© "Семь искусств"
  январь 2018 года

Юрий Кирпичев: Чернота ночи

Галактика Андромеды расположена намного дальше, чем звезды Млечного Пути, и ее отдельные звезды с трудом видны в довольно большие телескопы, но в целом эта галактика видна невооруженным глазом. Это, фактически, самый дальний объект, видимый таким образом, так что, если вас спросят, как далеко вы видите, отвечайте, что на 2 000 000 световых лет.

Айзек Азимов

[Дебют]Чернота ночи

Перевод с английского и предисловие Юрия Кирпичева

«Asimov on astronomy» — так называется сборник новелл великого популяризатора науки. У меня под рукой издание «Doubleday Anchor Book» 1974 года — оказывается большинство глав этой интереснейшей книги так и не переведены на русский! Пора восполнить упущение. Тем более что тема статьи «The Black of Night», впервые опубликованной в 1964 году, по сию пору вызывает большой интерес.

Юрий Кирпичев

***

Айзек Азимов

Айзек Азимов

Полагаю, многие из вас знакомы с комической передачей «Арахис». Моя дочь Робин (она уже в четвертом классе) очень любит ее. Как и я.

Однажды она пришла ко мне, будучи в восторге от последовательности, с какой второстепенный персонаж «Арахиса» допекал свою раздражительную старшую сестру, настойчиво спрашивая «Почему небо голубое?» ‑ и сразу отбила удар: «Потому что не зеленое!»

Когда Робин отсмеялась, я подумал, что представилась возможность перевести тему разговора в более тонкую и глубокую научную сферу (Робин это определенно нравилось). И спросил: «Хорошо, но скажи мне, Робин, почему ночное небо черное?»

И она тут же ответила (думаю, я мог предвидеть ответ): «Потому что не пурпурное!»

Я был готов к такому ответу, и он не огорчил меня. И если Робин не хочет продолжать игру, то спрошу вас, пользуясь полной беззащитностью читателя — почему наше ночное небо черное?

История такого неба начинается с германского физика и астронома Генриха Вильгельма Маттиаса Ольберса, рожденного в 1758. Он практиковал астрономию как хобби, но, земную жизнь пройдя до половины, вдруг испытал сильное разочарование… Дело в том, что к концу восемнадцатого столетия астрономы начали подозревать, причем довольно основательно, что между орбитами Марса и Юпитера должна существовать планета. Команда немецких астрономов, в которой Ольберс играл важную роль, разделила эклиптику на участки и занялась поисками.

Ольберс и его друзья подошли к делу столь систематически и тщательно, что по праву должны были открыть планету и получить заслуженное признание. Но жизнь лукава, как это ни банально, и пока немцы скрупулезно обрабатывали свои наблюдения, Джузеппе Пьяцци, итальянский астроном, которого совершенно не интересовали планеты, обнаружил в ночь на 1 января 1801 года светящуюся точку, которая меняла свое положение на фоне звезд. Он проследил ее движение — она двигалась медленнее Марса, но быстрее Юпитера и значит, занимала орбиту между ними. Он сообщил об этом, и таким случайным образом Пьяцци, а не дотошный Ольберс, попал в анналы истории.

Ольберс однако не сдался, тем более что в скором времени Пьяци заболел и не мог продолжать наблюдения, а когда вернулся к телескопу, планета была уже слишком близко к Солнцу для наблюдений. У Пьяци не хватало обсерваций для точного определения ее орбиты и должны были пройти месяцы, чтобы планета оказалась по другую сторону Солнца в наблюдаемой позиции, а при неопределенной траектории могли потребоваться годы, чтобы снова открыть ее.

К счастью, юный немецкий математик Карл Фридрих Гаусс, только начавший утверждаться на этом поприще, разработал метод наименьших квадратов, позволяющий достаточно точно определить орбиту небесного тела всего по трем хорошим наблюдениям. Он вычислил орбиту новой планеты, и Ольберс нашел ее в месте, предсказанном Гауссом, это случилось 1 января 1802 г.

