Какие противоречия раскрывает фотометрический парадокс кратко

Обновлено: 06.07.2024

Космологические парадоксы - это, прежде всего, физические парадоксы, явные противоречия общепринятых законов физики при рассмотрении их во Вселенском масштабе. Одним из наиболее известных парадоксов в физике и космологии является так называемый Фотометрический парадокс . Давайте разберемся, в чем же он заключается.

Определение.

Фотометри́ческий парадо́кс ( парадокс О́льберса , парадокс Шезо́ — О́льберса ) — один из парадоксов дорелятивистской космологии , заключающийся в том, что в стационарной Вселенной , равномерно заполненной звёздами (как тогда считалось), яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. В теории в космологической модели Большого Взрыва этот парадокс полностью разрешается посредством учёта конечности скорости света и конечности возраста Вселенной .

Посмотрите на звездное небо и подумайте, насколько велика Вселенная. Для большинства из нас, кто придерживается современной научной парадигмы, Вселенная не имеет границ, она бесконечна. В бесконечной Вселенной существует бесконечное количество звезд. То есть другими словами, можно сказать, что наша Вселенная равномерно заполнена звездами. Так почему же тогда небо над головой темное, хотя если принять равномерность заполнения Вселенной звездами, оно должно светиться?

Какая сущность у этого парадокса?

История появления.

Первым этот парадокс сформулировал швейцарский астроном Жан-Филипп Луи де Шезо (1718—1751) в 1744 году, хотя аналогичные мысли высказывали ранее и другие учёные, в частности, Томас Диггес , Иоганн Кеплер , Отто фон Герике и Эдмунд Галлей . Иногда фотометрический парадокс называется парадоксом Ольберса в честь астронома, который привлёк к нему внимание в XIX веке.

Шезо и Ольберс предполагали разрешить этот парадокс предположением, что облака космической пыли экранируют свет далёких звёзд. Однако (как впервые отметил Джон Гершель в 1848 году) это объяснение неправильно: в однородной изотропной Вселенной в силу закона сохранения энергии пыль сама должна нагреваться и светиться так же ярко, как звёзды. Другое объяснение, фрактальная космология , заключалось в том, что бесконечная Вселенная устроена иерархически , подобно матрёшке: каждая материальная система входит в состав системы более высокого уровня, так что средняя плотность излучателей света по мере роста масштабов стремится к нулю. Такое мнение впервые высказал Джон Гершель в 1848 году и математически обосновал Карл Шарлье в 1908 и 1922 годах. Однако эта теория не имеет поддержки современных космологов, т. к. противоречит наблюдательным данным по изотропии реликтового излучения . Общепринятым основанием современной космологии является космологический принцип , согласно которому Вселенная однородна и изотропна.

Все мы любим парадоксы, не правда ли? Для человечества это слово значит что-то загадочное, необъяснимое. Однако, как показывает практика, большинство парадоксов – это просто несостоятельные теории, которые не были в полной мере изучены.

В космологии парадоксы – это явления, которые противоречат законам физики во Вселенских масштабах. Один из самых известных таких примеров мы сегодня и рассмотрим – фотометрический парадокс, известный так же как парадокс Ольберса.

Чтобы понять, в чем же дело, давайте сначала немного поразмышляем. Если вы читаете эту статью вечером или ночью, взгляните в окно на звездное небо. Задумывались ли вы когда-нибудь, на сколько большая наша Вселенная? Скорее всего да. Большая часть из нас придерживается общепринятой гипотезы о том, что Вселенная бесконечна. Так это или нет, никто не знает, но также никто не будет спорить с тем, что она как минимум невероятно огромна. Так вот, к чему это все: если Вселенная на самом деле такая безграничная, то звезд в ней должно быть тоже бесконечное количество. В принципе, логично. Из этого следует вывод, что бесконечное полотно звезд должно равномерно расстилаться по ночному небу, отчего последнее будет светится как новогодняя елка. Да уж, с таким количеством Солнц, пусть и очень далеких, было бы трудно уснуть ночью. Но почему такого не происходит? Значит ли это, что Вселенная конечна? Спойлер: нет.

