Космологическая загадка

Часть 1

— 28.04.06 15:12 — ФОТО: NASA'S SPITZER, HUBBLE И CHANDRA

Развитие космологии, как науки о Вселенной, в последнюю сотню лет во многом стимулировалось парадоксами и задачами, казавшимися их авторам неразрешимыми.

Два старинных парадокса

Основная сила, управляющая миром в крупнейших масштабах - гравитация. На малых расстояниях она пренебрежимо мала, существенно проигрывая, на уровне атомов и молекул электромагнитному взаимодействию. На уровне атомного ядра и элементарных частиц, в дело вступают ещё более значимые силы - «слабое» и «сильное» ядерное взаимодействие, однако это - так называемые «короткодействующие» силы, экспоненциально убывающие с расстоянием между частицами.

Электромагнитное взаимодействие, равно как и гравитационное, - «дальнодействующее», однако наличие двух сортов электрических зарядов - положительных и отрицательных - и притяжение между последними, приводит к тому, что макроскопические тела в целом электронейтральны. Электромагнитные силы притяжения и отталкивания между ними с высокой точностью скомпенсированы.

В гравитации такого не происходит - ни в одном эксперименте отрицательная масса пока не наблюдалась. Именно поэтому для больших тел всемирное тяготение оказывается доминирующей силой, а описывающая тяготение теория - Общая теория относительности Эйнштейна (ОТО) - совсем не похожа на другие физические теории.

До появления ОТО в десятых годах XX в учёные пытались описать Вселенную, исходя из лучшей теории тяготения, доступной на тот момент - закона всемирного тяготения Ньютона в рамках созданной им же механики. Здесь и возник один из первых парадоксов

На протяжении XVIII - XIX веков физики свыклись с мыслью, что, несмотря на многообразие процессов, происходящих со звёздами и планетами, Вселенная в целом остаётся такой же, как была. Она существовала и будет существовать вечно, простирается до бесконечности и обладает простейшей эвклидовой геометрией. Помимо очевидной мировоззренческой привлекательности таких представлений, они, казалось, полностью подтверждались доступными наблюдательными данными. К концу позапрошлого столетия многим показалось, что построение физики, по большей части, завершено, сама эта наука становится скучной, а уж о космологии и говорить нечего - что может быть занимательного в теории вечной и бесконечной, неизменной Вселенной?

Были, однако, пара вопросов, которые не давали покоя некоторым учёным. В истории они остались под названием гравитационного и фотометрического парадоксов. Гравитационный парадокс - целиком и полностью порождение ньютоновой механики, которая базируется на понятиях абсолютного пространства и абсолютного времени.

Чтобы понять суть гравитационного парадокса, стоит вспомнить первый и второй законы Ньютона.

Первый говорит, что...