Что такое статическая модель вселенной

Статическая вселенная — Static universe

• Категория
• Астрономический портал

В космологии , A статической Вселенной (также упоминается как стационарной , бесконечной , статической бесконечной или статической вечной ) представляет собой космологическая модель , в которой Вселенная является как пространственно и во времени бесконечно, и пространство не является ни расширяется и не сжимается. Такая вселенная не имеет так называемой пространственной кривизны ; то есть «плоский» или евклидов . Статическая бесконечная Вселенная была впервые предложена английским астрономом Томасом Диггесом (1546–1595).

В отличие от этой модели, Альберт Эйнштейн в 1917 году в своей статье « Космологические соображения в общей теории относительности» предложил бесконечную во времени, но пространственно конечную модель в качестве своей любимой космологии .

После открытия отношения красного смещения к расстоянию (выведенного обратной корреляцией яркости галактики с красным смещением) американскими астрономами Весто Слайфером и Эдвином Хабблом астрофизик Жорж Леметр интерпретировал красное смещение как свидетельство всемирного расширения и, следовательно, Большого взрыва , тогда как швейцарцы астроном Фриц Цвикки предположил, что красное смещение было вызвано тем, что фотоны теряли энергию при прохождении через материю и / или силы в межгалактическом пространстве. Предложение Цвикки получило название « усталый свет » — термин, изобретенный главным сторонником Большого взрыва Ричардом Толменом .

Содержание

Вселенная Эйнштейна

В течение 1917 года Альберт Эйнштейн добавил положительную космологическую константу к своим уравнениям в общей теории относительности , чтобы противодействовать привлекательные эффекты гравитации на обычной материи, которая в противном случае вызвать статическую, пространственно конечную Вселенную в любой коллапс или расширяться вечно . Эта модель Вселенной стала известна как Мир Эйнштейна или статическая вселенная Эйнштейна .

Эта мотивация исчезла после предложения астрофизика и римско-католического священника Жоржа Лемэтра о том, что Вселенная кажется не статичной, а расширяющейся. Эдвин Хаббл исследовал данные наблюдений, сделанных астрономом Весто Слайфер, чтобы подтвердить связь между красным смещением и расстоянием , которая составляет основу современной парадигмы расширения , введенной Леметром. По словам Джорджа Гамова, это побудило Эйнштейна объявить эту космологическую модель, и особенно введение космологической постоянной, его «самой большой ошибкой».

Статическая Вселенная Эйнштейна замкнута (т.е. имеет гиперсферическую топологию и положительную пространственную кривизну) и содержит однородную пыль и положительную космологическую постоянную с точным значением , где — постоянная тяготения Ньютона, — плотность энергии вещества во Вселенной и — скорость свет . Радиус кривизны пространства Вселенной Эйнштейна равна Λ E знак равно 4 π г ρ / c 2 <\ displaystyle \ Lambda _ = 4 \ pi G \ rho / c ^ <2>> г <\ displaystyle G> ρ <\ displaystyle \ rho> c <\ displaystyle c>

р E знак равно Λ E — 1 / 2 знак равно c 4 π г ρ . <\ displaystyle R_ = \ Lambda _ ^ <- 1/2>= >>.>

Вселенная Эйнштейна является одним из решений Фридмана уравнения поля Эйнштейна для пыли с плотностью , космологической постоянной и радиусом кривизны . Это единственное нетривиальное статическое решение уравнений Фридмана. ρ <\ displaystyle \ rho> Λ E <\ displaystyle \ Lambda _ > р E <\ displaystyle R_ >

Поскольку Вселенная Эйнштейна вскоре была признана нестабильной по своей природе, в настоящее время от нее отказались как от жизнеспособной модели Вселенной. Она нестабильна в том смысле, что любое небольшое изменение значения космологической постоянной, плотности материи или пространственной кривизны приведет к тому, что Вселенная либо расширится и ускорится навсегда, либо снова схлопнется до сингулярности.

После того, как Эйнштейн отказался от своей космологической постоянной и принял модель расширяющейся Вселенной Фридмана-Лемэтра, большинство физиков двадцатого века предположили, что космологическая постоянная равна нулю. Если это так (при отсутствии какой-либо другой формы темной энергии ), расширение Вселенной будет замедляться. Однако после того, как в 1998 году Сол Перлмуттер , Брайан П. Шмидт и Адам Г. Рисс представили теорию ускоряющейся Вселенной , положительная космологическая постоянная была возрождена как простое объяснение темной энергии .

