Nevjerojatni paradoksi svemira. Paradoksi svemira Paradoksi svemira

Paradoksi se mogu naći posvuda, od ekologije do geometrije i od logike do kemije. Čak je i računalo na kojem čitate članak puno paradoksa. Evo deset objašnjenja neobičnih paradoksa. Neki od njih su toliko čudni da je teško odmah shvatiti u čemu je stvar...

U kontaktu s

Kolege

1. Paradoks Banach-Tarski

Zamislite da u rukama držite loptu. Sada zamislite da ovu loptu počnete trgati na komade, a komadi mogu biti bilo kojeg oblika. Zatim spojite dijelove tako da dobijete dvije kuglice umjesto jedne. Koliko će te lopte biti velike u usporedbi s originalnom?

Prema teoriji skupova, dvije dobivene lopte bit će iste veličine i oblika kao originalna lopta. Osim toga, ako uzmemo u obzir da kuglice imaju različite volumene, tada se bilo koja od kuglica može transformirati u skladu s drugom. To sugerira da se grašak može podijeliti na kuglice veličine Sunca.

Trik paradoksa je u tome što možete razbiti kuglice u komade bilo kojeg oblika. U praksi je to nemoguće učiniti - struktura materijala i, u konačnici, veličina atoma nameću neka ograničenja.

Da bi doista bilo moguće razbiti loptu kako želite, ona mora sadržavati beskonačan broj dostupnih nultodimenzionalnih točaka. Tada će lopta takvih točaka biti beskrajno gusta, a kada je razbijete, oblici komada mogu ispasti toliko složeni da neće imati određeni volumen. I možete sastaviti te dijelove, od kojih svaki sadrži beskonačan broj točaka, u novu loptu bilo koje veličine. Nova kugla će i dalje biti sastavljena od beskonačnih točaka, a obje lopte će biti jednako beskonačno guste.

Ako pokušate provesti ideju u praksi, ništa neće uspjeti. Ali sve ide sjajno u radu s matematičkim sferama - beskonačno djeljivim numeričkim skupovima u trodimenzionalnom prostoru. Riješeni paradoks naziva se Banach-Tarski teorem i igra veliku ulogu u matematičkoj teoriji skupova.

2. Petov paradoks

Očito je da su kitovi puno veći od nas, što znači da imaju mnogo više stanica u svojim tijelima. I svaka stanica u tijelu teoretski može postati zloćudna. Dakle, kitovi imaju mnogo veću vjerojatnost da obole od raka nego ljudi, zar ne?

Ne ovim putem. Petov paradoks, nazvan po oksfordskom profesoru Richardu Petu, kaže da ne postoji korelacija između veličine životinje i raka. Ljudi i kitovi imaju približno iste šanse da dobiju rak, ali neke pasmine sićušnih miševa imaju mnogo veće šanse.

Neki biolozi vjeruju da se nedostatak korelacije u Petovom paradoksu može objasniti činjenicom da se veće životinje bolje mogu oduprijeti tumorima: mehanizmu koji sprječava mutiranje stanica tijekom procesa diobe.

3. Problem sadašnjeg vremena

Da bi nešto fizički postojalo, mora neko vrijeme biti prisutno u našem svijetu. Ne može postojati objekt bez duljine, širine i visine, a ne može postojati objekt bez “trajanja” – “instant” objekt, odnosno onaj koji ne postoji barem neko vrijeme, ne postoji uopće .

Prema univerzalnom nihilizmu, prošlost i budućnost ne zauzimaju vrijeme u sadašnjosti. Štoviše, nemoguće je kvantificirati trajanje koje nazivamo "sadašnjim vremenom": bilo koja količina vremena koju nazivate "sadašnjim vremenom" može se podijeliti na dijelove - prošlost, sadašnjost i budućnost.

Ako sadašnjost traje, recimo, sekundu, onda se ta sekunda može podijeliti na tri dijela: prvi dio će biti prošlost, drugi - sadašnjost, treći - budućnost. Trećina sekunde koju sada nazivamo sadašnjošću također se može podijeliti na tri dijela. Sigurno već razumijete ideju - možete nastaviti ovako beskonačno.

Dakle, sadašnjost zapravo ne postoji jer se ne nastavlja kroz vrijeme. Univerzalni nihilizam koristi ovaj argument da dokaže da ništa uopće ne postoji.

4. Moravčev paradoks

Ljudi imaju poteškoća u rješavanju problema koji zahtijevaju promišljeno razmišljanje. S druge strane, osnovne motoričke i osjetilne funkcije poput hodanja ne uzrokuju nikakve poteškoće.

Ali kada govorimo o računalima, istina je upravo suprotna: računalima je vrlo lako riješiti složene logičke probleme poput razvijanja šahovske strategije, ali je puno teže programirati računalo tako da može hodati ili reproducirati ljudski govor. Ova razlika između prirodne i umjetne inteligencije poznata je kao Moravecov paradoks.

Hans Moravec, postdoktorand na odjelu za robotiku na Sveučilištu Carnegie Mellon, objašnjava ovo opažanje kroz ideju obrnutog inženjeringa našeg vlastitog mozga. Obrnuti inženjering je najteži za zadatke koje ljudi obavljaju nesvjesno, kao što su motoričke funkcije.

Budući da je apstraktno razmišljanje postalo dio ljudskog ponašanja prije manje od 100 000 godina, naša sposobnost rješavanja apstraktnih problema je svjesna. Stoga nam je puno lakše stvoriti tehnologiju koja oponaša ovo ponašanje. S druge strane, ne razumijemo radnje poput hodanja ili govora, pa nam je teže natjerati umjetnu inteligenciju da učini isto.

5. Benfordov zakon

Kolika je šansa da nasumični broj počne s brojem "1"? Ili od broja "3"? Ili sa "7"? Ako znate nešto o teoriji vjerojatnosti, možete pretpostaviti da je vjerojatnost jedan prema devet, odnosno oko 11%.

Ako pogledate stvarne brojke, primijetit ćete da se "9" pojavljuje puno rjeđe nego u 11% slučajeva. Također, puno manje brojeva od očekivanog počinje s "8", ali nevjerojatnih 30% brojeva počinje s "1". Ovaj paradoksalan obrazac pojavljuje se u svim vrstama slučajeva iz stvarnog života, od veličine stanovništva preko cijena dionica do duljine rijeka.

Fizičar Frank Benford prvi je primijetio ovaj fenomen 1938. godine. Otkrio je da je učestalost znamenke koja se prva pojavljuje opadala kako se znamenka povećavala s jedan na devet. Odnosno, "1" se pojavljuje kao prva znamenka oko 30,1% vremena, "2" se pojavljuje oko 17,6% vremena, "3" se pojavljuje oko 12,5% vremena, i tako dalje dok se ne pojavi "9". kao prva znamenka kao prva znamenka u samo 4,6% slučajeva.

Da biste ovo razumjeli, zamislite da redom numerirate srećke. Kada brojite svoje listiće od jedan do devet, postoji 11,1% šanse da bilo koji broj bude broj jedan. Kada dodate listić broj 10, vjerojatnost slučajnog broja koji počinje s "1" povećava se na 18,2%. Dodate tikete od #11 do #19, a šansa da broj tiketa počinje s "1" nastavlja rasti, dosežući najviše 58%. Sada dodajete kartu broj 20 i nastavljate numerirati karte. Mogućnost da broj počinje s "2" raste, a vjerojatnost da broj počinje s "1" polako opada.

Benfordov zakon ne vrijedi za sve slučajeve raspodjele brojeva. Na primjer, skupovi brojeva čiji je raspon ograničen (ljudska visina ili težina) nisu obuhvaćeni zakonom. Također ne radi sa setovima koji imaju samo jednu ili dvije narudžbe.

Međutim, zakon se primjenjuje na mnoge vrste podataka. Kao rezultat toga, vlasti mogu koristiti zakon za otkrivanje prijevare: kada pružene informacije nisu u skladu s Benfordovim zakonom, vlasti mogu zaključiti da je netko lažirao podatke.

6. C-paradoks

Jednostanične amebe imaju genome 100 puta veće od genoma ljudi; zapravo, one imaju možda najveće poznate genome. A kod vrsta koje su međusobno vrlo slične, genom se može radikalno razlikovati. Ova neobičnost je poznata kao C-paradoks.

Zanimljiv zaključak iz C-paradoksa je da genom može biti veći nego što je potrebno. Kad bi se upotrijebili svi genomi u ljudskoj DNK, broj mutacija po generaciji bio bi nevjerojatno visok.

Genomi mnogih složenih životinja poput ljudi i primata uključuju DNK koja ne kodira ništa. Čini se da ova ogromna količina neiskorištene DNK, koja se jako razlikuje od stvorenja do stvorenja, ne ovisi ni o čemu, što je ono što stvara C-paradoks.

7. Besmrtni mrav na užetu

Zamislite mrava kako puzi po gumenom užetu dugom jedan metar brzinom od jednog centimetra u sekundi. Također zamislite da se uže rasteže jedan kilometar svake sekunde. Hoće li mrav ikada doći do kraja?