Новая планета, названная Церерой, оказалась небольшой, менее 500 миль в диаметре. Это намного меньше, чем прочие известные планеты и меньше чем шесть крупных их спутников, известных в настоящее время. Но неужели только Церера кружит по орбите между Марсом и Юпитером? Немецкие астрономы продолжали наблюдения (им было стыдно напрасно потратить столько сил на столь основательные приготовления) и вскоре к своему удовлетворению открыли еще три планеты между Марсом и Юпитером. Две из них, Паллада и Веста, были открыты Ольберсом. Позднее было открыто еще множество астероидов.

Увы, второе место это не победа. Хотя именем Ольберса и назван планетоид: тысячный планетоид между Марсом и Юпитером был назван «Пьяцциа», 1001-й — «Гауссиа» и 1002-й — «Ольбериа»! С тех пор Ольберс специализировался на кометах и открыл пять, но малозаметных. Имеется одна, именуемая Кометой Ольберса, но она очень тусклая. Прощаться ли на этом с Ольберсом?

Нет. Трудно переоценить его вклад в анналы науки! Однажды он позволил себе предаться легким размышлениям о черноте ночи и получил в итоге явно нелепый вывод. Эти размышления вылились в знаменитый «парадокс Ольберса», имеющий большое значение столетия спустя. По сути дела, мы можем начать с этого парадокса и в итоге прийти к заключению, что жизнь во Вселенной существует лишь благодаря разбеганию галактик. Какое влияние эффект расширения Вселенной может оказать на нас? Имейте терпение, мы приступаем.

Во времена оны, спроси любого астронома, почему небо ночью черное, вы получили бы вполне резонный ответ: потому что Солнца нет! И нет света. На вопрос, почему звезды не заменяют Солнце, последовал бы не менее резонный ответ, что их число конечно и что они тусклые. Что есть факт: все звезды, которые мы способны наблюдать, не достигают и полумиллиардной доли солнечной яркости.

Но в XIX веке аргумент о конечном числе звезд утратил силу. Количество звезд поражало воображение и в большие телескопы показывали, что их бессчетные миллионы! Конечно, можно возражать, что все эти миллиарды не видны невооруженным глазом и потому не вносят световой вклад в небесное освещение. Но это слабый аргумент. Звезды Млечного пути индивидуально слишком слабы, чтобы внести заметный вклад, но en masse они образуют хорошо заметный светлый пояс в небесах. Галактика Андромеды расположена намного дальше, чем звезды Млечного Пути, и ее отдельные звезды с трудом видны в довольно большие телескопы, но в целом эта галактика видна невооруженным глазом. Это, фактически, самый дальний объект, видимый таким образом, так что, если вас спросят, как далеко вы видите, отвечайте, что на 2 000 000 световых лет.

Короче говоря, далекие звезды, неважно, сколь они далеки и сколь тусклы, должны вносить свой вклад в освещение ночного неба и этот вклад должен быть заметен без оптических инструментов, лишь бы плотность удаленных звезд была достаточна.

Ольберс, не знавший о галактике Андромеды, но знавший о Млечном Пути, поставил перед собой вопрос, сколько света должно поступать от всех звезд вместе. И начал с нескольких допущений:

  1. Вселенная бесконечна.
  2. Число звезд бесконечно и они равномерно распределены во Вселенной.
  3. В среднем яркость звезд однородна во Вселенной.

Теперь представим пространство, состоящее из сферических оболочек подобно слоям луковицы, в центре которых располагаемся мы, сравнительно тонких, но содержащих достаточно звезд.

