4. 2. 013 Всесвіт Фрідмана, що розширюється.
4.2 Астрономія, космологія
4.2.013 Всесвіт Фрідмана, що розширюється.
Один із важливих розділів сучасної астрономії — космологія — вивчає властивості та еволюцію Всесвіту загалом. Займаються цією наукою математики, фізики, астрономи, філософи, богослови, а її виникнення пов'язане зі спрагою людства мати повний опис Всесвіту, в якому воно живе.
За словами знаменитого астронома Е. Хаббла, «прагнення знань древнє історії. Воно не задоволене, його не можна зупинити». З українських вчених найбільший внесок у розвиток космології зробив А.А. Фрідман. Власне, з нього і розпочався сучасний етап розвитку цієї науки. Більше того, наукова спільнота вважає відкриття Фрідманом Всесвіту, що розширюється, одним з великих інтелектуальних переворотів XX ст.
Незважаючи на те, що Фрідман прожив лише 37 років (він помер від черевного тифу в 1925 р.), Олександр Олександрович встиг розкрити на повну силу свій талант у кількох науках.
По-перше, це фундаментальні праці вченого з фізики атмосфери та з динамічної метеорології (геофізичної гідродинаміки). Розробивши теорію атмосферних вихорів та поривчастості вітру, теорію розривів безперервності в атмосфері, теорію атмосферної турбулентності, дослідивши вертикальні течії та зміни температури з висотою, вивівши загальне рівняння для визначення вихору швидкості, Фрідман заклав основи теорії вивчення погод. Багато теоретичних висновків математика знайшли практичне застосування в аеронавігації.
В іншому важливому напрямі наукової діяльності — гідромеханіці та гідродинаміці вчений досліджував кінематичні властивості руху та вихори у стисливій рідині, визначив умови можливих рухів цієї рідини при впливі на неї певних сил, побудувавоснови статистичної теорії турбулентності став одним із творців нової теорії, викладеної в роботі «Досвід гідромеханіки стисливої рідини» (1922).
Практична метеорологія і гідротехніка з абстрактних рівнянь у приватних похідних Фрідмана досі черпає необхідні їй відомості.
І, нарешті, релятивістська космологія. Стійкий інтерес до астрономії, виявлений Олександром ще у школі, привів Фрідмана до створення космологічної теорії. Поєднуючи на початку 1920-х років. роботу в Головній фізичній обсерваторії з викладанням у ряді Петроградських вузів, математик захопився загальною теорією відносності (ОТО), оприлюдненою А. Ейнштейном у 1915-1916 рр.., - Однією з численних теорій гравітації.
Ейнштейн, базуючись на роботах своїх попередників, починаючи з неевклідової геометрії Н.І. Лобачевського, розглянув гравітацію як вияв викривлення простору-часу, тобто. як геометричний ефект і ототожнив гравітаційне поле (поле тяжіння) з тензорним метричним полем або метрикою чотиривимірного простору-часу. Свої рівняння фізик поширив і опис Всесвіту.
Незважаючи на низку революційних ідей, Ейнштейн був вірний традиційному уявленню про стаціонарність Всесвіту. Для цього вчений спеціально вніс до рівнянь т.зв. космологічну постійну - «антигравітаційну» силу, якою він наділив структуру простору-часу.
На думку Ейнштейна, такий підхід примиряв безперервне розширення простору-часу (врівноважуване тяжінням решти матерії) з вічністю і незмінністю Всесвіту в просторі і в часі. Однак одержати стаціонарне рішення рівнянь ОТО Ейнштейну не вдалося.
Фрідман, ставши одним з перших апологетів і популяризаторів ОТО в нашій країні, тим не меншеменш критично поставився до ідеї стаціонарності Всесвіту. Припустивши, що Всесвіт ізотропний - тобто. однакова в будь-якому із напрямів, що спостерігаються, навіть у разі спостережень «з боку», вчений запропонував нестаціонарне рішення рівнянь ОТО, згідно з яким Всесвіт розширюється.