Čini se logičnim da normalan mrav za to nije sposoban, jer je brzina njegova kretanja znatno manja od brzine istezanja užeta. Međutim, mrav će na kraju doći do suprotnog kraja.

Kada se mrav nije ni počeo pomicati, 100% užeta leži ispred njega. Nakon sekunde, uže je postalo puno veće, ali je mrav također prešao neku udaljenost, a ako to računate u postocima, udaljenost koju mora prijeći se smanjila - već je manja od 100%, iako ne mnogo.

Iako se uže stalno rasteže, mala udaljenost koju mrav prijeđe također postaje veća. I, iako se uže sveukupno produljuje konstantnom brzinom, put mrava svake sekunde postaje malo kraći. Mrav se također cijelo vrijeme nastavlja kretati naprijed konstantnom brzinom. Tako se sa svakom sekundom udaljenost koju je već priješao povećava, a udaljenost koju mora prijeći smanjuje. U postotku, naravno.

Postoji jedan uvjet da problem ima rješenje: mrav mora biti besmrtan. Dakle, mrav će do kraja stići za 2,8×1043,429 sekundi, što je nešto duže od postojanja Svemira.

8. Paradoks ekološke ravnoteže

Model predator-plijen jednadžba je koja opisuje stvarnu okolišnu situaciju. Na primjer, model može odrediti koliko će se promijeniti broj lisica i zečeva u šumi. Pretpostavimo da je u šumi sve više trave koju zečevi jedu. Može se pretpostaviti da je ovaj ishod povoljan za kuniće, jer će se uz obilje trave dobro razmnožavati i povećavati svoju brojnost.

Paradoks ekološke ravnoteže kaže da to nije točno: u početku će se populacija zečeva zapravo povećati, ali povećanje populacije zečeva u zatvorenom okruženju (šuma) dovest će do povećanja populacije lisica. Tada će se broj predatora toliko povećati da će najprije uništiti sav svoj plijen, a zatim i sami izumrijeti.

U praksi se ovaj paradoks ne odnosi na većinu životinjskih vrsta, ne samo zato što one ne žive u zatvorenim okruženjima, pa su populacije životinja stabilne. Osim toga, životinje su sposobne evoluirati: primjerice, u novim uvjetima plijen će razviti nove obrambene mehanizme.

9. Paradoks Tritona

Okupite grupu prijatelja i zajedno pogledajte ovaj video. Kada završite, neka svatko iznese svoje mišljenje hoće li se zvuk pojačati ili stišati tijekom sva četiri tona. Iznenadit ćete se koliko će odgovori biti različiti.

Da biste razumjeli ovaj paradoks, morate znati nešto o glazbenim notama. Svaka nota ima određenu visinu, koja određuje hoćemo li čuti visok ili nizak zvuk. Nota sljedeće više oktave zvuči dvostruko više od note prethodne oktave. I svaka se oktava može podijeliti na dva jednaka tritonska intervala.

U videu triton odvaja svaki par zvukova. U svakom paru, jedan zvuk je mješavina istih nota iz različitih oktava - na primjer, kombinacija dvije C note, gdje jedna zvuči više od druge. Kada zvuk u tritonu prelazi iz jedne note u drugu (na primjer, G-sharp između dva C-a), može se sasvim razumno protumačiti da je nota viša ili niža od prethodne.

Drugo paradoksalno svojstvo tritona je osjećaj da se zvuk stalno smanjuje, iako se visina zvuka ne mijenja. U našem videu možete promatrati učinak cijelih deset minuta.

10. Mpemba efekt

Pred vama su dvije čaše vode, potpuno iste u svemu osim u jednoj: temperatura vode u lijevoj čaši viša je nego u desnoj. Stavite obje čaše u zamrzivač. U kojoj će se čaši voda brže smrznuti? Možete odlučiti da u onom desnom, u kojem je voda u početku bila hladnija, međutim, vruća voda će se smrznuti brže od vode na sobnoj temperaturi.

Ovaj čudni učinak dobio je ime po tanzanijskom studentu koji ga je primijetio 1986. dok je zamrzavao mlijeko za izradu sladoleda. Neki od najvećih mislilaca - Aristotel, Francis Bacon i René Descartes - ranije su uočili ovaj fenomen, ali ga nisu mogli objasniti. Aristotel je, na primjer, pretpostavio da se kvaliteta poboljšava u okruženju suprotnom od te kvalitete.

Mpemba efekt moguć je zbog nekoliko čimbenika. U čaši tople vode može biti manje vode, jer će dio nje ispariti, pa bi se zbog toga trebalo smrznuti manje vode. Također, topla voda sadrži manje plina, što znači da će u takvoj vodi lakše nastati konvekcijska strujanja, a samim tim i lakše će se zamrznuti.

Druga teorija je da kemijske veze koje drže molekule vode zajedno slabe. Molekula vode sastoji se od dva atoma vodika vezana na jedan atom kisika. Kada se voda zagrije, molekule se malo udaljavaju jedna od druge, veza među njima slabi i molekule gube malo energije - to omogućuje da se topla voda hladi brže od hladne vode.

U kozmologiji je pitanje konačnosti ili beskonačnosti svemira od velike važnosti:

• ako je Svemir konačan, tada, kao što je Friedman pokazao, ne može biti u stacionarnom stanju i mora se širiti ili skupljati;
• ako je Svemir beskonačan, tada sve pretpostavke o njegovom sažimanju ili širenju gube svaki smisao.

Poznato je da su takozvani kozmološki paradoksi izneseni kao prigovori mogućnosti postojanja beskonačnog Svemira, beskonačnog u smislu da ni njegova veličina, ni vrijeme postojanja, ni masa materije sadržane u njemu može se izraziti bilo kojim, ma koliko velikim, brojem. Pogledajmo koliko su se ovi prigovori pokazali opravdanima.

Kozmološki paradoksi - bit i istraživanje

Poznato je da su glavni prigovori mogućnosti postojanja Svemira beskonačnog u vremenu i prostoru sljedeći.

1. “Godine 1744. švicarski astronom J.F. Shezo je prvi posumnjao u ispravnost ideje o beskonačnom svemiru: ako je broj zvijezda u svemiru beskonačan, zašto onda cijelo nebo ne svjetluca kao površina jedne zvijezde? Zašto je nebo tamno? Zašto su zvijezde odvojene tamnim prostorom? . Vjeruje se da je isti prigovor modelu beskonačnog svemira iznio njemački filozof G. Olbers 1823. godine. “Albersov protuargument bio je da bi svjetlost koja nam dolazi s dalekih zvijezda trebala biti oslabljena zbog apsorpcije u materija na svom putu. Ali u ovom slučaju, sama bi se tvar trebala zagrijati i sjajiti, poput zvijezda." . Međutim, to je zapravo tako! Prema modernim idejama, vakuum nije "ništa", već je "nešto" što ima vrlo stvarna fizikalna svojstva. Zašto onda ne pretpostaviti da svjetlost stupa u interakciju s tim "nečim" na takav način da svaki foton svjetlosti, kada se kreće u tom "nečemu", gubi energiju proporcionalno udaljenosti koju prijeđe, uslijed čega se zračenje fotona pomiče na crveni dio spektra. Naravno, apsorpciju energije fotona vakuumom prati povećanje temperature vakuuma, zbog čega vakuum postaje izvor sekundarnog zračenja, koje se može nazvati pozadinskim zračenjem. Kada udaljenost od Zemlje do emitirajućeg objekta - zvijezde, galaksije - dosegne određenu graničnu vrijednost, zračenje tog objekta dobije toliko veliki crveni pomak da se stapa s pozadinskim vakuumskim zračenjem. Dakle, iako je broj zvijezda u beskonačnom Svemiru beskonačan, broj zvijezda promatranih sa Zemlje, i općenito s bilo koje točke u Svemiru, je konačan - u bilo kojoj točki svemira promatrač sebe vidi kao u središtu. Svemira, iz kojeg se promatra određeni ograničeni broj zvijezda (galaksija). U isto vrijeme, na frekvenciji pozadinskog zračenja, cijelo nebo svjetluca poput površine jedne zvijezde, što se i promatra.

2. Godine 1850. njemački fizičar R. Clausius “... došao je do zaključka da u prirodi toplina prelazi s toplog tijela na hladno... stanje Svemira trebalo bi se sve više mijenjati u određenom smjeru... Te ideje razvio je engleski fizičar William Thomson, prema kojima su svi fizikalni procesi u svemiru popraćeni pretvorbom svjetlosne energije u toplinsku. Posljedično, Svemiru prijeti “toplinska smrt” pa je beskonačno postojanje Svemira u vremenu nemoguće. U stvarnosti to nije tako. Prema suvremenim konceptima, materija se pretvara u "svjetlosnu energiju" i "toplinu" kao rezultat termonuklearnih procesa koji se odvijaju u zvijezdama. “Termička smrt” nastupit će čim sva materija u Svemiru “izgori” u termonuklearnim reakcijama. Očito, u beskonačnom Svemiru, rezerve materije su također beskonačne, stoga će sva materija Svemira "izgorjeti" za beskonačno dugo vrijeme. “Toplinska smrt” prijeti konačnom svemiru, jer su rezerve materije u njemu ograničene. Međutim, čak ni u slučaju konačnog Svemira, njegova “toplinska smrt” nije obavezna. Newton je također rekao nešto poput ovoga: “Priroda voli transformacije. Zašto ne bi postojale neke u nizu različitih transformacija u kojima se materija pretvara u svjetlost, a svjetlost u materiju?” Trenutno su takve transformacije dobro poznate: s jedne strane, materija se pretvara u svjetlost kao rezultat termonuklearnih reakcija, s druge strane, fotoni, tj. Svjetlost se pod određenim uvjetima pretvara u dvije potpuno materijalne čestice – elektron i pozitron. Dakle, u prirodi postoji kruženje materije i energije, što isključuje "toplinsku smrt" Svemira.

