Вы когда-нибудь задумывались, почему ночное небо темное? Ведь в нашей Галактике миллиарды звезд! Если подобный вопрос тревожит Вас уже не первый месяц, то успокойтесь. Вы не первый на этой планете, кто постоянно задает его себе.😉
Потому что пару столетий назад этот же вопрос посетил голову одного иностранного ученого.
Миллиарды звезд и полная тьма
В конце 18 века немецкий астроном Генрих Вильгельм Ольберс задал себе странный вопрос: почему ночное небо темное? Ведь логика гласит, что в каждом направлении Вселенной наш глаз должен видеть какую-нибудь звезду. Ведь Вселенная бесконечна, и количество звезд в ней невероятно огромно! Очевидно же, что ночью небо должно быть очень ярким!
Ученый размышлял так: в статической Вселенной, бесконечно старой и имеющей бесконечное количество звезд, равномерно распределенных в бесконечном пространстве, небо на любой планете должно быть ослепительно ярким!
Чтобы лучше представить себе это, разделим Вселенную на воображаемые концентрические сферические слои. В центре этих сфер поместим нашу планету. И пусть толщина каждого такого слоя будет 1 световой год. Представим, что в слое между 100 000 до 100 001 световым годом находится определенное количество звезд. В этом случае, если Вселенная однородна в больших масштабах, в слое между 200000 и 200001 световым годом будет в четыре раза больше звезд. Однако, они будут находиться вдвое дальше. Поэтому света от них, если применить закон обратных квадратов, будет доходить до нас в четыре раза меньше. Но поскольку, как писалось выше, в этом слое звезд в 4 раза больше, излучаемый обоими слоями свет будет иметь одинаковую интенсивность.
Хм. Это означает, что каждый слой определенной толщины (в данном случае 1 световой год) должен давать одинаковое количество света независимо от того, как далеко он находится от нас. И этот свет будет складываться с другим. Слой за слоем. Поэтому при бесконечном количестве слоев небо должно быть очень ярким!
Разрешение парадокса
Сегодня решить парадокс Ольберса легко. Ведь у нас есть знания, которых не было у ученых 200 лет назад. А в те далекие годы все было не так очевидно.
Эдгар Аллан По (да, именно тот) однажды предположил, что виной всему конечный размер наблюдаемой Вселенной. То есть, поскольку Вселенная не бесконечно стара, а имеет возраст, и скорость света конечна, только конечное число звезд можно наблюдать с Земли. Плотность звезд в этом конечном объеме достаточно мала. Поэтому в каком бы направлении мы ни смотрели с Земли, мы вовсе не обязательно должны видеть свет звезды.
Старый добрый Эдгар По, кажется, попал в точку. Правда? В каком-то смысле да. Но не так изящно, как хотелось бы. На самом деле если Вселенная не бесконечно стара (а это так), мы обнаруживаем еще один парадокс. Вызванный Большим взрывом. Когда мы смотрим на небо, мы видим далекое прошлое. Свет от объектов, находящихся на расстоянии многих световых лет от нас. И мы знаем, что в определенный момент, сразу после Большого взрыва, сама Вселенная имела яркость, сопоставимую с яркостью поверхности Солнца из-за колоссальной температуры. Следовательно, если Вселенная конечна, и мы не можем наблюдать за пределами Большого Взрыва, то мы должны увидеть это событие.
Как разрешить этот второй парадокс? Здесь вмешивается такая странная штука, как расширение пространства. Это явление вызывает уменьшение энергии, излучаемой светом изначального космоса, за счет красного смещения. Уровни радиации после Большого взрыва были экстремальными. Однако их смещение в красную сторону спектра означает, что длина волны постепенно увеличивается. И если она достаточно длинная (теперь она в 1100 раз длиннее, чем была первоначально), то становится не видна человеческому глазу. Другими словами, следы Большого взрыва в космосе есть. Просто мы их не видим. Это излучение пронизывает всю Вселенную. И вы, возможно, когда-нибудь слышали о нем: это микроволновое фоновое излучение.
Ольберс не был первым
До Ольберса (описавшего этот парадокс в 1823 году) были и другие астрономы, которые задавали тот же вопрос. Из них наиболее известен Иоганн Кеплер. К нему подобная мысль пришла в 1610 году. Для блестящего немецкого астронома этот парадокс был еще одним аргументом в пользу того, что Вселенная должна быть конечной. Или что, по крайней мере, должна иметь конечное число звезд.