ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 107
Скачиваний: 0
D . W . S c i a m a
MODERN COSMOLOGY
•
C a m b r i d g e
a t t h e U n i v e r s i t y P r e s s 1 9 7 1
Д . В . Ш а м а
СОВРЕМЕННАЯ
КОСМОЛОГИЯ
П е р е в од с английского
в. А. СОГМСНОВА
По д редакцией
Н. С. НАРДАШОВА
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР» МОСКВА 1973
УДК 52+53
Как возникла наблюдаемая нами область Вселен
ной? |
Остается ли она неизменной с момента |
рождения |
||||||
или |
непрерывно изменяется? |
Ответ |
на |
эти |
вопросы |
|||
ищет |
космология — отрасль астрономии, |
тесно |
связан |
|||||
ная с |
общей |
теорией |
относительности |
Эйнштейна. |
||||
В своей |
книге Д. |
Шама |
рассказывает |
о том, как |
последние достижения астрофизики: открытие радио галактик, квазаров, микроволнового реликтового излу чения — позволили нам лучше понять строение и эво люцию Вселенной. Автор знакомит нас с проблемами, которые еще предстоит решить.
Книга будет полезна студентам астрономам, физи кам и философам. Ее с увлечением прочтут все, кто интересуется достижениями современной астрофизики.
Редакция |
космических |
исследований, |
астрономии и |
геофизики |
Ш |
0264-116 |
© Перевод на русский язык, «Мир», 1973 |
041 (01)-73 |
О Т Р Е Д А К Т О Р А П Е Р Е В О Д А
Книга профессора Оксфордского университета Д . Шамы посвящена одному из самых интересных направлений современной астрофизики — науке о развитии наблюдае мой Вселенной в целом. Серьезные экспериментальные результаты, полученные за последние годы, позволили перейти к конкретизации теоретических моделей, выдви нутых в начале XX века Эйнштейном и Фридманом. Бла годаря революционному развитию техники астрономия те перь имеет возможность получать информацию из кос моса во всем диапазоне электромагнитных волн — от длинных радиоволн до сверхжесткого у-излучения. Это
позволило |
открыть |
и исследовать целый ряд объек |
|||||
тов, |
находящихся |
от |
наблюдателя |
на .расстояниях, |
кото |
||
рые |
свет проходит |
за |
миллиарды |
лет. Тем |
самым |
стало |
|
возможным |
изучать |
Вселенную на гигантских интерва |
|||||
лах |
времени и расстояния. Новые данные |
наблюдений |
|||||
позволили |
обосновать и развить модель расширяющейся |
Вселенной начиная от этапа сверхплотного и сверхго рячего состояния мира звезд и галактик.
Поскольку с целью, задачами и структурой книги чи татель сможет подробно ознакомиться из предисловия автора, нам остается лишь добавить, что в книге Д . Шамы общедоступно ич в то же время достаточно стро го описаны основные достижения астрофизики, привед-
6 |
ОТ Р Е Д А К Т О Р А П Е Р Е В О Д А |
шие к современным космологическим представлениям. Положительным качеством книги является стремление автора показать, что большая часть проблем все еще остается нерешенной и в то ж е время революционное развитие этой области науки продолжается.
Книга рассчитана прежде всего на круги читателей, интересующихся космологическими проблемами, в то ж е время она представит большой интерес и для лиц, не имеющих математической подготовки, но желающих по знакомиться из «первых рук» с захватывающими вообра жение достижениями науки о Вселенной.
Н. С. Кардашов
П Р Е Д И С Л О В И Е
На сегодняшний день стало ясно, что исследования Вселенной, проводимые физиками, астрономами и кос мологами, — одна из наиболее захватывающих страниц в науке середины двадцатого века. Не будет преувели чением сказать, что достижения ученых в этой области, особенно за несколько последних лет, представляют ре волюцию в наших знаниях и понимании Вселенной, по добной которой не было за всю историю человечества. В своей книге я попытался рассказать об истории этой революции в форме, доступной читателю с довольно скромным знанием математики и физики. При отборе тем, которые следует особо подчеркнуть, я руководство
вался единственным соображением, |
что цель |
этой книги |
в конечном счете — пролить свет на |
строение |
и историю |
Вселенной как целого. Это отнюдь не было главной за дачей всех ученых, занимающихся подобными исследо
ваниями, и я вполне допускаю, что представленный здесь |
|
мной синтез их работ выражает мои собственные космо |
|
логические склонности. Однако я верю, что в будущем |
|
величайшее достижение астрономии нашей |
эпохи увидят |
в нашем новом проникновении в процессы, |
действующие |
во |
Вселенной |
в максимальных масштабах . |
|
В соответствии с этой задачей книга построена по |
|
следующему |
плану. Несколько первых глав посвящено, |
|
по |
существу, |
тому, что известно об основных объектах, |
составляющих Вселенную: звездах, галактиках, радио
галактиках, квазарах . Не имело бы особого смысла |
гово |
||
рить о природе |
этих объектов, особенно |
квазаров, |
если |
не остановиться |
подробно на их главной |
особенности — |
8П Р Е Д И С Л О В И Е
больших красных смещениях линии 1з их оптических спектрах. Красное смещение привело к мысли о расшире нии Вселенной, поэтому главные особенности расширения Вселенной рассматриваются в этих же главах. Теориям расширения посвящена гл. 8. Это самая длинная, наибо лее трудная глава в этой книге. В ней больше, чем в
остальных главах, используется |
математический аппарат. |
Я не мог не написать ее в такой форме, поскольку счи |
|
таю, что ничего более простого |
для данной темы не по |
дошло бы. Я привожу, |
однако, в конце этой главы на |
стр. 158 обзор главных |
теоретических результатов. Д л я |
многих целей он должен |
быть достаточен. |
Теоретическое рассмотрение ставит вопрос о возмож ности того, что межгалактическое пространство может содержать значительные количества материи и являться областью важной физической активности. Этому посвя щены две следующие главы. В заключение мы рассма триваем самое замечательное открытие — «трехградус ное» микроволновое космическое излучение. Его значе ние и связь с проблемами гелия, горячей Вселенной, с процессами высоких энергий, а т а к ж е его изотропия бу дут занимать нас в последних шести главах. Большин ство этих работ выполнено в последние четыре года, и вполне понятно, что это только первые шаги. Здесь мы стоим на пороге космологии будущего.
Я сознаю, насколько я обязан написанием этой книги моим студентам, коллегам и предшественникам. Я много
заимствовал |
из их статей и бесед с |
ними, |
и если я назы |
|||
ваю здесь имена Е. М. Бербидж, |
Сэндеджа |
и Тейлера, то |
||||
это потому, |
что заимствования |
из |
их |
статей |
были осо |
|
бенно обширными. Я благодарен |
Голду |
за |
его |
замечания |
||
к рукописи, |
Пули — за некоторые |
иллюстрации, Коулу |
и другим сотрудникам издательства Кембридж Юниверсити Пресс — за работу над текстом и рисунками, миссис Андерсон — за составление указателей и издательству «Фабер энд Фабер» — за разрешение использовать шесть рисунков и три страницы текста из моей книги «Единство Вселенной». Кроме того, я в большом долгу перед Ри сом, чья физическая интуиция помогла мне пройти по не знакомой территории новой Вселенной.
Д. В. Шама
Г Л А В А 1
Ф И З И К А З В Е З Д
Введение
Среди примерно 10" звезд, составляющих нашу Га лактику, встречаются звезды многих типов, но самые
I |
I |
I ' |
|
I |
i |
i |
) |
|
|
|
20000 |
10000 |
7000 |
6000 |
5000 |
3000 |
|
|
|
|
|
Температура, |
К |
|
|
|
Рис. 1. Диаграмма |
Герцшпрунга — Рессела. |
Она дает |
зависимость |
|||||
между светимостью |
L и температурой |
поверхности |
Г для звезд |
нашей Галактики. Большинство звезд располагается вблизи искри вленной линии (главная последовательность). Неравномерная шкала температур соответствует равномерному изменению непосредственно измеряемой величины — показателя цвета.
распространенные — это так называемые звезды главной последовательности, у которых наблюдается четко вы раженная зависимость между мощностью излучения и