3. Godine 1895. njemački astronom H. Seeliger “... došao je do zaključka da je ideja o beskonačnom prostoru ispunjenom materijom konačne gustoće nekompatibilna s Newtonovim zakonom gravitacije... Ako je u beskonačnom prostoru gustoća materije nije infinitezimalna, a svake dvije čestice se, prema Newtonovom zakonu, međusobno privlače, tada bi sila teže koja djeluje na bilo koje tijelo bila beskonačno velika, a pod njezinim utjecajem tijela bi dobila beskonačno veliko ubrzanje.”

Kako je npr. objasnio I.D. Novikova, bit gravitacijskog paradoksa je sljedeća. “Neka je Svemir u prosjeku ravnomjerno ispunjen nebeskim tijelima, tako da je prosječna gustoća materije u vrlo velikim volumenima prostora ista. Pokušajmo izračunati, u skladu s Newtonovim zakonom, koja gravitacijska sila koju uzrokuje sva beskonačna materija Svemira djeluje na tijelo (na primjer, galaksiju) postavljeno na proizvoljnoj točki u svemiru. Pretpostavimo prvo da je Svemir prazan. Postavimo probno tijelo u proizvoljnu točku prostora A. Okružimo ovo tijelo supstancom gustoće koja ispunjava kuglu radijusa R na tijelo A bio u središtu lopte. Jasno je i bez ikakvih proračuna da se, zbog simetrije, gravitacija svih čestica materije lopte u njenom središtu međusobno uravnotežuje, a rezultirajuća sila je nula, tj. na tijelu A ne primjenjuje se sila. Sada ćemo lopti dodavati sve više sfernih slojeva materije iste gustoće... sferni slojevi materije ne stvaraju gravitacijske sile u unutarnjoj šupljini i dodavanje tih slojeva ne mijenja ništa, tj. još uvijek rezultantna gravitacijska sila za A jednaka nuli. Nastavljajući proces dodavanja slojeva, u konačnici dolazimo do beskonačnog Svemira, jednoliko ispunjenog materijom, u kojem rezultirajuća gravitacijska sila koja djeluje na A, jednaka je nuli.

Međutim, obrazloženje se može izvesti i drugačije. Uzmimo ponovno uniformnu loptu radijusa R u praznom svemiru. Postavimo svoje tijelo ne u središte ove lopte s istom gustoćom materije kao prije, već na njezin rub. Sada sila teže koja djeluje na tijelo A, bit će jednaki prema Newtonovom zakonu

F = GMm/R 2 ,

Gdje M– masa lopte; m– masa ispitnog tijela A.

Sada ćemo lopti dodati kuglaste slojeve materije. Nakon što se ovoj lopti doda kuglasta ljuska, ona neće dodati nikakve gravitacijske sile unutar sebe. Dakle, gravitacijska sila koja djeluje na tijelo A, neće se promijeniti i još uvijek je jednak F.

Nastavimo proces zbrajanja sfernih ljuski materije iste gustoće. Sila F ostaje nepromjenjen. U granici opet dobivamo Svemir ispunjen homogenom materijom iste gustoće. Međutim, sada na tijelu A sila djeluje F. Očito, ovisno o izboru početne lopte, može se dobiti sila F nakon prijelaza u Svemir jednoliko ispunjen materijom. Ova dvosmislenost naziva se gravitacijski paradoks... Newtonova teorija ne omogućuje jednoznačno izračunavanje gravitacijskih sila u beskonačnom Svemiru bez dodatnih pretpostavki. Samo nam Einsteinova teorija omogućuje izračunavanje tih sila bez ikakvih proturječja.”

Proturječja, međutim, odmah nestaju ako se sjetimo da beskonačni Svemir nije isto što i vrlo velik:

• u beskonačnom Svemiru, koliko god slojeva materije dodali lopti, beskonačno velika količina materije ostaje izvan nje;
• u beskonačnom svemiru, lopta bilo kojeg polumjera, ma koliko velikog, s ispitnim tijelom na svojoj površini uvijek može biti okružena kuglom još većeg polumjera na način da i lopta i pokusno tijelo na njezinoj površini bit će unutar ove nove sfere ispunjene materijom iste gustoće kao unutar lopte; u tom će slučaju veličina gravitacijskih sila koje djeluju na ispitno tijelo sa strane lopte biti jednaka nuli.

Dakle, bez obzira koliko povećali radijus lopte i bez obzira koliko slojeva materije dodali, u beskonačnom svemiru ravnomjerno ispunjenom materijom, veličina gravitacijskih sila koje djeluju na probno tijelo uvijek će biti jednaka nuli . Drugim riječima, veličina gravitacijskih sila koje stvara sva materija u Svemiru jednaka je nuli u bilo kojoj točki. Međutim, ako nema tvari izvan kugle na čijoj površini leži ispitno tijelo, tj. ako je sva tvar svemira koncentrirana unutar te lopte, tada na pokusno tijelo koje leži na površini tog tijela djeluje gravitacijska sila proporcionalna masi materije sadržane u lopti. Pod utjecajem te sile pokusno tijelo, i općenito svi vanjski slojevi materije lopte, bit će privučeni svom središtu - lopta konačnih dimenzija, jednoliko ispunjena materijom, neizbježno će se stisnuti pod utjecajem gravitacijskih sila. . Ovaj zaključak proizlazi i iz Newtonovog zakona univerzalne gravitacije i iz Einsteinove opće teorije relativnosti: Svemir konačnih dimenzija ne može postojati, budući da se pod utjecajem gravitacijskih sila njegova materija mora neprekidno stezati prema središtu Svemira.

“Newton je shvatio da bi, prema njegovoj teoriji gravitacije, zvijezde trebale biti privučene jedna drugoj i stoga bi se činilo... trebale bi pasti jedna na drugu, približavajući se u nekoj točki... Newton je rekao da Tako(u daljnjem tekstu sam naglasio - V.P.) stvarno trebalo je biti kad bismo samo imali konačni broj zvjezdica u ultimativno područja prostora. Ali... ako broj zvjezdica beskrajno a manje više su ravnomjerno raspodijeljen po beskonačan prostor, zatim ovo nikada neće dogoditi, budući da ne postoji središnja točka gdje trebaju pasti. Ovi argumenti su primjer kako je lako upasti u nevolje kada se govori o beskonačnosti. U beskonačnom Svemiru, bilo koja se točka može smatrati središtem, budući da je s obje njegove strane broj zvijezda beskonačan. (Onda možete - V.P.) ... uzmite konačni sustav u kojem sve zvijezde padaju jedna na drugu, težeći središtu, i pogledajte kakve će se promjene dogoditi ako dodajete sve više i više zvijezda, raspoređenih približno ravnomjerno izvan područja ispod obzir. Koliko god zvjezdica dodali, one će uvijek težiti središtu." Stoga, kako ne bismo "upali u nevolju", moramo odabrati određeno konačno područje iz beskonačnog Svemira, osigurati da će u takvom konačnom području zvijezde pasti prema središtu tog područja, a zatim proširiti ovaj zaključak na beskonačni Svemir i proglasiti, da je postojanje takvog Svemira nemoguće. Evo primjera kako se “... na svemir kao cjelinu...” prenosi “... kao nešto apsolutno, takvo stanje... kojem... samo dio materije može biti podložan” ( F. Engels), na primjer, jedna zvijezda ili skup zvijezda. Zapravo, budući da se "u beskonačnom Svemiru svaka točka može smatrati središtem", broj takvih točaka je beskonačan. U kojem će se smjeru od ovog beskonačnog broja točaka kretati zvijezde? I još nešto: čak i ako se takva točka iznenada otkrije, tada će se beskonačno mnogo zvijezda kretati u smjeru te točke beskonačno vrijeme i kompresija cijelog beskonačnog Svemira u ovoj točki također će se dogoditi u beskonačno vrijeme , tj. nikada. Druga je stvar ako je Svemir konačan. U takvom svemiru postoji jedna jedina točka, koja je središte svemira - to je točka iz koje je počelo širenje svemira iu kojoj će se ponovno koncentrirati sva materija svemira kada njeno širenje zamijeni kompresija. . Dakle, konačni je Svemir, tj. Svemir, čije se dimenzije u svakom trenutku vremena i količina materije koncentrirane u njemu mogu izraziti nekim konačnim brojevima, osuđen je na kontrakciju. Budući da je u stanju kompresije, Svemir nikada neće moći izaći iz tog stanja bez neke vrste vanjskog utjecaja. Kako, međutim, izvan Svemira nema materije, prostora, vremena, jedini razlog za širenje Svemira može biti djelovanje izraženo riječima “Neka bude svjetlost!” Kao što je F. Engels jednom napisao: “Možemo se vrtjeti i okretati kako hoćemo, ali... .. svaki put se iznova vraćamo... prstu Božjem” (F. Engels. Anti-Dühring). Međutim, prst Božji ne može biti predmet znanstvenog proučavanja.