Основний висновок нової концепції зводився до "початку часів" - до того моменту, коли Всесвіт мав мізерно малий об'єм з нескінченною щільністю речовини. Тим самим Фрідман довів неспроможність поглядів «батька» ОТО та використання ним космологічної постійної.
Спочатку Ейнштейн різко заперечував теорію українського вченого, намагався знайти в ній протиріччя, але, зрештою, змушений був визнати її справедливість.
Інтерпретатори теорії Всесвіту, що розширюється, люблять уподібнювати модель Фрідмана з галактиками, що розбігаються одна від одної, з надуваною кулькою, на якій нанесені точки. При надуванні відрізки між будь-якими двома точками збільшуються, хоча жодна з точок і не є центром розширення. Чим більша відстань між точками, тим швидше вони розбігаються.
Цей теоретичний висновок було підтверджено 1929 р. відкриттям американського вченого Еге. Хаббла т.зв. червоного зміщення світла від віддалених галактик, що свідчить про їхнє віддалення від нашої галактики зі швидкістю, яка пропорційна їх відстані від нас.
Астрофізик католицький священик Ж. Леметр, не знаючи про роботи Фрідмана, об'єднав ОТО з даними Хаббла і також дійшов висновку, що Всесвіт розширюється в часі зі стану первинного атома, стану т.зв. "Великого Вибуху".
Нестаціонарний Всесвіт до 1960-х років. називалася ім'ям бельгійського абата, а після того, як із забуття було викликано ім'я основоположника релятивістської космології Фрідманаотримало ім'я моделі Фрідмана-Леметра.
У 1946—1956 pp. учень Фрідмана радянський та американський фізик-теоретик Г.А. Гамов уточнив концепцію «Великого вибуху і Всесвіту, що розширюється»: запропонував модель «гарячого Всесвіту» і розробив теорію утворення хімічних елементів шляхом послідовного нейтронного захоплення — нуклеосинтезу. У межах цієї теорії було передбачено існування фонового мікрохвильового (реліктового) випромінювання, відкритого 1965 р.
P.S. Після прочитання статті у читачів виникли деякі питання та пропозиції.
Теоретично розширення Всесвіту закладено феномен, який ставить Землю в Центр Всесвіту. "Чим не далі від "НАС" знаходиться об'єкт тим у нього більше зміщення спектр. ліній у бік червоного спектру. АЛЕ чому від нас ,МИ що "ПУП" Всесвіту.(Микола Новіков).
Ніякого парадоксу немає: при спостереженні з будь-якої точки всесвіт буде (у великих масштабах) виглядати однаково. І виділеного центру як не було, так і немає. Мені здається, що можна внести уточнення. 1. Фрідман зовсім не створив теорії всесвіту, що розширюється. Він лише знайшов рішення для ВТО стосовно всесвіту і показав, що вони нестаціонарні, всесвіт "повинен" або розширюватися, або стискатися. 2. Ейнштейн спочатку вважав результати Фрідмана помилковими, про що й повідомив в одній зі своїх статей. Пізніше він визнав правоту Фрідмана та публічно у науковій періодиці повідомив про це. 3. Спроба ввести лямбда-член у рівняння ОТО була спробою "врятувати світ" і саме під впливом враження від результатів Фрідмана. 4. p align="justify"> Роботи Гамова зовсім не є розвитком робіт Ейнштейна або Фрідмана: його результати, якщо не помиляюся, могли бути отримані на основі класичних уявлень, не вдаючись до ОТО. Головне в них - "початковіумови", в результаті яких реалізувався той світ, в якому і живемо. . Такі люди, як Фрідман, заслуговують на те, щоб про них знали. тим більше, що Фрідман - наш співвітчизник, постать не тільки колосального масштабу, а й трагічна в чомусь (Олексій Степанов 5).