| Часть серии по |
| Физическая космология |
|---|
 |
|
КатегорияВ космологии , то стационарная модель является альтернативой Большого Взрыва теории эволюции Вселенной. В стационарной модели плотность материи в расширяющейся Вселенной остается неизменной из-за непрерывного создания материи, тем самым придерживаясь идеального космологического принципа , принципа, который утверждает, что наблюдаемая Вселенная практически одинакова в любое время и в любое время. место.
Хотя модель устойчивого состояния пользовалась некоторой поддержкой меньшинства в научном мейнстриме до середины 20-го века, теперь она отвергается подавляющим большинством космологов , астрофизиков и астрономов , поскольку данные наблюдений указывают на космологию горячего Большого взрыва с конечным возраст Вселенной , который не предсказывает стационарная модель. [1] [2]
История [ править ]
В 13 веке Сигер из Брабанта написал тезис «Вечность мира» , в котором утверждалось, что не было ни первого человека, ни первого экземпляра какой-либо конкретной вещи: физическая вселенная, таким образом, не имеет какого-либо первого начала и, следовательно, вечна. Взгляды Сигера были осуждены папой в 1277 году .
Космологическое расширение было первоначально обнаружено в результате наблюдений Эдвина Хаббла . Теоретические расчеты также показали, что статическая Вселенная, смоделированная Эйнштейном (1917), была нестабильной. Современная теория Большого взрыва - это теория, согласно которой Вселенная имеет конечный возраст и со временем эволюционировала в результате охлаждения, расширения и образования структур в результате гравитационного коллапса.
Модель установившегося состояния утверждает, что, хотя Вселенная расширяется, она, тем не менее, не меняет своего внешнего вида с течением времени ( идеальный космологический принцип ); у вселенной нет ни начала, ни конца. Это требовало непрерывного создания материи, чтобы плотность Вселенной не уменьшалась. Влиятельные статьи по установившейся космологии были опубликованы Германом Бонди , Томасом Голдом и Фредом Хойлом в 1948 году. [3] [4] Подобные модели были предложены ранее , среди прочих, Уильямом Дунканом Макмилланом . [5]
Теперь известно, что Альберт Эйнштейн рассматривал стационарную модель расширяющейся Вселенной, как указано в рукописи 1931 года, за много лет до Хойла, Бонди и Голда. Однако он быстро отказался от этой идеи. [6]
Наблюдательные тесты [ править ]
Подсчет радиоисточников [ править ]
Проблемы со стационарной моделью начали возникать в 1950-х и 60-х годах, когда наблюдения начали подтверждать идею о том, что Вселенная на самом деле меняется: яркие радиоисточники ( квазары и радиогалактики ) обнаруживались только на больших расстояниях (поэтому могли иметь существовали только в далеком прошлом), а не в более близких галактиках. В то время как теория Большого взрыва предсказывала то же самое, стационарная модель предсказывала, что такие объекты будут обнаружены по всей Вселенной, в том числе вблизи нашей галактики. К 1961 году статистические тесты, основанные на обзорах радиоисточников [7], исключили стационарную модель в умах большинства космологов, хотя некоторые сторонники устойчивого состояния настаивали на том, что радиоданные были подозрительными.
Космический микроволновый фон [ править ]
Для большинства космологов окончательное опровержение стационарной модели пришло с открытием в 1964 году космического микроволнового фонового излучения, предсказанного теорией Большого взрыва. В стационарной модели микроволновое фоновое излучение объясняется светом древних звезд, рассеянным галактической пылью. Однако уровень космического микроволнового фона очень равномерен во всех направлениях, что затрудняет объяснение того, как он может быть создан многочисленными точечными источниками, а микроволновое фоновое излучение не показывает никаких признаков таких характеристик, как поляризация, которые обычно связаны с рассеянием. Кроме того, его спектр настолько близок к спектру идеального черного тела.что он вряд ли может быть сформирован суперпозицией вкладов множества пылевых сгустков при разных температурах, а также на разных красных смещениях . Стивен Вайнберг писал в 1972 году:
- Модель устойчивого состояния, похоже, не согласуется с наблюдаемой зависимостью d L от z или с подсчетом источников ... В некотором смысле, это несогласие является заслугой модели; единственная среди всех космологий модель устойчивого состояния дает такие определенные предсказания, что их можно опровергнуть даже с учетом ограниченных данных наблюдений, имеющихся в нашем распоряжении. Модель устойчивого состояния настолько привлекательна, что многие из ее приверженцев все еще сохраняют надежду на то, что доказательства против нее в конечном итоге исчезнут по мере улучшения наблюдений. Однако, если космическое микроволновое излучение ... действительно является излучением черного тела, будет трудно сомневаться в том, что Вселенная эволюционировала из более горячей и плотной ранней стадии. [8]
Со времени этого открытия считается, что теория Большого взрыва дает лучшее объяснение происхождения Вселенной. В большинстве астрофизических публикаций Большой взрыв неявно признается и используется в качестве основы для более полных теорий.