Zaključak

Analiza takozvanih kozmoloških paradoksa omogućuje nam da zaključimo sljedeće.

1. Svjetski prostor nije prazan, već je ispunjen nekim medijem, bilo da taj medij nazivamo eter ili fizički vakuum. Krećući se u ovom mediju, fotoni gube energiju proporcionalno prijeđenoj udaljenosti i udaljenosti koju prijeđu, zbog čega se emisija fotona pomiče u crveni dio spektra. Kao rezultat interakcije s fotonima, temperatura vakuuma ili etera raste nekoliko stupnjeva iznad apsolutne nule, uslijed čega vakuum postaje izvor sekundarnog zračenja koje odgovara njegovoj apsolutnoj temperaturi, koja se zapravo i promatra. Na frekvenciji ovog zračenja, koje je zapravo pozadinsko zračenje vakuuma, cijelo nebo ispada jednako svijetlo, kao što je pretpostavio J.F. Shezo.

2. Suprotno pretpostavci R. Clausiusa, “toplinska smrt” ne prijeti beskonačnom Svemiru, koji uključuje beskonačnu količinu materije koja se može pretvoriti u toplinu u beskonačno dugom vremenu, tj. nikada. “Toplinska smrt” prijeti konačnom svemiru koji sadrži konačnu količinu materije koja se može pretvoriti u toplinu u konačnom vremenu. Zato se postojanje konačnog Svemira pokazuje nemogućim.

3. U beskonačnom Svemiru, čije se dimenzije ne mogu izraziti nikakvim, ma koliko velikim brojem, jednoliko ispunjenom materijom gustoće različite od nule, veličina gravitacijskih sila koje djeluju u bilo kojoj točki Svemira jednaka je na nulu – to je pravi gravitacijski paradoks beskonačnog Svemira. Jednakost gravitacijskih sila nuli u bilo kojoj točki beskonačnog svemira, jednoliko ispunjenog materijom, znači da je prostor u takvom svemiru posvuda euklidski.

U konačnom svemiru, tj. u svemiru, čije se dimenzije mogu izraziti nekim, iako vrlo velikim brojevima, pokusno tijelo koje se nalazi "na rubu" svemira podložno je privlačnoj sili proporcionalnoj masi materije sadržane u njemu, kao zbog čega će ovo tijelo težiti središtu Svemira - konačni Svemir, čija je materija jednoliko raspoređena po svom ograničenom volumenu, osuđen je na kompresiju, koja nikada neće ustupiti mjesto širenju bez nekog vanjskog utjecaja.

Dakle, svi prigovori ili paradoksi za koje se vjeruje da su usmjereni protiv mogućnosti postojanja svemira beskonačnog u vremenu i prostoru zapravo su usmjereni protiv mogućnosti postojanja konačnog svemira. U stvarnosti, Svemir je beskonačan iu prostoru iu vremenu; beskonačan u smislu da se niti veličina Svemira, niti količina materije sadržane u njemu, niti njegov životni vijek ne mogu izraziti nikakvim, ma kako velikim brojevima - beskonačnost, ona je beskonačnost. Beskonačni Svemir nikada nije nastao niti kao rezultat iznenadne i neobjašnjive ekspanzije i daljnjeg razvoja nekog “predmaterijalnog” objekta, niti kao rezultat Božanskog stvaranja.

Mora se, međutim, pretpostaviti da će se gornji argumenti činiti potpuno neuvjerljivim pristašama teorije Velikog praska. Prema poznatom znanstveniku H. Alfvenu, “Što je manje znanstvenih dokaza, vjerovanje u ovaj mit postaje fanatičnije. Čini se da je u trenutnoj intelektualnoj klimi velika prednost kozmologije Velikog praska to što je uvreda zdravom razumu: credo, quia absurdum (vjerujem jer je apsurdno)” (citirano u ). Nažalost, već je neko vrijeme “fanatična vjera” u ovu ili onu teoriju postala tradicija: što se više dokaza o znanstvenoj nedosljednosti takvih teorija pojavljuje, to je vjerovanje u njihovu apsolutnu nepogrešivost sve fanatičnije.

Svojedobno je, polemizirajući sa slavnim crkvenim reformatorom Lutherom, Erazmo Rotterdamski napisao: “Erazmo Rotterdamski će ovdje, znam, sigurno neki, držeći se za uši, povikati: “Erazmo se usudio boriti s Lutherom!” Odnosno, muha sa slonom. Ako netko želi ovo pripisati mojoj maloumnosti ili neznanju, onda se s njim neću raspravljati, samo ako se maloumnici - makar i radi učenja - smiju raspravljati s onima koje je Bog dao bogatijima. Možda me moje mišljenje vara; stoga želim biti sugovornik, a ne sudac, istraživač, a ne utemeljitelj; Spreman sam učiti od svakoga tko ponudi nešto ispravnije i pouzdanije... Ako čitatelj vidi da je oprema mog eseja jednaka onoj suprotne strane, onda će i sam odvagnuti i prosuditi što je važnije: sud svih prosvijećenih ljudi..., svih sveučilišta..., ili privatno mišljenje ove ili one osobe... Znam da se u životu često događa da veći dio pobijedi najboljeg. Znam da kada istražujete istinu nikada nije loša ideja dodati svoju marljivost onome što je učinjeno prije.”

Ovim ćemo riječima zaključiti našu kratku studiju.

Izvori informacija:

1. Klimišin I.A. Relativistička astronomija. M.: Nauka, 1983.
2. Hawking S. Od velikog praska do crnih rupa. M.: Mir, 1990.
3. Novikov I.D. Evolucija svemira. M.: Nauka, 1983.
4. Ginzburg V.L. O fizici i astrofizici. Članci i govori. M.: Nauka, 1985.

Nevjerojatne činjenice

Paradoksi postoje još od vremena starih Grka. Uz pomoć logike možete brzo pronaći kobnu grešku u paradoksu koja pokazuje zašto je naizgled nemoguće moguće ili da je cijeli paradoks jednostavno izgrađen na greškama u razmišljanju.

Možete li razumjeti koji je nedostatak svakog od dolje navedenih paradoksa?

Paradoksi prostora

12. Olbersov paradoks

U astrofizici i fizičkoj kozmologiji, Olbersov paradoks je argument da je tama noćnog neba u sukobu s pretpostavkom o beskonačnom i vječnom statičkom svemiru. Ovo je jedan od dokaza za nestatičan svemir, kao što je trenutni model Velikog praska. Ovaj argument se često naziva "paradoks tamnog noćnog neba", koji kaže da će pod bilo kojim kutom od tla, linija pogleda završiti kada dosegne zvijezdu.

Da bismo ovo razumjeli, usporedit ćemo paradoks s osobom koja se nalazi u šumi među bijelim drvećem. Ako, s bilo koje točke gledišta, vidokrug završava na vrhovima drveća, vidi li osoba i dalje samo bijelo? Ovo opovrgava tamu noćnog neba i mnoge ljude tjera da se zapitaju zašto na noćnom nebu ne vidimo samo svjetlost zvijezda.

Paradoks je da ako stvorenje može izvršiti bilo koju radnju, onda može ograničiti svoju sposobnost da ih izvrši, dakle, ne može izvršiti sve radnje, ali s druge strane, ako ne može ograničiti svoje radnje, onda je to ono što ne mogu.

Čini se da to implicira da sposobnost svemoćnog bića da samo sebe ograniči nužno znači da ono samo sebe ograničava. Ovaj paradoks često se formulira u terminologiji abrahamskih religija, iako to nije uvjet.

Jedna verzija paradoksa svemoći je takozvani paradoks kamena: može li svemoćno biće stvoriti toliko težak kamen da ga ni on ne bi mogao podići? Ako je to istina, onda stvorenje prestaje biti svemoćno, a ako nije, onda stvorenje nije bilo svemoćno od početka.

Odgovor na paradoks je sljedeći: posjedovanje slabosti, kao što je nemogućnost podizanja teškog kamena, ne spada u kategoriju svemoći, iako definicija svemoći podrazumijeva nepostojanje slabosti.

10. Paradoks Soritesa

Paradoks je sljedeći: razmislite o hrpi pijeska iz koje se postupno uklanjaju zrnca pijeska. Možete konstruirati obrazloženje koristeći izjave:

1 000 000 zrnaca pijeska je hrpa pijeska

Hrpa pijeska minus jedno zrno pijeska i dalje je hrpa pijeska.

Ako nastavite s drugom radnjom bez zaustavljanja, to će u konačnici dovesti do činjenice da će se hrpa sastojati od jednog zrna pijeska. Na prvi pogled, postoji nekoliko načina da se izbjegne ovaj zaključak. Možete prigovoriti prvoj premisi tako što ćete reći da milijun zrna pijeska nije hrpa. Ali umjesto 1.000.000 može postojati bilo koji drugi veliki broj, a druga tvrdnja bit će točna za bilo koji broj s bilo kojim brojem nula.

Dakle, odgovor bi trebao izravno zanijekati postojanje takvih stvari kao što su hrpe. Štoviše, netko bi mogao prigovoriti drugoj premisi tvrdeći da to nije točno za sve "zbirke zrna" i da uklanjanje jednog zrna ili zrna pijeska još uvijek ostavlja hrpu hrpa. Ili može izjaviti da se hrpa pijeska može sastojati od jednog zrna pijeska.

9. Paradoks zanimljivih brojeva

Tvrdnja: ne postoji nezanimljiv prirodni broj.

Dokaz kontradikcijom: pretpostavimo da imamo neprazan skup prirodnih brojeva koji su nezanimljivi. Zbog svojstava prirodnih brojeva, popis nezanimljivih brojeva sigurno će imati najmanji broj.

Budući da je najmanji broj u skupu, mogao bi se definirati kao zanimljiv u ovom skupu nezanimljivih brojeva. No kako su u početku svi brojevi u skupu bili definirani kao nezanimljivi, došli smo do kontradikcije, budući da najmanji broj ne može biti i zanimljiv i nezanimljiv u isto vrijeme. Stoga skupovi nezanimljivih brojeva moraju biti prazni, što dokazuje da ne postoje nezanimljivi brojevi.

8. Paradoks leteće strijele

Ovaj paradoks sugerira da da bi došlo do kretanja, objekt mora promijeniti položaj koji zauzima. Primjer je kretanje strelice. U bilo kojem trenutku leteća strijela ostaje nepomična, jer miruje, a budući da miruje u bilo kojem trenutku vremena, to znači da je uvijek nepomična.

Odnosno, ovaj paradoks, koji je iznio Zenon još u 6. stoljeću, govori o odsutnosti kretanja kao takvog, na temelju činjenice da tijelo koje se kreće mora stići do polovice prije nego što završi kretanje. Ali budući da je nepomičan u svakom trenutku vremena, ne može dosegnuti polovicu. Ovaj paradoks je također poznat kao Fletcherov paradoks.

Vrijedno je napomenuti da ako su prethodni paradoksi govorili o prostoru, onda je sljedeća aporija o dijeljenju vremena ne na segmente, već na točke.

Vremenski paradoks

7. Aporija "Ahil i kornjača"

Prije nego što objasnimo o čemu se radi u "Ahileju i kornjači", važno je napomenuti da je ova izjava aporija, a ne paradoks. Aporija je logički ispravna situacija, ali izmišljena, koja ne može postojati u stvarnosti.

Paradoks je pak situacija koja može postojati u stvarnosti, ali nema logično objašnjenje.

Tako u ovoj aporiji Ahilej trči za kornjačom, prethodno joj davši prednost od 30 metara. Ako pretpostavimo da je svaki od trkača počeo trčati određenom konstantnom brzinom (jedan vrlo brzo, drugi vrlo sporo), tada će Ahilej nakon nekog vremena, nakon što je pretrčao 30 metara, doći do točke s koje se kornjača pomaknula. Tijekom tog vremena, kornjača će "trčati" mnogo manje, recimo, 1 metar.

Zatim će Ahilu trebati još neko vrijeme da prijeđe tu udaljenost, tijekom koje će se kornjača pomaknuti još dalje. Došavši do treće točke gdje je kornjača posjetila, Ahilej će krenuti dalje, ali je ipak neće sustići. Na ovaj način, kad god Ahilej stigne do kornjače, ona će i dalje biti ispred.

Dakle, budući da postoji beskonačan broj točaka do kojih Ahilej mora doći, a koje je kornjača već posjetila, on nikada neće moći sustići kornjaču. Naravno, logika nam govori da Ahil može sustići kornjaču, zbog čega je ovo aporija.

Problem s ovom aporijom je taj što je u fizičkoj stvarnosti nemoguće beskonačno prelaziti točke - kako možete doći od jedne točke beskonačnosti do druge bez prelaska beskonačnosti točaka? Ne možete, odnosno nemoguće je.

Ali u matematici to nije slučaj. Ova aporija nam pokazuje kako matematika može nešto dokazati, ali zapravo ne funkcionira. Dakle, problem s ovom aporijom je što primjenjuje matematička pravila na nematematičke situacije, što je čini neprovedivom.

6. Paradoks Buridanovog magarca

Ovo je figurativan opis ljudske neodlučnosti. Riječ je o paradoksalnoj situaciji u kojoj će magarac, smješten između dva plasta sijena potpuno iste veličine i kvalitete, umrijeti od gladi jer neće moći donijeti racionalnu odluku i početi jesti.

Paradoks je dobio ime po francuskom filozofu iz 14. stoljeća Jeanu Buridanu, međutim, on nije autor paradoksa. Poznato je to još od vremena Aristotela, koji u jednom svom djelu govori o čovjeku koji je bio gladan i žedan, ali kako su oba osjećaja bila podjednako jaka, a čovjek se nalazio između hrane i pića, nije mogao birati.

Buridan, pak, nikada nije govorio o tom problemu, već je postavljao pitanja o moralnom determinizmu, koji je implicirao da se čovjek, suočen s problemom izbora, svakako mora opredijeliti prema većem dobru, ali je Buridan dopuštao mogućnost usporavanja izbora u kako bi se procijenile sve moguće koristi. Kasnije su drugi pisci zauzeli satiričan pristup tom gledištu, govoreći o magarcu koji bi, suočen s dva ista plasta sijena, gladovao dok bi donosio odluku.

5. Paradoks neočekivanog izvršenja

Sudac kaže osuđeniku da će biti obješen u podne jednog radnog dana sljedećeg tjedna, ali će dan pogubljenja biti iznenađenje za zatvorenika. Neće znati točan datum dok krvnik točno u podne ne dođe u njegovu ćeliju. Nakon malo razmišljanja zločinac dolazi do zaključka da može izbjeći pogubljenje.

Njegovo razmišljanje može se podijeliti u nekoliko dijelova. Počinje s činjenicom da ne može biti obješen u petak, jer ako ne bude obješen u četvrtak, petak više neće biti iznenađenje. Tako je isključio petak. Ali onda, kako je petak već bio precrtan s popisa, zaključio je da ne može biti obješen u četvrtak, jer da nije obješen u srijedu, onda ni četvrtak ne bi bio iznenađenje.

Rezonirajući na sličan način, uzastopno je isključio sve preostale dane u tjednu. Radostan odlazi u krevet s uvjerenjem da do ovrhe uopće neće doći. Sljedećeg tjedna, u srijedu u podne, krvnik je došao u njegovu ćeliju, pa je, uza sve svoje rezoniranje, bio krajnje iznenađen. Sve što je sudac rekao obistinilo se.

4. Paradoks brijača

Pretpostavimo da postoji grad s jednim muškim brijačem i da svaki muškarac u gradu brije glavu, neki sami, neki uz pomoć brijača. Čini se razumnim pretpostaviti da proces podliježe sljedećem pravilu: brijač brije sve muškarce i samo one koji se sami ne briju.

Prema ovom scenariju, možemo postaviti sljedeće pitanje: Brije li se brijač sam? Međutim, postavljajući ovo pitanje, shvaćamo da je nemoguće točno odgovoriti:

Ako se brijač sam ne brije, mora se pridržavati pravila i sam se obrijati;

Ako se sam brije, onda se po istim pravilima ne bi trebao sam brijati.

Ovaj paradoks proizlazi iz izjave u kojoj je Epimenid, suprotno općem vjerovanju na Kreti, sugerirao da je Zeus bio besmrtan, kao u sljedećoj pjesmi:

Stvorili su ti grobnicu, visoki sveče

Krećani, vječni lažljivci, zle zvijeri, robovi trbuha!

Ali ti nisi mrtav: ti si živ i uvijek ćeš biti živ,

Jer ti živiš u nama, a mi postojimo.

Međutim, nije shvatio da nazivajući sve Krećane lažljivcima, nesvjesno sebe naziva lažovom, iako je "implicirao" da su svi Krećani osim njega bili. Dakle, ako vjerujemo njegovoj izjavi, a svi Krećani su zapravo lažljivci, on je također lažac, a ako je lažac, onda svi Krećani govore istinu. Dakle, ako svi Krećani govore istinu, onda je i on, što znači, na temelju njegovog stiha, da su svi Krećani lažljivci. Tako se lanac razmišljanja vraća na početak.

2. Evatlov paradoks

Ovo je vrlo stari problem u logici, koji potječe iz antičke Grčke. Kažu da je slavni sofist Protagora uzeo Euatla da ga podučava, a on je jasno shvatio da će učenik moći platiti učitelja tek nakon što dobije svoj prvi slučaj na sudu.

