Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Микроволновое реликтовое излучение






    В то же время Гамовым овладела другая идея: если Большой Взрыв
    был так невообразимо горяч, то, возможно, часть его остаточно-
    го «жара» все еще циркулирует во Вселенной. Если так, то этот
    жар предоставил бы «ископаемую запись» о Большом Взрыве.
    Возможно, интенсивность Большого Взрыва была настолько невооб-
    разимой, что Вселенная до сих пор наполнена однородной туманнос-
    тью его излучения.

    В 1946 году Гамов предположил, что Большой Взрыв — это взрыв
    сверхгорячего ядра нейтронов. То было вполне разумное предполо-
    жение, поскольку о других субатомных частицах (помимо электрона,
    протона и нейтрона) известно было очень мало. Гамов понял, что
    если бы он смог оценить температуру нейтронного шара, то смог бы
    подсчитать количество и природу излучения, которое тот испускал.
    Через два года Гамов доказал, что излучение этого сверхгорячего
    ядра действовало бы как «излучение абсолютно черного тела». Это
    совершенно особый вид излучения, отдаваемого горячим объектом:
    свет, падающий на него, объект поглощает полностью, испуская из-
    лучение особым образом. Например, Солнце, расплавленная лава,
    горячие угли в огне и горячая глина в печи светятся желто-красным
    и испускают излучение «абсолютно черного тела». (Излучение аб-
    солютно черного тела было впервые открыто известным фабрикан-
    том фарфора Томасом Веджвудом в 1792 году. Он заметил, что при
    обжиге в печи свежеизготовленных изделий они меняют свой цвет
    от красного к желтому, затем к белому по мере того, как повышается
    температура.)

    Это важный момент, поскольку, зная цвет горячего объекта, при-
    мерно знаешь его температуру, и наоборот. Точная формула, связы-
    вающая температуру горячего объекта и испускаемого им излучения,
    была впервые получена Максом Планком в 1900 году, что привело
    к рождению квантовой теории. (Это, по сути, одна из теорий, при
    помощи которой ученые определяют температуру Солнца. Солнце
    излучает в основном желтый цвет, что соответствует температуре
    абсолютно черного тела в 6000°К. Таким образом, нам известна
    температура внешних слоев атмосферы Солнца. Подобным образом
    рассчитывалась температура поверхности красной звезды-гиганта


    Бетельгейзе — 3000°К, — температура абсолютно черного тела,
    соответствующая красному излучению: такую температуру имеет
    раскаленный кусок угля.)

    В своей работе 1948 года Гамов впервые предположил, что излуче-
    ние Большого Взрыва может иметь характерную особенность — это
    излучение абсолютно черного тела. Важнейшей характерной особен-
    ностью излучения абсолютно черного тела является его температура.
    Теперь Гамову необходимо было вычислить температуру излучения
    абсолютно черного тела.

    Аспирант Гамова Ральф Альфер и другой ученик, Роберт Херман,
    попытались завершить расчеты Гамова, вычислив точную темпера-
    туру излучения. Гамов написал: «Экстраполируя от первых дней
    Вселенной до настоящего времени, мы обнаружили, что за про-
    шедшие эпохи Вселенная должна была охладиться до температуры
    5 градусов выше абсолютного нуля».

    В 1948 году Альфер и Херман опубликовали работу, где были
    представлены аргументы в пользу того, что температура излучения,
    сохранившегося после Большого Взрыва, сегодня должна составлять
    5 градусов выше абсолютного нуля (их оценка была поразительно
    близка к той цифре, которая известна нам сейчас — 2, 7 градуса
    Кельвина). Они постулировали, что излучение, которое они опреде-
    лили как излучение микроволнового диапазона, должно до сих пор
    циркулировать по Вселенной, наполняя космос однородным «по-
    слесвечением».

    (Аргументация следующая. В течение многих лет после Большого
    Взрыва температура Вселенной была настолько высока, что всякий
    раз, когда образовывался атом, его снова разрывало на части; поэто-
    му образовалось множество свободных электронов, которые и могут
    рассеивать свет. Таким образом, Вселенная была темной, не прозрач-
    ной. Любой луч света, двигающийся в этой сверхгорячей Вселенной,
    поглощался, пройдя короткое расстояние, поэтому Вселенная вы-
    глядела облачной. Однако через 380 ООО лет температура упала до
    3000 градусов. При более низкой температуре атомы уже, сталки-
    ваясь, больше не разрывались. В результате стало возможным фор-
    мирование устойчивых атомов, а лучи света смогли перемещаться
    в течение световых лет, не будучи поглощенными. Таким образом,
    впервые пустое пространство стало прозрачным. Излучение же,


    которое больше не поглощалось сразу же, как только возникло, про-
    должает циркулировать во Вселенной и в наши дни.)

    Когда Альфер и Херман показали Гамову свои окончательные
    расчеты температуры Вселенной, их учитель был разочарован.
    Температуру настолько низкую измерить было чрезвычайно трудно.
    Гамову понадобился целый год, чтобы в конце концов согласиться
    с тем, что их расчеты верны. Но он отчаялся когда-либо измерить
    столь слабое поле излучения. Приборами 1940-х годов безнадежно
    было измерять слабое эхо Большого Взрыва. (В более поздних вы-
    числениях, отталкиваясь от неверного предположения, Гамов поднял
    температуру излучения до 50 градусов.)

    Они прочитали цикл лекций для популяризации своей теории.
    Но, к несчастью, их пророческие выводы были проигнорированы.
    Альфер писал: «Мы потратили уйму энергии на лекции о нашей ра-
    боте. Никто не клюнул; никто не сказал, что температура может быть
    измерена... И вот где-то в период с 1948 по 1955 год мы, наверное,
    сдались».

    Непоколебимый Гамов благодаря своим лекциям и книгам стал ве-
    дущей фигурой в области теории Большого Взрыва. Но он встретил
    достойного соперника — яростного противника его взглядов. Гамов
    был способен очаровать слушателей шутками и остротами, зато Фред
    Хойл мог потрясти слушателей ослепительным блеском своего крас-
    норечия и агрессивной дерзостью.

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.