Первым это противоречие заметил астроном из Германии Генрих Ольберс в далеком 1826 году. Он выдвинул теорию о том, что, смотря на бесконечный поток звезд на ночном небе, мы неизбежно будем попадать взглядом хотя бы на одну из них. Просто бросьте случайный взгляд на небо, и с большой вероятностью вы будете смотреть не на звезду, а на холодную пустоту.

Предположение Ольберса не было выдвинуто просто так. Он все же дядька был не глупый. Он знал, что яркость звезды рассчитывается из отношения потока энергии к телесному углу. А они становятся тем меньше, чем больше квадрат расстояния от нас до этой звезды. То есть по сути, яркость не зависит от того, на сколько далеко находится это небесное светило. А поэтому мы должны видеть каждую звезду, которая есть во Вселенной, отчего все небо ночью будет гореть так же ярко, как Солнце днем.

Звучит это все, конечно, логично, но сегодня любой школьник может опровергнуть фотометрический парадокс Ольберса.

Почему? Потому что, во-первых, любой школьник знает, что скорость света ограничена. Она не бесконечна. Так что, даже если мы можем увидеть далекие звезды, то расстояние от них на столько большое, что мы просто не дождемся, пока их свет до нас дойдет. Это могут быть даже не миллионы, а миллиарды световых лет, а то и больше. Мы ведь говорим о том, что Вселенная бесконечна.

Во-вторых, Вселенная имеет свой возраст. Если придерживаться теории Большого Взрыва, то возраст вселенной составляет около 13 миллиардов лет. По логике вещей самые древние звезды, свет которых мы можем увидеть, находятся в 13 миллиардах световых лет от Земли. Вспоминая о написанном выше, понимаем, что мы видим свет уже мертвых звезд, который все еще идет к нам, хотя сами светила уже давно прекратили свое существование. То есть, говоря простым языком мы видим прошлое. Поэтому в том участке, где на небе просто темная пустота, еще не родились звезды. Сегодня они, скорее всего, уже существуют, но их свет Земля увидит только через долгие-долгие годы.

Ну и нельзя забывать о том, что свет может и поглощаться. Взять те же черные дыры, например. Оттуда, как вам всем известно, не может выйти даже свет.

Это еще не все опровержения фотометрического парадокса. Но так как это фундаментальные законы Вселенной, то не зачем дальше обсуждать теорию, которая не соответствует даже им.

В очередной раз благодарю своего друга wakeuphuman за информацию и подсказки, которые были использованы в этой статье.

На заре астрономии, исследователи задавались вопросом: почему при всем огромном количестве звезд на небе (нашей Галактики Млечный путь и световых потоков от других галактик) – мы видим черное ночное небо с достаточно низкой плотностью видимых звезд. Да, в телескоп можно увидеть гораздо больше звезд. Но и этот инструмент не усиливает визуальный эффект до такой степени, чтобы видеть сплошную пелену из миллиардов светил. Итак, что говорит наука по этому поводу…

Существует Фотометрический парадокс (парадокс О́льберса) - один из парадоксов дорелятивистской космологии, заключающийся в том, что в стационарной Вселенной, равномерно заполненной звёздами (как тогда считалось), яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска.

Впервые этот парадокс сформулировал во всей его полноте швейцарский астроном Жан-Филипп Луи де Шезо в 1744 году, хотя аналогичные мысли высказывали ранее и другие учёные, в частности, Томас Диггес, Иоганн Кеплер, Отто фон Герике и Эдмунд Галлей. Иногда фотометрический парадокс называется парадоксом Ольберса в честь астронома, который привлёк к нему внимание в XIX веке.

Некоторые объясняют такое отсутствие звезд на ночном небе красным смещением при удалении звезд и галактик. Когда видимый спектр сдвигается в инфракрасный. Во-первых, все от нас не могут удаляться. Многие движутся с Солнцем по кругу вокруг центра Галактики. Во-вторых, даже если видимый спектр сдвинулся, то сдвинется и ультрафиолетовый – он станет видимым.

