Astronomia
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
  Jesteś tutaj:   Wirtualny Wszechświat > Astronomia > Kosmologia  
  Tematy
- Historia astronomii
- Narzędzia i metody astronomii
- Astronomia sferyczna i praktyczna
- Badania kosmiczne
- Układ Słoneczny
- Słońce
- Galaktyki
- Kosmologia
- Wiadomości ogólne
- Paradoksy kosmologiczne
- Rozszerzanie się Wszechświata
- Modele kosmologiczne
- Testy kosmologiczne
- Mikrofalowe promieniowanie tła
- Wielki Wybuch
- Gwiazdozbiory całego roku
- Eseje

  Szukacz




Paradoksy kosmologiczne

Powszechnie przyjmuje się, że sformułowana przez Alberta Einsteina w 1915 r. ogólna teoria względności (OTW) w poprawny sposób opisuje zjawisko grawitacji. Współczesna kosmologia wykorzystuje OTW przy określaniu geometrycznych własności Wszechświata i wzajemnych związków czasoprzestrzeni z materią. Klasyczne pojęcia absolutnej przestrzeni i czasu oraz prawo powszechnej grawitacji Newtona stanowią dobre przybliżenie dla opisu ruchów materii w małych skalach i przy niewielkich prędkościach. Teoria newtonowska nie daje możliwości zbudowania spójnych globalnych modeli kosmologicznych, ale nadal stanowi dogodne narzędzie dla ilustracji pewnych ogólnych własności Wszechświata.

Przyjęcie silnej zasady kosmologicznej oraz klasycznych, galileuszowych i newtonowskich założeń odnośnie geometrii przestrzeni prowadzi do wniosków w oczywisty sposób sprzecznych z najprostszymi obserwacjami astronomicznymi. Rozumowanie przeprowadzone w I połowie XIX w. przez astronoma i lekarza niemieckiego Heinricha Olbersa, znane obecnie jako paradoks fotometryczny albo paradoks Olbersa, pozwala odrzucić najprostszy intuicyjnie model Wszechświata wiecznego, niezmiennego, stacjonarnego i nieskończonego. We Wszechświecie posiadającym takie atrybuty jasność powierzchniowa nieba jest równa średniej jasności powierzchniowej gwiazd. Wynika to stąd, że w każdym kierunku na linii widzenia w skończonej odległości wzrok obserwatora napotka na tarczę jednej z gwiazd. Ciemne tło nocnego nieba oznacza, że w rzeczywistym Wszechświecie prawdopodobieństwo trafienia na gwiazdę przy losowo wybranym kierunku patrzenia jest znikomo małe. Różnica między przewidywaniem wyprowadzonym przez Olbersa, a wyglądem nocnego nieba oznacza, że prawdziwy Wszechświat nie spełnia co najmniej jednego z założeń wyjściowych. Człowiek stojący pośrodku niewielkiej kępy drzew dostrzeże pomiędzy pniami teren leżący poza lasem. W przypadku rozległej puszczy cała linia horyzontu zostanie zasłonięta przez drzewa. Analogia między gwiazdami a pniami drzew nasuwa przypuszczenie, że w prawdziwym Wszechświecie drobny ułamek powierzchni sfery niebieskiej jest pokryty gwiazdami, pomiędzy którymi sięgamy wzrokiem w przestrzeń pozbawioną gwiazd. Nie oznacza to jednak, że nasza Galaktyka znajduje się w środku obszaru wypełnionego "lasem" galaktyk, poza którym znajduje się pusta przestrzeń. W rzeczywistości Wszechświat istnieje w formie podobnej do obecnejprzez skończony przedział czasu. Ciemne tło nieba wynika przede wszystkim (choć nie jedynie) z tego faktu. Kilkanaście miliardów lat temu materia we Wszechświecie nie była jeszcze skupiona w gwiazdach. Zatem obszary na tyle odległe, że światło biegło stamtąd do nas wiele miliardów lat, są ciemne i stwarzają wrażenie, jakby były wolne od materii. Poza skończonym czasem trwania, rzeczywisty Wszechświat różni się od założonego przez Olbersa również innymi własnościami; przede wszystkim rozszerza się, czyli nie jest stacjonarny, oraz ulega przemianom ewolucyjnym. Brak natomiast definitywnej odpowiedzi, czy przestrzeń spełnia postulaty geometrii euklidesowej oraz czy Wszechświat jest skończony.

...powiększenie  >>>
Setki galaktyk (jasności najsłabszych sięgają 30 wielkości gwiazdowych) na obszarze nieba o rozmiarach 2' x 2' (tzw. Głębokie Pole Hubble'a). Prawdopodobnie niektóre słabe galaktyki są najbardziej odległymi, widocznymi obiektami, jakie istnieją we Wszechświecie. Przypuszcza się, że liczba galaktyk słabszych niż 30 wielkości gwiazdowych jest na tyle mała, że nie przyczynia się w istotny sposób do całkowitej jasności nieba nocnego, co wyjaśnia paradoks Olbersa. Fot. HST/NASA.

Do podobnych wniosków, jak w wypadku paradoksu Olbersa, prowadzi rozumowanie (tzw. paradoks Seeligera albo paradoks grawitacyjny) dotyczące siły grawitacyjnej wywieranej na dowolny element masy przez całą materię Wszechświata. Przyjmując te same założenia, jak w paradoksie Olbersa, mechanika newtonowska prowadzi do wniosku, że na każdy punkt materialny działa we wszystkich kierunkach nieskończona siła. W sensie matematycznym siła wypadkowa staje się nieokreślona, a potencjał grawitacyjny nieskończony.

Andrzej M. Sołtan

Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach