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DESCUBRIMIENTOS CIENTÍFICOS MÁS IMPORTANTES
Concepto de gran explosión. Historia y esencia del descubrimiento científico.
Directorio / Los descubrimientos científicos más importantes. La posibilidad de la expansión del Universo fue predicha teóricamente como una de las consecuencias de aplicar la teoría general de la relatividad a la solución de problemas cosmológicos. Los primeros trabajos en esta área pertenecen al talentoso matemático soviético Alexander Aleksandrovich Fridman (1888-1925). Es ampliamente conocido como geofísico meteorológico, especialista en temas aplicados de dinámica atmosférica. Pero Friedman dedicó mucho tiempo al análisis matemático de las soluciones de las ecuaciones cosmológicas de Einstein. Poco antes de su muerte, Friedman recibió una serie de soluciones a las ecuaciones de Einstein. Resultó que la expansión podría ser una de las principales propiedades generales del Universo, el atributo más importante de su evolución. Los trabajos del científico ruso al principio no atrajeron la debida atención. Fueron apreciados solo en relación con el descubrimiento. E. Hubble corrimiento al rojo y el desarrollo de ideas modernas sobre el Universo originalmente caliente y el Big Bang. En 1927, J. Lemaitre, estudiante de Eddington, independientemente de Friedman, expuso su idea sobre el origen del Universo y su posterior expansión a partir de un punto. Durante algún tiempo se le dio el nombre de "átomo-padre". El propio Lemaitre se opuso categóricamente a tal imagen y, en general, a la interpretación teológica de su teoría. Lemaitre presentó el proceso del origen del Universo en forma de Big Bang. El joven científico fue el primero en intentar encontrar los posibles rastros de la explosión inicial. Lemaitre admitió que tal eco podría ser rayos cósmicos. Los astrónomos notaron su hipótesis solo después de un discurso en 1933, cuando Lemaitre presentó una nueva versión del concepto de expansión del Universo, a partir de un denso coágulo de materia de tamaños finitos pero muy pequeños. La tarea de formar un modelo cosmológico-cosmogónico evolutivo más específico y físicamente desarrollado del Universo en expansión fue resuelta principalmente por el físico estadounidense Gamow, de origen ruso. George (Georgy Antonovich) Gamow (1904–1968) propuso por primera vez en 1946 una teoría que luego se conoció como la "Teoría del Big Bang" (más precisamente, el "Gran Impacto"). Según él, todo el Universo observable moderno es el resultado de una expansión catastróficamente rápida de la materia que anteriormente se encontraba en un estado superdenso, inaccesible a la descripción dentro del marco de la física moderna. La eliminación de galaxias está sujeta a patrones matemáticos inusuales. Sucede a diferentes velocidades. Cuanto mayor es la distancia entre las galaxias, mayor es la velocidad de su eliminación mutua. "Podemos construir un modelo de la 'recesión' de galaxias descrita anteriormente", escribe A.A. Gurshtein, "si no consideramos el espacio infinito real de tres dimensiones, sino que nos restringimos en nuestro modelo solo a la superficie: la espacio de dos dimensiones. Imagine que "el universo entero "está ubicado en una superficie cerrada, que es similar a la superficie de una pelota de goma constantemente inflada. Deje que las galaxias en nuestro modelo se representen mediante puntos trazados en la superficie de esta pelota A medida que se infla, todas las distancias entre las "galaxias" medidas a lo largo de la superficie de la bola aumentarán efectivamente sistemáticamente, y la velocidad de la recesión de las "galaxias" será tanto mayor cuanto mayor sea la distancia inicial entre ellas. Como creía Gamow, la expansión de la materia que comenzó al mismo tiempo, en forma de una mezcla inicialmente inseparable de alta temperatura de radiación y materia (partículas elementales), también se observa hoy en forma del efecto de "desplazamiento hacia el rojo". Gamow, junto con sus colaboradores R. Alfer y R. Herman, predijeron en 1948 que también debería observarse una radiación térmica electromagnética isotrópica primaria enfriada con una temperatura de unos 5 K. “Sin embargo, el desarrollo de la teoría se vio obstaculizado en gran medida por el escepticismo general de los astrofísicos de esos años sobre la posibilidad de resolver una tarea tan fantástica: comprender el “comienzo de la historia de todo el Universo en su conjunto”, escribe A.I. Eremeeva. y F.A. Tsitsin: Por otro lado, los radiofísicos consideraron que era completamente imposible captar la emisión de radio térmica de una temperatura tan baja en el espacio mundial con la ayuda del equipo existente, ya que esa señal sería ahogada por la emisión de radio de las estrellas. , las galaxias, el medio interestelar, en definitiva, el radio ruido cósmico. Durante casi dos décadas, el concepto del Big Bang para la mayoría de los astrónomos siguió siendo un "juego mental" de unos pocos físicos y cosmólogos. Sólo más tarde quedó claro que la solución anterior