Реферат: Теорія інфляційного Всесвіту

У світлі цього висловлювання В. І. Леніна важлива роль нестаціонарних процесів у розвитку космічних форм матерії постає цілком природною й закономірною. Зараз вже ясно, що ці явища — не випадкові відхилен­ня від норми, а закономірні «поворотні пункти» у роз­витку космічних об'єктів, де здійснюються переходи матерії з одного якісного стану в інший, виникають нові небесні тіла.

Відповідно до цього змінилося і головне завдання сучасної астрофізики: вона перетворилася в еволюційну науку, що вивчає закономірності походження і розвитку космічних об'єктів. При цьому однією з найважливіших проблем сучасної астрофізики стало питання про джерела енергії нестаціонарних процесів, які відбуваються у квазарах і ядрах галактик.

Зараз, мабуть, уже ніхто не сумнівається в тому, що між квазарами і ядрами галактик існує генетичний, тоб­то родинний зв'язок. Однак щодо питання про характер цього зв'язку існують дві точки зору. Згідно з однією з них у центрі галактики в сукупності великої кількості зір і газу утворюється порівняно невелике (розміром 1016—1017 см), але гігантське за масою (близько 108— 109 мас Сонця) ядро. Якщо галактика повільно обер­тається, то формування такого ядра уявляється досить природним: газ і зорі «стікають» у «потенціальну яму». З точки зору подібної гіпотези колосальна світність квазарів пояснюється виділенням при гравітаційному стисненні величезної кількості енергії.

За іншою гіпотезою, квазари — давніші утворення, ніж галактики. Квазари в середньому розташовані далі, ніж галактики з активними ядрами. А це означає, що вони виникли раніше зоряних систем (адже чим далі знаходиться від нас космічний об'єкт, тим у більш від­даленому минулому ми його спостерігаємо) і вже потім «обростали» зорями, стаючи ядрами зоряних систем, що формуються навколо них. На користь такого припущен­ня говорить і подібність фізичних процесів, що відбува­ються в квазарах і ядрах деяких зоряних систем. Крім того, останнім часом виявлено ряд квазарів, оточених зорями.

Що ж стосується джерел енергії, які «працюють» у квазарах і активних ядрах галактик, то щодо цього є ряд припущень. Дуже цікавою е гіпотеза «чорних дір». «Чорна діра» — досить своєрідний об'єкт, теоретична можливість існування якого випливає із загальної тео­рії відносності. За певних умов компактний згусток ре­човини може під дією власного тяжіння зазнати ката­строфічного стиснення й перетворитися на об'єкт, який відзначається настільки потужним притяганням, що його не зможе здолати жоден фізичний сигнал. Ні про­мінь світла, ні радіохвиля, ні крихта не зможуть «ви­рватися» з такого утворення назовні. Це і є «чорна діра».

Водночас «чорна діра» здатна втягувати у себе нав­колишню речовину. При цьому кінетична енергія па­даючої речовини в гравітаційному полі «чорної діри» може перетворюватися на інші види енергії. Вислов­люється припущення, за яким у центральних частинах квазарів і ядер галактик знаходяться надмасивні «чорні діри». Вони інтенсивно «всмоктують» навколишню речо­вину, при цьому виділяється величезна енергія.

Це теоретичне припущення нещодавно дістало цікаве спостережне підтвердження. У безпосередній близькості від центра галактики М-87 з дуже активним ядром було виявлено слабосвітний компактний згусток, маса якого становить 6 млрд, сонячних мас. Не виключено, що це і е надмасивна «чорна діра», впливом якої пояснюється висока фізична активність ядра галактики М-87.

Хоча це може виявитися утворенням і якоїсь іншої фізичної природи. Так, ще у 1958 р. академік В. А. Амбарцумян висловив думку про те, Що до складу ядер галактик входять надмасивні згустки дозоряної матерії, що мають колосальний запас енергії і масу в сотні мільйонів чи навіть у мільярди мас Сонця, їх розпад і зумовлює активність ядер і потужні викиди речовини. На думку Амбарцумяна, саме існування галактики навколо ядра є результатом активності надмасивного тіла. Не ядро утворилося в уже існуючій галактиці, а галактика виникла в результаті активності ядра, а та­кож вторинних центрів активності, що виділилися а нього.

Проте яка з існуючих гіпотез виявиться більш близь­кою до дійсності, покажуть тільки майбутні дослідження.

Зокрема, що стосується «чорних дір», то поки що жодна реальна «чорна діра» у Всесвіті ще не виявлена.

Згідно з теорією «чорні діри» можуть бути завершальними етапами в житті зір з масою у 3—5 і більше мас Сонця. Якщо такий об'єкт входить до складу подвій­ної системи, то його можна виявити за деякими непря­мими ознаками, зокрема за рентгенівським випроміню­ванням. Найбільш вірогідним кандидатом такого роду е рентгенівське джерело в сузір'ї Лебедя. А втім хоч результати спостережень цього об'єкта і не суперечать гіпотезі про «чорну діру», але повної впевненості в тому, що це справді «чорна діра», поки що немає. Картина, яка спостерігається, може мати і інші пояснення.

Слід зазначити, що припущення про те, що до складу ядер галактик і квазарів входять «чорні діри», теж є тіль­ки гіпотеза, яка повинна бути підтверджена спостере­женнями. З точки зору теорії компактний згусток речо­вини досить великої маси справді повинен колапсувати і може перетворитися на «чорну діру». Але чи є,такий кінець колапсу практично неминучим, поки що невідо­мо. У всякому разі, досі астрономічні спостереження реальних підтверджень щодо існування «чорних дір» як у ядрі нашої Галактики, так і у ядрах інших зоряних систем, не дали. Та й з точки зору теорії є ряд факторів, які можуть заважати утворенню в процесі колапсу масивних «чорних дір». Колапсуючі згустки можуть, на­приклад, фрагментувати — розпадатися на частини. На певній стадії стиснення можливе виникнення ядерних процесів, здатних спричинити розлітання газових частин. Ці та деякі інші фізичні явища можуть перешкодити «колапсу до кінця» чи, принаймні, сильно його уповіль­нити, настільки, що стадії «чорної діри» буде досягнуто лише через кілька мільярдів років. А коли це так, то утворення «чорних дір» у квазарах і ядрах галактик має бути досить рідкісним явищем, і, таким чином, високу активність і величезне енерговиділення цих об'єктів наявністю «чорних дір» пояснити важко.

У процесі вивчення Всесвіту нерідко виявляються незвичайні об'єкти і явища, які тривалий час не дістають задовільного пояснення з точки зору існуючих фундаментальних фізичних теорій. До подібних ситуацій може бути три підходи.

Так, наприклад, явища, які не укладаються в межі відомих фізичних закономірностей, можна прийняти за такі, що не підпорядковані природним закономірностям взагалі, тобто за надприродні. Це найпростіше «розв'я­зання» проблеми, що не потребує ні доказів, ні якихось подальших досліджень. Саме з цих позицій релігійні теоретики намагаються тлумачити незвичайні явища, які ще не знайшли досить повного пояснення в сучасній фізиці, зокрема і явища космічні, як свідчення обмеже­них можливостей науки і божественної суті природних процесів.

Однак наука не визнає подібних підходів, її багато­віковий досвід переконливо свідчить про те, що будь-яке, навіть найзагадковіше явище, кінець кінцем дістає природне пояснення.

Другий шлях полягає в тому, щоб, незважаючи на труднощі і невдачі, прагнути до зведення незвичайних явищ до вже існуючого знання.

Зрозуміло, що аналіз будь-яких нових фактів, тим більше незвичайних, з точки зору загальноприйнятих фундаментальних фізичних теорій не тільки бажаний, а й абсолютно необхідний. Проте, з іншого боку, це аж ніяк не виключає правомірності спроб узагальнення цих теорій, оскільки може виявитися, що факти, про які йде мова, лежать поза межами їх застосування. Можна на­вести чимало прикладів з історії природознавства, коли подібні узагальнення виявлялися не тільки абсолютно необхідними, а й великою мірою плідними.

Тим більше не можна погодитися з твердженням, що його висувають деякі вчені на Заході, начебто фізична наука по суті «завершилася». На їхню думку, все роз­маїття існуючих у природі фізичних умов, явищ і об'єк­тів може бути зведене до скінченної кількості фундаментальних законів, і ці фізичні закони, що керують рухом матерії у Всесвіті (за винятком лише закономірностей явищ, які відбуваються в ультраневеликих ділянках і за дуже великих густин), до нинішнього часу вже відкри­то і вивчено, і будь-яке щойно виявлене явище безпе­речно можна описати за допомогою цих законів.

Проте така точка зору не має під собою жодних під­став. Ще на початку цього сторіччя В. І. Ленін, аналі­зуючи новітні фізичні відкриття того часу, підкреслю­вав, що «електрон є так само невичерпний, як і атом, природа безконечна...» 1. Так само нескінченний і процес пізнання матеріального світу, що оточує нас. Наші знан­ня про нього стають дедалі глибшими і різнобічними, ніколи не досягаючи межі.

З визнанням нескінченної різноманітності матеріаль­ного світу пов'язаний третій підхід до вивчення-незви­чайних явищ, який допускав можливість того, що ці явища лежать за межами застосовності існуючих фунда­ментальних фізичних теорій, і для їх пояснення знадо­биться розробка нових, загальніших теорій. Але це трапляється порівняно рідко — у більшості випадків нові факти рано чи пізно знаходять пояснення в межах існуючих знань. І все ж у процесі наукового дослідження час од часу обов'язково зустрічатимуться і такі факти, які вимагатимуть виходу за межі звичних теорій.

Отже, та обставина, що наука, «прориваючись» у но­ві зони дослідження, виявляє незвичайні «дивні», «ди­вовижні» з точки зору існуючих поглядів явища, ніякою мірою не спростовує наших діалектико-матеріалістичних уявлень про навколишній світ. Навпаки, подібні відкрит­тя є наочним підтвердженням одного з основоположних принципів діалектичного матеріалізму — про нескінчен­ну різноманітність і якісну невичерпність матеріального світу.

Як ми знаємо, у вченні М. Коперника стверджувало­ся, що центром нашої планетної системи є не Земля, а Сонце, і цим було завдано нищівного удару по церковно-релігійним уявленням про світобудову. Ця карди­нальна зміна астрономічної картини світу становила зміст локальної революції — першої революції в астро­номії.