Квазистационарное состояние [ править ]
Квазистационарная космология (КСС) была предложена в 1993 году Фредом Хойлом, Джеффри Бербидж и Джаянтом В. Нарликаром как новое воплощение идей стационарного состояния, призванных объяснить дополнительные особенности, не учтенные в первоначальном предложении. Модель предлагает очаги творения, происходящие с течением времени во вселенной, иногда называемые мини- взрывами, событиями мини-творения или маленькими взрывами . [9] После наблюдения ускоряющейся Вселенной в модель были внесены дальнейшие модификации. [10]
Астрофизик и космолог Нед Райт указал на недостатки модели. [11] Эти первые комментарии вскоре были опровергнуты сторонниками. [12] Райт и другие основные космологи, рассматривающие QSS, указали на новые недостатки и несоответствия с наблюдениями, которые сторонники не объяснили. [13]
Примечания и цитаты [ править ]
- ^ "Теория устойчивого состояния" . BBC . Проверено 11 января 2015 года .
[T] Идеи теоретиков устойчивого государства сегодня в значительной степени дискредитированы ...
- ^ Краг, Хельге (1999). Космология и противоречие: историческое развитие двух теорий Вселенной . Издательство Принстонского университета . ISBN 978-0-691-02623-7.
- ^ Бонди, Германн; Голд, Томас (1948). "Теория устойчивого состояния расширяющейся Вселенной". Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 108 : 252. Bibcode : 1948MNRAS.108..252B .
- ^ Хойл, Фред (1948). «Новая модель расширяющейся Вселенной». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 108 : 372. Bibcode : 1948MNRAS.108..372H .
- ^ Краг, Хельге (2019). «Теория устойчивого состояния и космологический спор». В Kragh, Helge (ред.). Оксфордский справочник по истории современной космологии . DOI : 10.1093 / oxfordhb / 9780198817666.013.5 . ISBN 978-0-19-881766-6.
Чикагский астроном Уильям Макмиллан не только предположил, что звезды и галактики были равномерно распределены в бесконечном пространстве, но и отрицал, что «Вселенная в целом когда-либо была или когда-либо будет существенно отличаться от того, что есть сегодня».
- Перейти ↑ Castelvecchi, Davide (2014). «Утраченная теория Эйнштейна раскрыта» . Природа . 506 (7489): 418–419. Bibcode : 2014Natur.506..418C . DOI : 10.1038 / 506418a . PMID 24572403 .
- ^ Райл и Кларк, "Изучение стационарной модели в свете некоторых недавних наблюдений радиоисточников", MNRAW 122 (1961) 349
- ^ Вайнберг, С. (1972). Гравитация и космология . Джон Уитни и сыновья. С. 495–464 . ISBN 978-0-471-92567-5.
- ^ Хойл, Ф .; Burbidge, G .; Нарликар, СП (1993). «Квазистационарная космологическая модель с созданием материи». Астрофизический журнал . 410 : 437–457. Bibcode : 1993ApJ ... 410..437H . DOI : 10.1086 / 172761 .
Hoyle, F .; Burbidge, G .; Нарликар, СП (1994). «Астрофизические выводы из квазистационарной космологии» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 267 (4): 1007–1019. Bibcode : 1994MNRAS.267.1007H . DOI : 10.1093 / MNRAS / 267.4.1007 . ЛВП : 11007/1133 .
Hoyle, F .; Burbidge, G .; Нарликар, СП (1994). «Астрофизические выводы из квазистационарного состояния: Erratum» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 269 (4): 1152. Bibcode : 1994MNRAS.269.1152H . DOI : 10.1093 / MNRAS / 269.4.1152 .
Hoyle, F .; Burbidge, G .; Нарликар, СП (1994). «Дальнейшие астрофизические величины ожидаются в квазистационарной Вселенной». Астрономия и астрофизика . 289 (3): 729–739. Bibcode : 1994A & A ... 289..729H .
Hoyle, F .; Burbidge, G .; Нарликар, СП (1995). «Основная теория, лежащая в основе квазистационарной космологической модели» . Труды Королевского общества А . 448 (1933): 191. Bibcode : 1995RSPSA.448..191H . DOI : 10,1098 / rspa.1995.0012 . S2CID 53449963 . - ^ Нарликар, СП; Вишвакарма, RG; Бербидж, Г. (2002). «Интерпретации ускоряющейся Вселенной». Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 114 (800): 1092–1096. arXiv : astro-ph / 0205064 . Bibcode : 2002PASP..114.1092N . DOI : 10.1086 / 342374 . S2CID 15456774 .
- ^ Райт, EL (1994). «Комментарии к квазистационарной космологии». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 276 (4): 1421. arXiv : astro-ph / 9410070 . Bibcode : 1995MNRAS.276.1421W . DOI : 10.1093 / MNRAS / 276.4.1421 . S2CID 118904109 .
- ^ Хойл, Ф .; Burbidge, G .; Нарликар, СП (1994). «Заметка к комментарию Эдварда Л. Райта». arXiv : astro-ph / 9412045 .
- ↑ Райт, EL (20 декабря 2010 г.). «Ошибки в моделях стационарного состояния и квази-СС» . UCLA , факультет физики и астрономии.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Бербидж, Г., Хойл, Ф., "Происхождение гелия и других легких элементов", The Astrophysical Journal , 509: L1 – L3, 10 декабря 1998 г.
- Hoyle, F .; Burbidge, G .; Нарликар, СП (2000). Другой подход к космологии . Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-0-521-66223-9.
- Миттон, С. (2005). Конфликт в космосе: жизнь Фреда Хойла в науке . Джозеф Генри Пресс . ISBN 978-0-309-09313-2.
- Миттон, С. (2005). Фред Хойл: жизнь в науке . Aurum Press . ISBN 978-1-85410-961-3.
- Нарликар, Джаянт; Бербидж, Джеффри (2008). Факты и предположения в космологии . Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-0521865043.