Neki stručnjaci tvrde da je Protagora tražio novac za školarinu odmah nakon što je Euathlus završio studij, drugi kažu da je Protagora čekao neko vrijeme dok nije postalo očito da se student uopće ne trudi pronaći klijente, a treći Sigurni smo da se Evatl jako trudio , ali nikada nije našao nijednog klijenta. U svakom slučaju, Protagora je odlučio tužiti Euathla da vrati dug.

Protagora je tvrdio da će mu biti isplaćen novac ako dobije slučaj. Da je Euathlus dobio spor, onda bi Protagora ipak trebao dobiti svoj novac prema izvornom dogovoru, jer bi to bio prvi Euathlusov dobiveni slučaj.

Euathlus je, međutim, inzistirao da, ako pobijedi, sudskom odlukom neće morati platiti Protagori. Ako, s druge strane, Protagora pobijedi, tada Euathlus gubi svoj prvi slučaj, pa stoga ne mora ništa platiti. Dakle, koji je čovjek u pravu?

1. Paradoks više sile

Paradoks više sile je klasični paradoks formuliran kao "što se događa kada se neodoljiva sila susretne s nepokretnim objektom?" Paradoks treba shvatiti kao logičku vježbu, a ne kao postuliranje moguće stvarnosti.

Prema suvremenim znanstvenim shvaćanjima, nijedna sila nije potpuno neodoljiva, te ne postoje i ne mogu postojati potpuno nepokretni objekti, budući da će čak i mala sila uzrokovati lagano ubrzanje tijela bilo koje mase. Stacionarno tijelo mora imati beskonačnu inerciju, a time i beskonačnu masu. Takav objekt će se smanjiti pod vlastitom gravitacijom. Neodoljiva sila zahtijevala bi beskonačnu energiju, koja ne postoji u konačnom svemiru.

U kozmologiji je pitanje konačnosti ili beskonačnosti svemira od velike važnosti:

ako je Svemir konačan, tada, kao što je Friedman pokazao, ne može biti u stacionarnom stanju i mora se širiti ili skupljati;

ako je Svemir beskonačan, tada sve pretpostavke o njegovom sažimanju ili širenju gube svaki smisao.

Poznato je da su takozvani kozmološki paradoksi izneseni kao prigovori mogućnosti postojanja beskonačnog Svemira, beskonačnog u smislu da ni njegova veličina, ni vrijeme postojanja, ni masa materije sadržane u njemu može se izraziti bilo kojim, ma koliko velikim, brojem. Pogledajmo koliko su se ovi prigovori pokazali opravdanima.

Kozmološki paradoksi TAU su suština i istraživanje

Poznato je da su glavni prigovori mogućnosti postojanja Svemira beskonačnog u vremenu i prostoru sljedeći.

1. VlV 1744. godine Švicarski astronom J. F. Chezot prvi je posumnjao u ispravnost ideje o beskonačnom svemiru: ako je broj zvijezda u svemiru beskonačan, zašto onda cijelo nebo ne svjetluca kao površina jedne zvijezde ? Zašto je nebo tamno? Zašto su zvijezde odvojene tamnim prostorom? Vjeruje se da je isti prigovor modelu beskonačnog svemira iznio njemački filozof G. Olbers 1823. godine. Albersov protuargument bio je da bi svjetlost koja nam dolazi od dalekih zvijezda trebala biti prigušena zbog apsorpcije u materiji na svom putu. Ali u ovom slučaju, sama bi se tvar trebala zagrijati i sjajiti, poput zvijezda." . Međutim, to je zapravo tako! Prema modernim idejama, vakuum nije "neka ekstra-stvar", već je "ekstra-stvar", koja ima vrlo stvarna fizička svojstva. Zašto onda ne pretpostaviti da svjetlost stupa u interakciju s ovom "stvari" na takav način da svaki foton svjetlosti, kada se kreće u toj "stvari", gubi energiju proporcionalno udaljenosti koju prijeđe, uslijed čega se zračenje fotona pomiče na crveni dio spektra. Naravno, apsorpciju energije fotona vakuumom prati povećanje temperature vakuuma, zbog čega vakuum postaje izvor sekundarnog zračenja, koje se može nazvati pozadinskim zračenjem. Kada udaljenost od Zemlje do emitirajućeg objekta tAU, zvijezde, galaksije tAU, dosegne određenu graničnu vrijednost, zračenje tog objekta dobiva tako veliki crveni pomak da se stapa s pozadinskim zračenjem vakuuma. Dakle, iako je broj zvijezda u beskonačnom Svemiru beskonačan, broj zvijezda promatranih sa Zemlje, i općenito s bilo koje točke u Svemiru, naravno, u bilo kojoj točki svemira promatrač sebe vidi kao u središtu. Svemira, iz kojeg se promatra određeni ograničeni broj zvijezda (galaksija). U isto vrijeme, na frekvenciji pozadinskog zračenja, cijelo nebo svjetluca poput površine jedne zvijezde, što se i promatra.

2. Godine 1850 Njemački fizičar R. Clausius Vl.. došao je do zaključka da u prirodi toplina prelazi s toplog tijela na hladno.. stanje Svemira mora se sve više mijenjati u određenom smjeru.. Ove ideje razvio je engleski fizičar William. Thomsona, prema kojem su svi fizikalni procesi u svemiru popraćeni pretvorbom svjetlosne energije u toplinsku." Posljedično, Svemiru prijeti “toplinska smrt” pa je beskonačno postojanje Svemira u vremenu nemoguće. U stvarnosti to nije tako. Prema suvremenim konceptima, materija se pretvara u "svjetlosnu energiju" i "toplinu" kao rezultat termonuklearnih procesa koji se odvijaju u zvijezdama. “Termička smrt” nastupit će čim sva materija Svemira “izgori” u termonuklearnim reakcijama. Očigledno je da su u beskonačnom Svemiru i zalihe materije beskonačne, stoga sva materija Svemira “sagorijeva” beskonačno dugo. "Toplinska smrt" prijeti konačnom Svemiru, budući da su rezerve materije u njemu ograničene. Međutim, čak ni u slučaju konačnog Svemira, njegova “toplinska smrt” nije obavezna. Newton je također rekao nešto poput ovoga: "Priroda voli transformacije." Zašto ne bi postojale neke u nizu različitih transformacija u kojima se materija pretvara u svjetlost, a svjetlost u materiju?” Trenutno su takve transformacije dobro poznate: s jedne strane, materija se pretvara u svjetlost kao rezultat termonuklearnih reakcija, s druge strane, fotoni, tj. svjetlost se pod određenim uvjetima pretvara u dvije potpuno materijalne čestice - elektron i pozitron. Dakle, u prirodi postoji kruženje materije i energije, što isključuje “toplinsku smrt” u Svemiru.

3. Godine 1895. god Njemački astronom H. Seliger Vl. došao je do zaključka da je ideja o beskonačnom prostoru ispunjenom materijom konačne gustoće nespojiva s Newtonovim zakonom gravitacije. Ako u beskonačnom prostoru gustoća materije nije infinitezimalna, ali se svake dvije čestice, prema Newtonovom zakonu, međusobno privlače, tada bi gravitacijska sila koja djeluje na bilo koje tijelo bila beskonačno velika, a pod njezinim utjecajem tijela bi dobila beskonačno veliko ubrzanje.

Kao što je objasnio, na primjer, I.D. Novikov u, bit gravitacijskog paradoksa je sljedeća. Pretpostavimo da je Svemir u prosjeku ravnomjerno ispunjen nebeskim tijelima, tako da je prosječna gustoća materije u vrlo velikim volumenima prostora ista. Pokušajmo izračunati, u skladu s Newtonovim zakonom, koja gravitacijska sila koju uzrokuje sva beskonačna materija Svemira djeluje na tijelo (na primjer, galaksiju) postavljeno na proizvoljnoj točki u svemiru. Pretpostavimo prvo da je Svemir prazan. Postavimo probno tijelo A u proizvoljnu točku u prostoru. Okružimo to tijelo supstancom gustoće koja ispunjava loptu radijusa R tako da tijelo A bude u središtu lopte. Jasno je i bez ikakvih proračuna da se, zbog simetrije, gravitacija svih čestica materije lopte u njenom središtu međusobno uravnotežuje, a rezultirajuća sila je nula, tj. na tijelo A ne djeluje sila. Sada ćemo lopti dodavati sve više sfernih slojeva materije iste gustoće.. sferni slojevi materije ne stvaraju gravitacijske sile u unutarnjoj šupljini i dodavanje tih slojeva ne mijenja ništa, tj. kao i prije, rezultantna gravitacijska sila za A je nula. Nastavljajući proces dodavanja slojeva, u konačnici dolazimo do beskonačnog Svemira, ravnomjerno ispunjenog materijom, u kojem je rezultirajuća gravitacijska sila koja djeluje na A jednaka nuli.

Međutim, obrazloženje se može izvesti i drugačije. Uzmimo opet homogenu loptu radijusa R u praznom Svemiru. Postavimo svoje tijelo ne u središte ove lopte s istom gustoćom materije kao prije, već na njezin rub. Sada će gravitacijska sila koja djeluje na tijelo A biti jednaka prema Newtonovom zakonu

gdje je M masa lopte; m je masa ispitnog tijela A.

Sada ćemo lopti dodati kuglaste slojeve materije. Nakon što se ovoj lopti doda kuglasta ljuska, ona neće dodati nikakve gravitacijske sile unutar sebe. Prema tome, gravitacijska sila koja djeluje na tijelo A neće se promijeniti i još uvijek je jednaka F.

Nastavimo proces zbrajanja sfernih ljuski materije iste gustoće. F sila ostaje nepromijenjena. U granici opet dobivamo Svemir ispunjen homogenom materijom iste gustoće. Međutim, sada na tijelo A djeluje sila F. Očito je, ovisno o izboru početne kuglice, moguće dobiti silu F nakon prijelaza u Svemir jednoliko ispunjen materijom. Ova dvosmislenost naziva se gravitacijski paradoks... Newtonova teorija ne omogućuje jednoznačno izračunavanje gravitacijskih sila u beskonačnom Svemiru bez dodatnih pretpostavki. Samo nam Einsteinova teorija omogućuje izračunavanje tih sila bez ikakvih proturječja.”

Proturječja, međutim, odmah nestaju ako se sjetimo da beskonačni Svemir TAU nije isto što i vrlo velik:

u beskonačnom Svemiru, koliko god slojeva materije dodali lopti, beskonačno velika količina materije ostaje izvan nje;

u beskonačnom svemiru, lopta bilo kojeg polumjera, ma koliko velikog, s ispitnim tijelom na svojoj površini uvijek može biti okružena kuglom još većeg polumjera na način da i lopta i pokusno tijelo na njezinoj površini bit će unutar ove nove sfere ispunjene materijom iste gustoće kao unutar lopte; u tom će slučaju veličina gravitacijskih sila koje djeluju na ispitno tijelo sa strane lopte biti jednaka nuli.

Dakle, bez obzira koliko povećali radijus lopte i bez obzira koliko slojeva materije dodali, u beskonačnom svemiru ravnomjerno ispunjenom materijom, veličina gravitacijskih sila koje djeluju na probno tijelo uvijek će biti jednaka nuli . Drugim riječima, veličina gravitacijskih sila koje stvara sva materija u Svemiru jednaka je nuli u bilo kojoj točki. Međutim, ako nema tvari izvan kugle na čijoj površini leži ispitno tijelo, tj. ako je sva tvar svemira koncentrirana unutar te lopte, tada na pokusno tijelo koje leži na površini tog tijela djeluje gravitacijska sila proporcionalna masi materije sadržane u lopti. Pod utjecajem te sile, pokusno tijelo, i općenito svi vanjski slojevi tvari kugle, bit će privučeni svom središtu - kugla konačnih dimenzija, jednoliko ispunjena materijom, neizbježno će se stisnuti pod utjecajem gravitacijske sile. snage. Ovaj zaključak proizlazi i iz Newtonovog zakona univerzalne gravitacije i iz Einsteinove opće teorije relativnosti: Svemir konačnih dimenzija ne može postojati, budući da se pod utjecajem gravitacijskih sila njegova materija mora neprekidno stezati prema središtu Svemira.

VlNewton je shvatio da bi se, prema njegovoj teoriji gravitacije, zvijezde trebale privlačiti jedna drugu i stoga, čini se.. trebale bi pasti jedna na drugu, približavajući se u nekoj točki.. Newton je rekao da je to tako (u nastavku je naglašeno me tAU V.P .) doista bi morao biti slučaj da imamo samo konačan broj zvijezda u konačnom području svemira. Ali.. ako je broj zvijezda beskonačan i one su više-manje ravnomjerno raspoređene u beskonačnom prostoru, onda se to nikada neće dogoditi, jer ne postoji središnja točka gdje bi trebale pasti. Ovo razmišljanje je primjer kako je lako upasti u nevolje kada se govori o beskonačnosti. U beskonačnom Svemiru, bilo koja se točka može smatrati središtem, budući da je s obje njegove strane broj zvijezda beskonačan. (Tada možete tAU V.P.) .. uzmite konačni sustav u kojem sve zvijezde padaju jedna na drugu, težeći središtu, i vidite koje će se promjene dogoditi ako dodajete sve više i više zvijezda, raspoređenih približno ravnomjerno izvan razmatranog područja . Koliko god zvjezdica dodali, one će uvijek težiti središtu." Stoga, kako ne bismo upali u nevolju, moramo odabrati određeno konačno područje iz beskonačnog Svemira, osigurati da će u takvom konačnom području zvijezde pasti prema središtu tog područja, a zatim proširiti ovaj zaključak na beskonačni Svemir i proglasiti da je postojanje takvog Svemira nemoguće. Evo primjera kako se Vl.. prenosi na svemir kao cjelinu..B" kao nešto apsolutno, takvo stanje.. kojemu.. može biti podložan samo dio materijeB" (F. Engels. Anti- Dühring), na primjer, jedna zvijezda ili skup zvijezda. Zapravo, budući da se u beskonačnom Svemiru svaka točka može smatrati središtem, broj takvih točaka je beskonačan. U kojem će se smjeru od ovog beskonačnog broja točaka kretati zvijezde? I još nešto: čak i ako se takva točka iznenada otkrije, tada će se beskonačno mnogo zvijezda kretati u smjeru te točke beskonačno vrijeme i kompresija cijelog beskonačnog Svemira u ovoj točki također će se dogoditi u beskonačno vrijeme , tj. nikada. Druga je stvar ako je Svemir konačan. U takvom svemiru postoji jedna jedina točka, koja je središte svemira - to je točka iz koje je počelo širenje svemira iu kojoj će se ponovno koncentrirati sva materija svemira kada njeno širenje zamijeni kompresija. . Dakle, konačni je Svemir, tj. Svemir, čije se dimenzije u svakom trenutku vremena i količina materije koncentrirane u njemu mogu izraziti nekim konačnim brojevima, osuđen je na kontrakciju. Budući da je u stanju kompresije, Svemir nikada neće moći izaći iz tog stanja bez neke vrste vanjskog utjecaja. Budući, međutim, nema materije, nema prostora, nema vremena izvan Svemira, jedini razlog za širenje Svemira može biti djelovanje izraženo riječima VlDa će biti svjetlost!B.” Kao što je F. Engels jednom napisao: “Možemo se vrtjeti i okretati kako hoćemo, ali... svaki put se iznova vraćamo... prstu Božjem” (F. Engels. Anti-Dühring). Međutim, prst Božji ne može biti predmet znanstvenog proučavanja.

Zaključak

Analiza takozvanih kozmoloških paradoksa omogućuje nam da zaključimo sljedeće.

1. Svjetski prostor nije prazan, već je ispunjen nekim medijem, bilo da taj medij nazivamo eter ili fizički vakuum. Krećući se u ovom mediju, fotoni gube energiju proporcionalno prijeđenoj udaljenosti i udaljenosti koju prijeđu, zbog čega se emisija fotona pomiče u crveni dio spektra. Kao rezultat interakcije s fotonima, temperatura vakuuma ili etera raste nekoliko stupnjeva iznad apsolutne nule, uslijed čega vakuum postaje izvor sekundarnog zračenja koje odgovara njegovoj apsolutnoj temperaturi, koja se zapravo i promatra. Na frekvenciji ovog zračenja, koje je zapravo pozadinsko zračenje vakuuma, cijelo nebo ispada jednako svijetlo, kao što je pretpostavio J.F. Chaizeau.

2. Suprotno pretpostavci R. Clausiusa, “toplinska smrt” ne prijeti beskonačnom Svemiru, koji uključuje beskonačnu količinu materije koja se može pretvoriti u toplinu u beskonačno dugom vremenu, tj. nikada. “Toplinska smrt” prijeti konačnom svemiru koji sadrži konačnu količinu materije koja se može pretvoriti u toplinu u konačnom vremenu. Zato se postojanje konačnog Svemira pokazuje nemogućim.

3. U beskonačnom Svemiru, čije se dimenzije ne mogu izraziti nikakvim, ma koliko velikim brojem, jednoliko ispunjenom materijom gustoće različite od nule, veličina gravitacijskih sila koje djeluju u bilo kojoj točki Svemira jednaka je na nulu – to je pravi gravitacijski paradoks beskonačnog Svemira. Jednakost gravitacijskih sila nuli u bilo kojoj točki beskonačnog svemira, jednoliko ispunjenog materijom, znači da je prostor u takvom svemiru posvuda euklidski.

U konačnom svemiru, tj. u svemiru, čije se dimenzije mogu izraziti nekim, iako vrlo velikim brojevima, pokusno tijelo koje se nalazi na rubu svemira podložno je privlačnoj sili proporcionalnoj masi tvari sadržane u njemu, kao rezultat koje će to tijelo težiti središtu Svemira - konačno Svemir, čija je materija ravnomjerno raspoređena po svom ograničenom volumenu, osuđen je na kompresiju, koja nikada neće ustupiti mjesto širenju bez nekog vanjskog utjecaja.

Dakle, svi prigovori ili paradoksi za koje se vjeruje da su usmjereni protiv mogućnosti postojanja svemira beskonačnog u vremenu i prostoru zapravo su usmjereni protiv mogućnosti postojanja konačnog svemira. U stvarnosti, Svemir je beskonačan iu prostoru iu vremenu; beskonačan u smislu da se niti veličina Svemira, niti količina materije sadržane u njemu, niti vrijeme njegovog života ne mogu izraziti nikakvim, ma koliko velikim, brojevima - beskonačnost, ona je beskonačnost. Beskonačni Svemir nikada nije nastao kao rezultat naglog i neobjašnjivog širenja i daljnjeg razvoja nekog “Materijalnog” objekta, niti kao rezultat Božanskog stvaranja.

Mora se, međutim, pretpostaviti da će se gornji argumenti činiti potpuno neuvjerljivim pristašama teorije Velikog praska. Prema poznatom znanstveniku H. Alvenu Vl, što je manje znanstvenih dokaza, to je vjera u ovaj mit fanatičnija. Čini se da je u sadašnjoj intelektualnoj klimi velika prednost kozmologije Velikog praska to što je uvreda zdravom razumu: credo, quia absurdum (citirano u ). Nažalost, već neko vrijeme fanatično vjerovanje u jednu ili drugu teoriju postalo je tradicija: što se više dokaza o znanstvenoj nedosljednosti takvih teorija pojavljuje, to je vjerovanje u njihovu apsolutnu nepogrešivost sve fanatičnije.

Svojedobno je, polemizirajući sa slavnim crkvenim reformatorom Lutherom, Erazmo Rotterdamski napisao: “Ovdje će, znam, neki, držeći se za uši, sigurno povikati: “Erazmo se usudio boriti s Lutherom!” To jest, muha sa slonom . Ako neko želi ovo pripisati mojoj maloumnosti ili neznanju, onda se s njim neću raspravljati, samo ako se maloumnici, makar i radi učenja, smiju raspravljati s onima koje je Bog bogatijima dao. .Možda me moje mišljenje vara; stoga želim biti sugovornik, a ne sudac, istraživač, a ne utemeljitelj; Spreman sam učiti od svakoga tko ponudi nešto ispravnije i pouzdanije.. Ako čitatelj vidi da je oprema mog eseja jednaka onoj suprotne strane, onda će i sam odvagnuti i prosuditi što je važnije: sud o svi prosvijećeni ljudi..., sva sveučilišta..., ili privatno mišljenje ove ili one osobe... Znam da se u životu često događa da veći dio pobijedi najboljeg. Znam da kada istražujete istinu, nikada nije loša ideja dodati svoju marljivost onome što je već učinjeno.”

Ovim ćemo riječima zaključiti našu kratku studiju.

Klimišin I.A. Relativistička astronomija. M.: Nauka, 1983.

Hawking S. Od velikog praska do crnih rupa. M.: Mir, 1990.

Novikov I.D. Evolucija svemira. M.: Nauka, 1983.

Ginzburg V.L. O fizici i astrofizici. Članci i govori. M.: Nauka, 1985.

Gledaju to zajedno.

Kozmološki paradoksi svemira

Kozmološki paradoksi— poteškoće (kontradikcije) koje se javljaju pri proširenju zakona fizike na cijeli Svemir ili na njegova dovoljno velika područja. Klasična slika svijeta 19. stoljeća pokazala se dosta ranjivom na polju kozmologije Svemira, zbog potrebe da se objasne 3 paradoksa: fotometrijski, termodinamički i gravitacijski. Pozvani ste da objasnite ove paradokse sa stajališta moderne znanosti.

Fotometrijski paradoks (J. Chezo, 1744.; G. Olbers, 1823.) svodila se na objašnjenje pitanja “Zašto je noću mračno?”
Ako je Svemir beskonačan, onda u njemu ima bezbroj zvijezda. S relativno ravnomjernom raspodjelom zvijezda u prostoru, broj zvijezda koje se nalaze na određenoj udaljenosti raste proporcionalno kvadratu udaljenosti do njih. Budući da sjaj zvijezde opada proporcionalno kvadratu udaljenosti do nje, slabljenje općeg svjetla zvijezda zbog njihove udaljenosti trebalo bi točno nadoknaditi povećanjem broja zvijezda, te bi cijela nebeska sfera trebala svijetle ravnomjerno i jarko. Ova kontradikcija s onim što se opaža u stvarnosti naziva se fotometrijski paradoks.
Ovaj paradoks prvi je u cijelosti formulirao švicarski astronom Jean-Philippe Louis de Chaizeau (1718.-1751.) 1744. godine, iako su slične misli ranije iznijeli i drugi znanstvenici, posebice Johannes Kepler, Otto von Guericke i Edmund Halley. Fotometrijski paradoks ponekad se naziva Olbersov paradoks, po astronomu koji je skrenuo pažnju na njega u 19. stoljeću.
Ispravno objašnjenje fotometrijskog paradoksa predložio je slavni američki pisac Edgar Allan Poe u kozmološkoj pjesmi “Eureka” (1848.); detaljnu matematičku obradu ovog rješenja dao je William Thomson (Lord Kelvin) 1901. godine. Temelji se na konačnoj starosti Svemira. Budući da (prema suvremenim podacima) prije više od 13 milijardi godina u Svemiru nije bilo galaksija i kvazara, najudaljenije zvijezde koje možemo promatrati nalaze se na udaljenostima od 13 milijardi svjetlosnih godina. godine. Ovo eliminira glavnu premisu fotometrijskog paradoksa - da se zvijezde nalaze na bilo kojoj udaljenosti od nas, koliko god velike bile. Svemir, promatran na velikim udaljenostima, toliko je mlad da se u njemu još nisu formirale zvijezde. Imajte na umu da to ni na koji način ne proturječi kozmološkom principu iz kojeg proizlazi bezgraničnost Svemira: nije Svemir ograničen, već samo onaj njegov dio gdje su se prve zvijezde uspjele roditi tijekom dolaska svjetlosti nama.
Crveni pomak galaksija također daje neki (znatno manji) doprinos smanjenju svjetline noćnog neba. Doista, udaljene galaksije imaju (1+ z) veća valna duljina zračenja od galaksija na malim udaljenostima. Ali valna duljina je povezana s energijom svjetlosti prema formuli ε= hc/λ. Dakle, energija fotona koje primamo iz dalekih galaksija je (1+ z) puta manje. Nadalje, ako iz galaksije s crvenim pomakom z dva fotona se emitiraju s vremenskim intervalom δ t, tada će interval između prijema ova dva fotona na Zemlji biti drugi (1+ z) puta veći, dakle, intenzitet primljene svjetlosti je isto toliko puta manji. Kao rezultat dobivamo da je ukupna energija koja nam dolazi iz dalekih galaksija (1+ z)² puta manje nego da se ova galaksija nije udaljila od nas zbog kozmološke ekspanzije.

Termodinamički paradoks (Clausius, 1850), povezuje se s kontradikcijom drugog zakona termodinamike i koncepta vječnosti Svemira. Prema ireverzibilnosti toplinskih procesa, sva tijela u Svemiru teže toplinskoj ravnoteži. Ako Svemir postoji beskonačno dugo, zašto onda još nije nastupila toplinska ravnoteža u prirodi i zašto toplinski procesi još uvijek traju?

Gravitacijski paradoks

Mentalno odaberite sferu radijusa R 0 tako da su ćelije nehomogenosti u raspodjeli materije unutar sfere beznačajne, a prosječna gustoća jednaka prosječnoj gustoći Svemira r. Neka se na površini kugle nalazi tijelo mase m, na primjer, Galaxy. Prema Gaussovoj teoremi o centralno simetričnom polju, gravitacijska sila tvari mase M, zatvoren unutar kugle, djelovat će na tijelo kao da je sva materija koncentrirana u jednoj točki koja se nalazi u središtu kugle. U isto vrijeme, ostatak materije Svemira ne daje nikakav doprinos ovoj sili.

Izrazimo masu kroz prosječnu gustoću r: . Neka tada - ubrzanje slobodnog pada tijela u središte sfere ovisi samo o polumjeru sfere. R 0 . Budući da su polumjer sfere i položaj središta sfere odabrani proizvoljno, javlja se nesigurnost u djelovanju sile na ispitnu masu m i smjer njegovog kretanja.

(Neumann-Seligerov paradoks, nazvan po njemačkim znanstvenicima K. Neumannu i H. Zeligeru, 1895.) temelji se na odredbama beskonačnosti, homogenosti i izotropnosti Svemira, ima manje očit karakter i sastoji se u činjenici da Newtonov zakon univerzalna gravitacija ne daje nikakav razuman odgovor na pitanje o gravitacijskom polju koje stvara beskonačni sustav masa (osim ako ne napravimo vrlo posebne pretpostavke o prirodi prostorne raspodjele tih masa). Za kozmološka mjerila odgovor daje teorija A. Einsteina, u kojoj je zakon univerzalne gravitacije pročišćen za slučaj vrlo jakih gravitacijskih polja.