Наша Галактика (вернее, взгляд на диск изнутри диска) на ночном небе в инфракрасном диапазоне. Как видно, яркость гораздо выше чем в видимом диапазоне. И она уменьшается (снижается плотность звезд) при удалении от нее.

Вот так бы выглядела наша Галактика при виде с боку. Обратите внимание какова светимость в центре этой галактики и около плоскости ее диска.

Подробное математическое рассмотрение этого решения вопроса было дано Уильямом Томсоном (лордом Кельвином) в 1901 году. Оно основано на конечности возраста Вселенной и конечности скорости света. Поскольку (по современным данным) более 13 млрд. лет назад во Вселенной не было галактик и квазаров, свет от самых далёких звёзд, которые мы в принципе можем наблюдать, идёт около 13 млрд лет. Это устраняет основную предпосылку фотометрического парадокса - то, что звёзды расположены на любых, сколь угодно больших расстояниях от нас. Вселенная, наблюдаемая на бо́льших расстояниях, настолько молода, что звёзды ещё не успели в ней образоваться. Иначе говоря, свет от очень далёких звёзд ещё не успел до нас дойти за время существования Вселенной.

Но смотрите, эта модель объясняет данный вопрос лишь при том условии, что никаких скоплений звезд в галактиках и скоплений самих галактик не существует. Т.е. если звезды примерно равномерно распределены по Вселенной. Давайте не будем заглядывать на большие расстояния и посмотрим на нашу Галактику и на нашу соседку – галактику Андромеда.

Плотность звезд в нашей и в других галактиках увеличивается при приближении к ее центру:

Но мы не видим этого скопления на небе, хотя оно должно выглядеть точно так, как светящийся сгусток и даже в яркий солнечный день.

Расстояние от Солнца до центра нашей Галактики 40 тысяч световых лет. Запомним это. На расстоянии 2,5 миллиона световых лет от нас находится галактика, близнец нашей - Андромеда. Содержит в себе 200 миллиардов звезд. Посмотрите на ее снимок, сделанный телескопом Хаббл в 4К и видео:

Обязательно включите субтитры и прочтите эти субтитры на видео.

Выделенный и увеличенный фрагмент галактики Андромеда

Впечатляет? Напомню, что наша галактика Млечный путь – очень похожа на соседку, Андромеду. И где это великолепие на небе?

После просмотра мысленно помести себя в точку в Андромеде, примерно соответствующее положению Солнца. И представьте, что смотрите ночью в сторону центра галактики, который содержит половину из 200 миллиардов звезд в себе и светится как единый монолитный шар без промежутков между звездами. Картина должна быть еще более впечатляющей! Но ее нет!

И да, с расстояния в 40 тысяч световых лет свет уже давно бы дошел до нас, верно? Т.е. объяснения астрофизиков не объясняют то, что увидел ХАББЛ. В нашей Галактике Млечный путь со строением, подобным как у Андромеды - в сторону центра галактики было бы море света - яркое пятно. Но этого нет. У нас там мрак.

Скажете, что свет поглощает межзвездный газ и пылевые гигантские облака? Пример – Андромеда и другие аналогичные типы галактик - такого не наблюдается. К тому же, сами газопылевые туманности тоже светятся.

Газопылевые туманности должны немного приглушать, рассеивать, а иногда и переизлучать свет от звезд. И они не занимают весь объем галактики.

Может быть, у нас уникальная Галактика с низкой плотностью звезд? Возможно, но центр Галактики всегда яркий из-за на порядки большей плотности расположения звезд. Повторюсь – его мы не и видим на ночном небе.

Кликабельно. Этот Хаббл снял центр нашей якобы Галактики. Обратите внимание - плотность звезд ниже чем в Андромеде. Есть межзвездные пустоты. И самое главное - размер звезд примерно одинаков. Только до Андромеды 2,5 миллиона световых лет. А до центра Млечного пути 40 тысяч световых лет.

Атмосфера Земли поглощает свет звезд? Врят ли. Яркого звездного неба не видят и космонавты. На снимках из космоса звезд еще меньше (судя по снимкам), чем при взгляде с поверхности Земли. Центр Галактики должен быть ярким даже при поглощении земной атмосферой.