del problema se vio impedida en gran medida por la brecha en los contactos científicos que aún existe entre los teóricos modernos y los observadores. La diferenciación de la ciencia también jugó un papel negativo significativo, debido a que los especialistas, incluso aquellos que trabajan en campos relacionados, a veces saben poco sobre los problemas de sus vecinos. La consecuencia del concepto del Universo inicialmente caliente fue la conclusión de que, como legado de esta era, si realmente hubiera tenido lugar, la radiación residual o, como se le llama, relicto, en el rango de radio debería preservarse en todas partes. En el universo. El astrofísico canadiense E. McKellar en 1941 encontró un fenómeno inusual: un estado excitado de moléculas cian interestelares. La temperatura de excitación fue de 2,3 K. Este hecho podría ser la base para la conclusión de que existe una radiación de excitación correspondiente en el espacio mundial. Sin embargo, parece que los autores de la teoría del Big Bang no sabían nada de este descubrimiento. Solo mucho más tarde, el astrofísico soviético I.S. Shklovsky e independientemente una serie de otros autores. Cálculos de A.G. Doroshkevich y I.D. Novikov en 1964 demostró que el CMB es, en principio, detectable y, por lo tanto, la conclusión de la teoría del Big Bang se puede verificar mediante observaciones. Mucho más tarde quedó claro en retrospectiva que en el momento de este cálculo, la radiación de fondo cósmico de microondas ya se había descubierto en la URSS y Japón. En la URSS, este descubrimiento fue publicado por T.A. Shmaonov en 1957. "Pero el problema era", escribe Gurnstein, "que los observadores y los teóricos trabajaban aislados unos de otros. No había intercambio de información entre ellos. El observador no sabía cómo interpretar correctamente sus extraños resultados. El notable artículo del los teóricos pasaron desapercibidos. A mediados de los años sesenta, los radioastrónomos experimentales se propusieron construir un equipo especial para detectar la radiación cósmica de fondo de microondas. Pero fueron superados por ingenieros que llevaron a cabo investigaciones sobre cómo combatir el ruido de radio en la comunicación con satélites artificiales de la Tierra. En 1965, los ingenieros de radio A. Penzias y R. Wilson (EE. UU.), mientras probaban una antena de bocina para observar el satélite estadounidense Echo, descubrieron accidentalmente la existencia de ruido de radio cósmico de microondas (en una longitud de onda de 7,35 cm), que no depende en la dirección de la antena. Durante 1966-1967, este descubrimiento, el descubrimiento del fondo cósmico de microondas, fue confirmado de forma independiente por varios investigadores en diferentes países. Las características de este fenómeno, correspondiente a la radiación térmica general del Universo con una temperatura de unos 2,7 K, coincidían con las predicciones de la teoría del Big Bang. Los autores del libro "Historia de la astronomía" señalan: "El descubrimiento del CMB fue el mayor logro en astronomía del siglo XX y fue en gran parte el resultado del desarrollo de la tecnología de radioastronomía y el hecho de que la atmósfera científica en sí estaba madura. para su percepción Este descubrimiento convirtió en un hecho confiable al menos que el Universo (Metagalaxia) realmente evoluciona Finalmente, el descubrimiento del fondo cósmico de microondas se convirtió en un poderoso estímulo para el desarrollo posterior de la idea del Big Bang. Una nueva etapa en el desarrollo de ideas sobre las primeras etapas de la evolución del Universo fue la "teoría del Universo caliente", especialmente en los trabajos del académico Ya.B. Zeldovich (1914–1987) y su escuela. La idea de la naturaleza de la expansión inicial del Universo ha cambiado mucho en la actualidad. Además de la principal dificultad para describir tal "comienzo" (su inaccesibilidad para la física teórica moderna), se descubrieron otras serias dificultades al tratar de describir la historia posterior, ya en principio accesible a la física moderna, pero aún muy temprana de la expansión. del Universo como un todo. Para superar estas dificultades, en la década de 80 se propuso el concepto de Universo inflacionario (o inflacionario) (A. Guth, EE. UU.; A. D. Linde, URSS). Se discute la idea de multiplicidad y ocurrencia repetida en diferentes momentos del tiempo de los propios universos inflados. Así, la idea más antigua del renacimiento del Universo, la idea de una cadena interminable de nacimientos y muertes de mundos de todas las escalas, así como el concepto de universos islas, que ya nació como resultado de la combinación de la teoría gravitacional y las observaciones, se están reviviendo hoy, pero a un nivel incomparablemente más alto, tanto en relación con las escalas como con la variedad cualitativa de los objetos. Estas ideas pueden considerarse como un presagio, y quizás el comienzo de la tercera revolución en la imagen cosmológica del mundo". Autor: Samin D.K.
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