Помните, что количество света от отдельных звезд, достигающее нас, обратно пропорционально квадрату расстояния до них. Иными словами, если звезда А и звезда Б одинаково ярки, но первая втрое дальше, чем вторая, то от звезды А доходит в девять раз меньше излучаемого ею света, чем от звезды Б. То есть фактически она вдевятеро ярче. И так далее. Значит, средняя звезда в оболочке, расположенной в 2000 световых лет, будет вчетверо тусклее, чем такая же в оболочке в 1000 светолет от нас. (Допущение 3 говорит нам, если помните, что в среднем яркость звезд во Вселенной равномерна, так что то мы должны учитывать лишь расстояние). Средняя звезда в оболочке в 3000 светолет от нас будет казаться вдевятеро менее яркой, чем в 1000-летней оболочке и так далее.

Но по мере углубления в просторы Вселенной каждая следующая оболочка будет все более объемной. Причем ее объем будет расти пропорционально квадрату радиуса. 2000-светолетная оболочка будет вчетверо объемней 1000-светолетной, 3000-светолетная — вдевятеро, etc. Если учесть, что звезды распределены равномерно (допущение 2), то их количество в каждой оболочке будет пропорционально объему, в итоге прямая и обратная зависимость от квадрата радиуса компенсируют друг друга и яркость каждой нашей сферы будет для нас одинаковой, они будут доносить до нас равное количество света. Но поскольку Вселенная бесконечна (допущение 1), то бесконечное количество оболочек должно доставить на Землю бесконечное количество света.

Можно, казалось бы, возразить, что ближайшие звезды блокируют свет от дальних. Но чтобы принять этот аргумент в расчет, давайте подойдем к проблеме с другого конца. Неважно, куда бросить взор — глаз везде встретит бессчетное количество звезд. Они могут быть индивидуально невидимы, но все же вносят свои кванты света — со всех направлений. Ночное небо поэтому не может быть черным! Оно должно сиять сплошным светом звезд и Солнце будет невидимым на фоне этого ослепительного океана света.

Темные облака

Облака есть облака, где бы они ни находились, в нашей атмосфере или в глубоком космосе. Они состоят из мелких частиц и даже если их концентрация невелика, они эффективно поглощают свет, скрывая светящиеся объекты. Облака из водяных капелек скрывают Солнце, а облака из пылевых частиц — много солнц.

1.Пыльные облака в космосе лучше заметны невооруженным глазом там, где много звезд. Темные и потому сами невидимые, они выделяются на фоне звезд — те окружают их черные пятна сияющим озером. Первый человек, начавший изучать темные космические облака, полагал, что это области, где отсутствуют звезды. Это был Уильям Гершель, открыватель Галактики, он описывал их как «дыры» в небесах.

Но это не так. Они являются гигантскими скоплениями пыли, перекрывающими свет от звезд. Их черная рваная полоса прорезает весь Млечный Путь.

Мы находимся ближе к краю нашей Галактики и если бы не пыль, могли бы видеть все ее тело в направлении созвездия Стрельца, где Млечный путь должен быть наиболее ярок. Но облака пыли скрывают от нас это великолепное зрелище и все что мы видим, это наши галактические задворки и ничего более. К счастью, мы научились засекать радиоволны, которые легко проникают сквозь эти облака, и таким образом успешно изучаем центр Галактики, который никогда не увидим глазами.

Итак, небо должно быть ярким, как примерно 150000 солнц, таких как наше и вполне естественно возникает вопрос, возможна ли в таких условиях жизнь? Однако небеса не сияют светом ста тысяч солнц. Ночное небо черное. Где-то в Ольберсовом парадоксе кроется неучтенное обстоятельство или логическая ошибка. Сам Ольберс полагал, что обнаружил неувязку. Он предположил, что пространство не столь уж прозрачно, что оно содержит облака пыли и газа, которые поглощают большую часть звезд и лишь незначительная его доля достигает Земли.

Звучит хорошо, но никуда не годится. Да, пылевые облака в космосе имеются, но если они будут поглощать весь свет, падающий на них, то их температура начнет повышаться и в итоге они сами начнут светиться. В конце концов, они будут излучать столько же света, сколько поглотили, и небеса Земли все равно будут полыхать слепящим сварочным сиянием на всем своем протяжении.

Но если логика аргументов безупречна, а выводы получаются ошибочными, мы должны исследовать базисные допущения. Возьмем, к примеру, второе. Действительно ли количество звезд бесконечно и они распределены по всей вселенной?

Даже во времена Ольберса имелись резоны считать это предположение неверным. Германо-британский астроном Уильям Гершель подсчитал число звезд различной яркости и заключил, что в среднем тусклые звезды более удалены, чем яркие (что следует из допущения 3), и обнаружил, что плотность звезд падает с их удалением.

Исходя из степени уменьшения плотности в разных направлениях, Гершель пришел к выводу, что звезды образуют линзоподобную фигуру. Ее длинную ось он определил равной 150 расстояниям от Солнца до Арктура (6000 светолет, говоря современным языком), а вся конгломерация состояла, по его мнению, из 100 млн. звезд.

Это снимает парадокс Ольберса. Если линзоподобный конгломерат (ныне называемый Галактикой) действительно содержит все существующие звезды, то допущение 2 рушится. Даже если мы представим пространство бесконечным вне Галактики, оно окажется пустым и не даст вклада в освещение наших небес. Ну а конечное и не столь уж большое количество звезд в Галактике способно лишь на то, что мы видим: ночное небо черное.

Да, оценочный размер Галактики увеличился со времен Гершеля до 100 000 светолет в диаметре, а число ее звезд выросло до 150 млрд. Но это не меняет сути дела и оставляет небо черным.

В XX веке интерес к парадоксу Ольберса вспыхнул с новой силой, ибо стало ясно, что звезд хватает и вне Галактики. Туманное пятнышко в созвездии Андромеды весь XIX век считалось небольшой областью светящегося газа в нашей Галактике. Однако другие пятнышки тумана (Туманность Ориона, к примеру) содержали звезды, которые освещали туман, в отличие от Андромеды, звезд не содержащей, но светящейся.

Астрономы начали подозревать истину и окончательно убедились в ней, когда в 1924 году американский астроном Эдвин Хаббл направил 100-дюймовый телескоп на пятнышко Андромеды и различил отельные звезды на его периферии. Они быль так слабы, что стало ясным огромное расстояние до них — сотни тысяч световых лет! Значит, они далеко за пределами нашей Галактики. Стало ясно и то, что перед нами соперник нашего звездного дома, полноценная галактика.

Сейчас установлено, что до нее около 2 млн. св. лет и что она содержит, по меньшей мере, 200 млрд. звезд. Множество иных галактик было обнаружено на еще больших расстояниях, и теперь мы полагаем, что видимая вселенная содержит их не менее 100 млрд. и что некоторые из них удалены более чем на 6 млрд. св. лет.

Что ж, возьмем допущения Ольберса, заменим в них слово «звезды» на слово «галактики» и посмотрим, что из этого выйдет.

Допущение 1, о том, что вселенная бесконечна, звучит по-прежнему неплохо. По меньшей мере, не видно признаков ее конечности на дистанциях в миллиарды световых лет.

Допущение 2, что галактик (не звезд) бесконечное количество, и что они распределены по всему пространству, также звучит недурно. Во всяком случае, мы видим таковое распределение так далеко, как мы видим, а видим мы достаточно хорошо.

Галактические кластеры

С изобретением телескопов взгляд астрономов на Вселенную неуклонно расширяется. С появлением первых труб главное внимание привлекали планеты, их спутники и, естественно, Солнце. Звезды оставались на заднем плане.

Но телескопы показали, что их намного больше, чем может видеть невооруженный глаз. Они открыли поразительное разнообразие этого мира: огромные скопления звезд в гигантских кластерах; двойные звезды, вальсирующие одна вокруг другой; переменные звезды; гигантские звезды; карликовые звезды. К 1820 году уже было понятно, что миллиарды светил группируются в линзоподобные образования-галактики.

Это казалось огромной Вселенной, но в следующем столетии стало выясняться, что помимо нашей галактики есть множество иных, многие из которых больше нашей. По мере их изучения стало понятно, что это весьма распространенные образования. И что они существуют не только отдельно, но и в кластерах (как и звезды). Наша собственная галактика является частью Местной группы, которая содержит как минимум четыре больших галактики — нашу Милки Вей, галактику Андромеды, две недавно открытые, названные Maffei 1 и Maffei 2, — плюс дюжина более мелких.

Мы плохо видим свой кластер, ибо находимся в нем, но видим иные кластеры. Фотографии демонстрируют кластер галактик в созвездии Геркулес. Это не просто галактики, которые оказались на луче зрения, однако далеко отстоят в третьем измерении. Они гравитационно связаны, то есть достаточно близки, чтобы двигаться вокруг общего центра масс.

Вы можете попытаться подсчитать, сколько галактик на этом небольшом пятачке неба, видном в 200-дюймовый телескоп обсерватории Паломар. Все туманности и вытянутые образования на нем — это галактики.

 Но продолжим.

Допущение 3, что галактики (не звезды) достаточно одинаково ярки во всем пространстве — вот его обосновать труднее. И все же у нас нет оснований полагать, что далекие галактики больше или меньше близких.

Ну а теперь снова спросим: почему ночное небо черное?

Попробуем иной подход. Астрономы определяют, приближается к нам или удаляется от нас светящийся объект по спектру его излучения. Он содержит темные линии, находящиеся на строго определенных позициях, если объект неподвижен относительно нас. Если он приближается, линии сдвигаются к голубому концу спектра. Если удаляется — смещаются к красному концу. По величине сдвига можно определить скорость объекта.

В десятых и двадцатых годах прошлого века были изучены спектры объектов, позже определенных как галактики, и за исключением одной-двух ближайших все они удалялись от нас. Вскоре стало ясно, что чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется и в 1928 году Хаббл сформулировал это в виде закона своего имени. Он гласит, что скорость убегания галактики пропорциональна расстоянию до нее. Галактики, наблюдаемые на расстоянии 6 млрд. световых лет от нас, достигают половины скорости света.

Причиной закона Хаббла является расширение вселенной, каковое следует из уравнений эйнштейновской Общей теории относительности, в детали которой мы вдаваться не будем. Но как расширение вселенной влияет на допущения Ольберса?

Из вышесказанного ясно, что галактики, удаленные на 12 млрд. св. лет, улетают от нас со скоростью света. Следовательно, с больших расстояний ни свет, ни какая иная информация к нам не поступит. В этом смысле вселенная конечна и имеет хаббловский радиус 12 млрд. светолет. (В 1973 году был обнаружен столь удаленный квазар и все газеты немедленно сообщили, что мы увидели «край света»).

Но это не отменяет парадокса Ольберса. По теории Эйнштейна чем быстрее галактики движутся относительно наблюдателя, тем больше они сжимаются в направлении движения и занимают все меньше пространства, так что некий объем будет содержать все больше галактик. И даже конечная вселенная с хаббловским радиусом может содержать бесконечное число галактик; почти все они (тонкие как бумага) располагаются в самой крайней, толщиной в немного миль сфере Вселенной.

Таким образом, допущение 2 стоит незыблемо даже в случае обрушения допущения 1 и само по себе может быть достаточным для существования солнечно-пылающих небес.

А как насчет красного смещения?

Астрономы измеряют его по смещению спектральных линий, но они движутся лишь потому, что смещается весь спектр. Это смещение в красную сторону означает сдвиг в сторону меньших энергий. Поэтому далекие и оттого быстро удаляющиеся галактики поставляют на Землю гораздо меньше лучистой энергии, чем сравнительно близкие. И чем быстрее они уходят за видимый горизонт, тем меньше их вклад в сияние наших небес. От галактики, улетающей со скоростью света, мы вообще не получаем ни кванта энергии, как бы ярка она ни была.

Следовательно, допущение 3 ошибочно! Оно работает, если вселенная статична, но не когда она расширяется. Каждая последующая оболочка в расширяющейся вселенной будет присылать все меньше света, поскольку ее галактики все быстрее удаляются от нас; это означает последовательное увеличение красного смещения ‑ и быстрое уменьшение энергии достигающего нас излучения.

А поскольку допущение 3 ошибочно, мы получаем конечное количество энергии от вселенной — и ночные небеса черные.

Согласно наиболее популярной модели вселенной, расширение будет вечным. Оно может продолжаться и без образования новых галактик, хотя и после жалких миллиардов лет с момента творения наша Галактика (плюс несколько ее соседей, образующих Местную группу) выглядит весьма одинокой во вселенной. А впрочем, новые галактики могут формироваться постоянно, так что универсум всегда будет полон ими, несмотря на расширение. В любом случае, однако, расширение будет продолжаться ‑ и ночное небо останется черным.

Имеется, правда, еще одна гипотеза, что вселенная осциллирует и расширение постепенно тормозит вплоть до момента, когда мир становится статичным, а затем начинается сжатие, все быстрее и быстрее, пока все это не окончиться некой малой сферой, которая взорвется и даст начало новой экспансии.

Если так, то по мере замедления инфляции затемняющий эффект красного смещения будет ослабевать и ночное небо станет помаленьку светлеть. К моменту достижения статической паузы они станут однородно звездно-яркими, в полном согласии с требованиями парадокса Ольберса. Затем, по мере сжатия станет нарастать фиолетовое смещение, поступление энергии будет увеличиваться, так что небо будет накаляться и накаляться.

Это будет иметь место не только на Земле (если она еще будет существовать в том далеком будущем в условиях сжимающейся вселенной), но во всем универсуме. Вряд ли к тому времени в нем останутся не только холодные, но и твердые тела. Повсюду установится однородно высокая температура — миллионы градусов, полагаю ‑ и жизнь просто не сможет существовать.

Поэтому пора вернуться к моему исходному утверждению. Причина жизни на Земле, как и повсюду во вселенной, проста — это разбегание галактик. Теперь, когда мы знаем все о парадоксе Ольберса, мы можем это утверждать. И можем даже перефразировать знаменитое утверждение французского философа Рене Декарта. Он сказал: «Я мыслю, следовательно, существую!»

Мы можем добавить: «Я существую, следовательно, вселенная расширяется!»

Необходимый комментарий переводчика

Уже ради финальной максимы стоило потрудиться над переводом текста! Блестящая новелла Азимова написана в 1964 году и затем была пополнена новыми данными. Она возбуждает живейший интерес и сейчас, полвека спустя, в том числе в среде космологов. Но нуждается в некоторых комментариях.

Так, когда Азимов дополнил текст новейшими на тот момент данными о составе Местной группы галактик, он не знал, что Maffei 1 ‑ ближайшая к Млечному Пути гигантская эллиптическая галактика в созвездии Кассиопея — ошибочно считалась членом Местной группы. На текущий момент ее причисляют к группе IC 342/Maffei. Названа в честь Паоло Маффеи, который обнаружил её и соседнюю галактику Maffei 2 в 1968 году.

Но не это существенно. Отдавая дань живому интересу мэтра к новостям науки, заметим, что именно в 1974 году, когда был издан сборник «Азимов об астрономии», в американском журнале «Физика сегодня» вышла статья профессора из Массачусетса Эдварда Харрисона (Edward R. Harrison Citation: Phys. Today 27(2), 30 (1974). Она так и называется: «Why the sky is dark at night» — и тоже посвящена парадоксу Ольберса.

В ней Харрисон сообщает, что задолго до Ольберса было показано, что статическая модель Вселенной ведет к парадоксу: это сделали Эдмунд Галлей в 1720, а затем Де Шезо в 1744. Но и Галлей не был первым, он писал:

«В интересах исторической точности и, отдавая честь неизвестному основателю научной космологии, будет лучше, если мы согласимся назвать сей феномен «парадоксом яркого неба».

