизително на едно и също разстояние.Така,чрез сравняване на блясъка на звездата,до която се търси разстоянието,с този на подобна на нея звезда,за която се знае на какво разстояние е,може да се намери и търсеното разстояние до първата звезда.Този метод за определяне на разстоянията до звездите се нарича метод на спектралния паралакс.Съществува още един метод за определяне на разстоянията до звездите.Той се базира на една интересна особеност на един клас звезди,наречени цефеиди(по името на звездата делта от Цефей,която е първата открита такава звезда).Цефеидите са променливи звезди,т.е. те периодически си изменят светимостта(или блясъка).Между абсолютната светимост на една цефеида и периода на изменение на нейния блясък е открита зависимост-колкото по-голям е този период,толкова по-голояма е и абсолютната светимост.А абсолютната светимост на една звезда е светимостта,която би имала,ако беше поставена на едно стандартно разстояние от нас(избрано е такова разстояние ,че годишния паралакс да се равнява на 1 ъглова секунда,а то е 3,26ly и се нарича парсек).Така,че сравнявайки измерената с помощта на периода,абсолютна светимост на една цефеида с нейната видима светимост,ние можем да измерим разстоянието до нея.Трябва да отбележим,че цефеидите са имали съществена роля при утвърждаването на съвременните възгледи за строежа и еволюцията на Вселената. Откриването на начини за измерване на разстоянията до звездите ни дават възможност да получим една непосредствена представа за тяхното взаимно разположение в пространството,а също така и за движенията им една спрямо друга(така наречените собствени движения на звездите,т.е. тези които не се дължат на движението на Земята около Слънцето).Обаче има един факт,който е подсказал структурата на звездния свят много по-рано,откоккото би било възможно,ако се разчиташе само на разчиташе само на измерването на разстоянията до звездите.Този факт е откритието,че ивицата разсеяна светлина,която всеки е виждал върху небето и която наричаме Млечен път,всъщност се състои от звезди,които са толкова много,че тяхната светлина се слива в една непрекъсната ивица.Това е забелязано след изобретяването на телескопите.Възниква въпроса защо в пространството има посоки в които наблюдаваме много повече звезди,отколкото в други направления?През 1750г. английският приборостроител Томас Райт публикува книгата си "Първоначална теория или нова хипотеза за Вселената",в която предложил идеята,че звездите са разположени в един плоскопаралелен слой,един своеобразен "воденичен камък",простиращ се на огромни разстояния във всички направления,лежащи в равнината на слоя.Слънчевата система е вътре в този слой и затова е естествено когато гледаме от Земята в направление на неговата равнина, да виждаме много повече звезди,отколкото в другите посоки.


Сподели с приятели:




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница