Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Шама Д.В. Современная космология

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
17.2 Mб
Скачать

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

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