В 1976 году Ирвинг Сигал возродил статическую Вселенную в своей хронометрической космологии . Подобно Цвикки, он приписал красное смещение далеких галактик искривлению космоса. Хотя он утверждал, что это подтверждается астрономическими данными, другие находят результаты неубедительными.

Требования статической бесконечной модели

Чтобы статическая модель бесконечной Вселенной была жизнеспособной, она должна объяснить три вещи:

Во-первых, он должен объяснить межгалактическое красное смещение . Во-вторых, он должен объяснить космическое микроволновое фоновое излучение . В-третьих, он должен иметь механизм для воссоздания материи (особенно атомов водорода ) из излучения или других источников, чтобы избежать постепенного «истощения» Вселенной из-за преобразования вещества в энергию в звездных процессах . Без такого механизма Вселенная состояла бы из мертвых объектов, таких как черные дыры и черные карлики .

Источник

Релятивистская модель Вселенной Эйнштейна (статистическая)

Новая модель Вселенной была создана в 1917 г. А. Эйнштейном. Ее основу составила релятивистская теория тяготения — общая теория относительности. Эйнштейн отказался от постулатов абсолютности и бесконечности пространства и времени, однако сохранил принцип стационарности, неизменности Вселенной во времени и ее конечности в пространстве. Свойства Вселенной, по мнению Эйнштейна, определяются распределением в ней гравитационных масс, Вселенная безгранична, но при этом замкнута в пространстве.

Согласно этой модели, пространство однородно и изотропно, т.е. во всех направлениях имеет одинаковые свойства, материя распределена в нем равномерно, время бесконечно, а его течение не влияет на свойства Вселенной. На основании проведенных расчетов Эйнштейн сделал вывод, что мировое пространство представляет собой четырехмерную сферу.

При этом не следует представлять себе данную модель Вселенной в виде обычной сферы.
Сферическое пространство есть сфера, но сфера четырехмерная, не поддающаяся наглядному представлению. По аналогии можно сделать вывод, что объем такого пространства конечен, как конечна поверхность любого шара, ее можно выразить конечным числом квадратных сантиметров. Поверхность всякой четырехмерной сферы также выражается конечным числом кубометров. Такое сферическое пространство не имеет границ, и в этом смысле оно безгранично. Летя в таком пространстве в одном направлении, мы в конце концов вернемся в исходную точку. Но в то же время муха, ползущая по поверхности шара, нигде не найдет границ и преград, запрещающих ей двигаться в любом избранном направлении. В этом смысле поверхность любого шара безгранична, хотя и конечна, т.е. безграничность и бесконечность — это разные понятия.

Итак, из расчетов Эйнштейна следовало, что наш мир является четырехмерной сферой. Объем такой Вселенной может быть выражен хотя и очень большим, но все же конечным числом кубометров. В принципе можно облететь всю замкнутую Вселенную, двигаясь все время в одном направлении. Такое воображаемое путешествие подобно земным кругосветным путешествиям. Но конечная по объему Вселенная в то же время безгранична, как не имеет границ поверхность любой сферы. Вселенная Эйнштейна содержит хотя и большое, но все же конечное число звезд и звездных систем, а поэтому к ней неприменимы фотометрический и гравитационный парадоксы. В то же время призрак тепловой смерти тяготеет и над Вселенной Эйнштейна. Такая Вселенная, конечная в пространстве, неизбежно идет к своему концу во времени. Вечность ей не присуща.

Таким образом, несмотря на новизну и даже революционность идей, Эйнштейн в своей космологической теории ориентировался на привычную классическую мировоззренческую установку статичности мира. Его более привлекал гармоничный и устойчивый мир, нежели мир противоречивый и неустойчивый.

Читать онлайн

книги о тайнах и загадках истории, а также о необъяснимых явлениях на нашем сайте

Источник

Статическая вселенная — Static universe

• Категория
• Астрономический портал

В космологии , A статической Вселенной (также упоминается как стационарной , бесконечной , статической бесконечной или статической вечной ) представляет собой космологическая модель , в которой Вселенная является как пространственно и во времени бесконечно, и пространство не является ни расширяется и не сжимается. Такая вселенная не имеет так называемой пространственной кривизны ; то есть «плоский» или евклидов . Статическая бесконечная Вселенная была впервые предложена английским астрономом Томасом Диггесом (1546–1595).

В отличие от этой модели, Альберт Эйнштейн в 1917 году в своей статье « Космологические соображения в общей теории относительности» предложил бесконечную во времени, но пространственно конечную модель в качестве своей любимой космологии .

