Нередко случается так, что простой, даже детский вопрос ставит ученых мужей в тупик. Каждый человек знает о существовании такого понятия, как "время". Но стоит спросить, а что такое время? Дискретно оно или непрерывно? Что является носителем времени? Тут все маститые ученые начинают испытывать непреодолимые сложности в ответе. Примерно таким же вопросом задался в 1744 году астроном из Швейцарии Жан-Филлип де Шезо. Попытки ответить на его вопрос привели к появлению так называемого парадокса Ольберса.
История появления парадокса
В 1744 году Шезо задумался над внешне простым вопросом - почему небо ночью темное?
При всей внешней простоте вопроса ответить на него было совершенно непросто - ведь если Вселенная бесконечна и изотропна (а именно так считали в те времена), то в ней и звезды размещаются равномерно, причем их количество тоже бесконечно. Но при этих условиях любой луч зрения должен упереться в звезду, поскольку бесконечное число звезд должно заполнить каждую точку небесной сферы. Исходя из этих рассуждений, яркость каждой точки неба должна равняться яркости фотосферы той звезды, в которую уперся луч зрения в конкретной точке. Солнце является обычной средней звездой, следовательно, и средняя яркость ночного неба должна быть сравнима с солнечной. А этого нет.
Шезо не был первым, кто задумался над этой проблемой - до него на эту тему рассуждали Эдмонд Галлей и Отто фон Герике, Иоганн Кеплер и Томас Диггес, да и некоторые другие. Наибольшую известность, касательно этого вопроса, фотометрический парадокс обрел в работе немецкого астронома, физика и врача Генриха Ольберса, изданной в 1826 году.
Пытаясь как-то объяснить возникшее противоречие, Генрих Ольберс предположил, что по Вселенной распространена разреженная материя, поглощающая падающий на нее свет. Казалось, парадокс устранен, но в 1848 году известнейший британский астроном и математик Джон Гершель указал, что поглощая свет, материя сама обязана нагреваться. Вследствие постоянного нагрева эта материя сама начнет светиться и излучать столько же энергии, сколько и получает.
Джон Гершель предположил, что каждая структура входит в качестве составляющей части структуры более высокого порядка - звездные скопления входят в галактику, скопление галактик в Метагалактику и так далее. Тогда суммарная плотность света вселенной стремится к 0. Математическое обоснование идеи Гершеля сделал в начале прошлого века швед Карл Шарлье. Однако открытие реликтового излучения разрушило построение Гершеля-Шарлье. Оказалось, Вселенная имеет температуру, на несколько градусов отличающуюся от абсолютного нуля.
Так почему космос черный?
Когда Альберт Эйнштейн опубликовал свои работы по Теории Относительности, многие ученые восприняли их в штыки. В самом деле, очень трудно понять, как может замедляться течение времени, изменяться масса тела и его параметры при движении со скоростью близкой к световой. Однако найти ошибки в рассуждениях Эйнштейна не удалось никому, зато множество необъяснимых парадоксов они объясняли. Благодаря релятивистской теории удалось объяснить и фотометрический парадокс.
О том, что Вселенная не является Евклидовой, то есть бесконечной, статичной и однородной еще в 1901 году заявил лорд Кельвин (Уильям Томсон), который первым разработал математическую модель расширяющейся Вселенной. Все расчеты сделанные англичанином базируются на конечности скорости света и ограниченности возраста существования самой Вселенной. Если в допущения Томсона добавить тот факт, что средние расстояния между звездами в галактике составляют не менее нескольких световых лет, то расчеты и дают темное небо, которое мы видим каждую ночь.
Основной причиной, по которой возник фотометрический парадокс было утверждение, что Вселенная существует бесконечно долго. Однако по современным представлениям, возраст Вселенной находится в районе 14 миллиардов лет. Следовательно, учитывая конечность скорости света, мы не можем получать свет от объектов находящихся дальше 14 миллиардов световых лет. А общего количества этого света недостаточно, чтобы осветить ночное небо.
Итак, хотя ученым и удалось разобраться с фотометрическим парадоксом Шезо-Ольберса, самим фактом своего существования он смог продвинуть науку вперед. Над его разгадкой бились виднейшие умы, а результат дал возможность лучше разобраться в структуре Вселенной.
Если вам понравилась статья, то поставьте лайк и подпишитесь на канал "Научпоп. Наука для всех". Оставайтесь с нами, друзья! Впереди ждёт много интересного!