Вслед за Галлеем и сэр Герман Бонди, известный англо-австрийский математик и космолог, внесший вклад в общую теорию относительности, заметил, что этот парадокс стал первым открытием связи, соединяющей нас с далекими областями Вселенной, и подтвердил, что постановка парадокса означала рождение научной космологии. Он же затем показал не умозрительно, но строго математически, что при заданных Ольберсом начальных условиях небо будет сиять как сплошное Солнце.

Основательная библиография к статье Харрисона свидетельствует, что парадоксом интересовались многие ученые, среди которых такие имена, как Отто Струве, Герман Бонди, Джордж МакВитти, Георгий Гамов, Стивен Уайнберг и пр. Упоминается и Азимов.

Что касается сути дела, то Харрисон показывает, ссылаясь на свою статью, вышедшую еще в 1964 году (как и первое издание новеллы Азимова), что парадокс Ольберса может быть объяснен без привлечения расширения вселенной, путем учета некоторых временных параметров.

«На мой взгляд, эффект красного смещения на самом деле не столь важен, а ночное небо темное потому что время, необходимое для достижения радиационным полем термодинамического равновесия, велико по сравнению со всеми другими интересующими нас временами. Физика двадцатого века позволяет показать, что довольно простые аргументы способны разрешить парадокс яркого неба», ‑ пишет он.

Харрисон сетует, что «Галлей, Де Шизо и Ольберс не представили детальных вычислений для обоснования парадокса, вместо того они заключили, что все настолько очевидно, что расчет кажется излишним. Например, когда вы стоите в лесу, наше видение в любом горизонтальном направлении в конечном итоге блокируется стволами деревьев. И если бы все стволы деревьев были белыми, мы были бы окружены стенкой единой белизны. Хотя результат очевиден, мы тем не менее выполним расчет, потому что он дает ключ к решению 250-летней проблемы» ‑ пишет он и несложными расчетами показывает, что в модели статической бесконечной вселенной Ольберса плотность излучения в любой точке пространства равна плотности излучения на поверхности звезд.

Затем он показывает, что среднее время свечения звезд (примерно 1010 лет) намного меньше времени установления термодинамического равновесия во вселенной (при плотности ρ = 10-30 г см-3 оно составит 1024 лет), поэтому небо останется темным. И добавляет контрольное утверждение: «Другой способ показать, что радиационное равновесие совершенно невозможно, состоит в том, чтобы всю материю во Вселенной превратить в излучение черного тела. Тогда плотность энергии будет соответствовать полю излучения с температурой 20 К, что намного меньше температуры поверхности типичной звезды, поэтому теория яркого неба нарушает закон сохранения энергии».

А далее Харрисон вполне прозрачными расчетами доказывает, что в любой космологической модели расширяющейся вселенной (Дирака, Эйнштейна — Де Ситтера, Милна) ночное небо будет темным по той же причине, что и в статичной вселенной того же возраста, а расширение играет относительно небольшую роль.

Вы можете спросить, авторитетен ли космолог Харрисон, чтобы опровергать общепринятую гипотезу? Достаточно весом. Можете заглянуть в Wikipedia. Так, общеупотребителен термин «спектр Харрисона-Зельдовича», а что касается поднятой темы, то именно он считается крупнейшим ее знатоком. Недаром издательство Гарвардского университета в 1987 году опубликовало его фундаментальную книгу «Darkness at Night», подробно освещающую историю парадокса и подходы к его объяснению. Между прочим, в этой книге Харрисон показал, что Эдгар По в эссе «Эврика» предвосхитил его выводы, и что лорд Кельвин пришел к тем же заключениям в статье 1901 года. Ее игнорировали в течение 80 лет, пока Харрисон не обратил на нее внимания…

От переводчика

Прошло много лет после публикаций Азимова и Харрисона, но интерес к парадоксу Ольберса не угасает и в XXI веке, чем собственно говоря и был вызван сей труд по переводу азимовской новеллы. Есть такие вопросы, к которым приходится постоянно возвращаться — тем мир и интересен.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

AlphaOmega Captcha Mathematica  –  Do the Math