После открытия отношения красного смещения к расстоянию (выведенного обратной корреляцией яркости галактики с красным смещением) американскими астрономами Весто Слайфером и Эдвином Хабблом астрофизик Жорж Леметр интерпретировал красное смещение как доказательство универсального расширения и, следовательно, Большого взрыва , тогда как швейцарцы астроном Фриц Цвикки предположил, что красное смещение было вызвано тем, что фотоны теряли энергию при прохождении через материю и / или силы в межгалактическом пространстве. Предложение Цвикки получило название « усталый свет » — термин, изобретенный главным сторонником Большого взрыва Ричардом Толменом .

Содержание

Вселенная Эйнштейна

В течение 1917 года Альберт Эйнштейн добавил положительную космологическую константу к своим уравнениям в общей теории относительности , чтобы противодействовать привлекательные эффекты гравитации на обычной материи, которая в противном случае вызвать статическую, пространственно конечную Вселенную в любой коллапс или расширяться вечно . Эта модель Вселенной стала известна как Мир Эйнштейна или статическая вселенная Эйнштейна .

Эта мотивация исчезла после предложения астрофизика и римско-католического священника Жоржа Лемэтра о том, что Вселенная кажется не статичной, а расширяющейся. Эдвин Хаббл исследовал данные наблюдений астронома Весто Слайфера, чтобы подтвердить связь между красным смещением и расстоянием , которая составляет основу современной парадигмы расширения , введенной Леметром. По словам Джорджа Гамова, это побудило Эйнштейна объявить эту космологическую модель, и особенно введение космологической постоянной, его «самой большой ошибкой».

Статическая Вселенная Эйнштейна замкнута (т.е. имеет гиперсферическую топологию и положительную пространственную кривизну) и содержит однородную пыль и положительную космологическую постоянную с точным значением , где — постоянная тяготения Ньютона, — плотность энергии вещества во Вселенной и — скорость свет . Радиус кривизны пространства Вселенной Эйнштейна равна Λ E знак равно 4 π грамм ρ / c 2 <\ displaystyle \ Lambda _ = 4 \ pi G \ rho / c ^ <2>> грамм <\ displaystyle G> ρ <\ displaystyle \ rho> c <\ displaystyle c>

р E знак равно Λ E — 1 / 2 знак равно c 4 π грамм ρ . <\ displaystyle R_ = \ Lambda _ ^ <- 1/2>= >>.>

Вселенная Эйнштейна является одним из решений Фридмана уравнения поля Эйнштейна для пыли с плотностью , космологической постоянной и радиусом кривизны . Это единственное нетривиальное статическое решение уравнений Фридмана. ρ <\ displaystyle \ rho> Λ E <\ displaystyle \ Lambda _ > р E <\ displaystyle R_ >

Поскольку Вселенная Эйнштейна вскоре была признана нестабильной по своей сути, от нее отказались как от жизнеспособной модели Вселенной. Она нестабильна в том смысле, что любое небольшое изменение значения космологической постоянной, плотности материи или пространственной кривизны приведет к тому, что Вселенная либо расширяется и ускоряется вечно, либо снова схлопывается до сингулярности.

После того, как Эйнштейн отказался от своей космологической постоянной и принял модель расширяющейся Вселенной Фридмана-Лемэтра, большинство физиков двадцатого века предположили, что космологическая постоянная равна нулю. Если это так (при отсутствии какой-либо другой формы темной энергии ), расширение Вселенной будет замедляться. Однако после того, как в 1998 году Сол Перлмуттер , Брайан П. Шмидт и Адам Г. Рисс представили теорию ускоряющейся Вселенной , положительная космологическая постоянная была возрождена как простое объяснение темной энергии .

В 1976 году Ирвинг Сигал возродил статическую Вселенную в своей хронометрической космологии . Подобно Цвикки, он приписывал красное смещение далеких галактик искривлению космоса. Хотя он утверждал, что это подтверждается астрономическими данными, другие находят результаты неубедительными.

Требования статической бесконечной модели

Чтобы статическая модель бесконечной Вселенной была жизнеспособной, она должна объяснить три вещи:

Во-первых, он должен объяснить межгалактическое красное смещение . Во-вторых, он должен объяснить космическое микроволновое фоновое излучение . В-третьих, он должен иметь механизм для воссоздания материи (особенно атомов водорода ) из излучения или других источников, чтобы избежать постепенного «истощения» Вселенной из-за преобразования вещества в энергию в звездных процессах . Без такого механизма Вселенная состояла бы из мертвых объектов, таких как черные дыры и черные карлики .

Источник