Есть конспирологическое объяснение – голографический купол над (вокруг) Землей. Бездоказательная версия. Над ней можно лишь спорить. Нет фактов – нет и объяснений.

Еще одна версия – виртуальность нашего мира. От атома до скоплений галактик, вселенной в целом. Впрочем как и сам человек, его тело – программа с погруженным в эту среду разумом из реального мира. Матрица.
Нам показывают картинки, которые не согласуются с расчетными. Просто так делает программа Архитектора из-за изначально неправильно выбранных параметров. Багги действительности. Но это отдельная тема. И к ней мы еще вернемся.
***

Следующий интересный космологический факт:

Звездный мост между галактиками

В этом ролике показаны примеры звездных мостов между галактиками, которые объясняются гравитационными взаимодействиями между ними.

Новость на эту тему:
Очередное открытие сделала международная команда учёных во главе с астрономами из Кембриджского университета с помощью обсерватории Европейского космического агентства Gaia. Согласно новым данным, между галактиками-спутниками Млечного Пути – Большим и Малым Магеллановыми Облаками – пролегает "мост" из светил, простирающийся более чем на 43 тысячи световых лет.
Источник

Объект NGC 4676B (Arp 242). Эти две галактики имеют хвосты из газа и пыли, сформированные в результате гравитационного взаимодействия.

Галактика Головастик. Возможно образован после столкновения галактик

Галактика NGC 4676B

Пекулярная пара галактик Arp 295

Существует А́тлас пекуля́рных галактикк куда занесены подобные галактики. Посмотреть можно здесь

Пример из каталога

Космологические парадоксы - это, прежде всего, физические парадоксы, явные противоречия общепринятых законов физики при рассмотрении их во Вселенском масштабе. Одним из наиболее известных парадоксов в физике и космологии является так называемый Фотометрический парадокс. Давайте разберемся, в чем же он заключается.

Посмотрите на звездное небо и подумайте, насколько велика Вселенная. Для большинства из нас, кто придерживается современной научной парадикмы, Вселенная не имеет границ, она бесконечна. В бесконечной Вселенной существует бесконечное количество звезд. То есть другими словами, можно сказать, что наша Вселенная равномерно заполнена звездами. Так почему же тогда небо над головой темное, хотя если принять равномерность заполнения Вселенной звездами, оно должно светиться?

Звучит действительно как парадокс, но он легко объясняется с точки зрения современной физики. Здесь стоит отметить сразу несколько моментов, которые полностью развинчивают теорию Ольберса.

Во-первых, стоит отметить конечность скорости света. То есть скорость света не бесконечно велика, а если мы имеем дело с такими огромными расстояниями, как расстояния между звездами, то здесь можно говорить о сотнях, тысячах, миллионах и даже миллиардах световых лет.

Во-вторых, необходимо учитывать, что Вселенная не бесконечно древняя (см. теория Большого Взрыва). Если принять тот факт, что возраст Вселенной равен приблизительно 13 млрд. лет, то самые древние звезды должны находиться на расстоянии 13 млрд св. лет от нас. На самом раннем этапе развития Вселенной еще не существовали ни звезды, ни галактики. А учитывая конечность скорости света, когда мы смотрим на звезды, то мы видим прошлое нашей Вселенной (то есть, скорее всего, звезда, свет которой летел до нас миллионы лет, уже давно не существует). Таким образом, что касается наиболее отдаленной Вселенной, то она еще слишком молода (точнее до нас доходит свет лишь той самой молодой Вселенной), в которой еще не было звезд, свет от которых мог бы долететь до нас.

Наконец, свет от звезд может поглощаться по разным причинам массой. Например, здесь уместно вспомнить про черные дыры, определенные области во Вселенной, гравитационное притяжение которой настолько велико, что ее не могут покинуть даже кванты света.

Это далеко не все доказательства несостоятельности теории Ольберса. Однако уже на основании описанных выше факторов можно понять, почему же все-таки мы видим темное полотно с множеством отдельных звезд, а не равномерно сияющий купол небосвода.

Галетич Юлия, 07.12.2011
Перепечатка без активной ссылки запрещена

Читайте также: