Фотометрический парадокс

Космологические парадоксы - это, прежде всего, физические парадоксы, явные противоречия общепринятых законов физики при рассмотрении их во Вселенском масштабе. Одним из наиболее известных парадоксов в физике и космологии является так называемый Фотометрический парадокс. Давайте разберемся, в чем же он заключается.

Посмотрите на звездное небо и подумайте, насколько велика Вселенная. Для большинства из нас, кто придерживается современной научной парадигмы, Вселенная не имеет границ, она бесконечна. В бесконечной Вселенной существует бесконечное количество звезд. То есть другими словами, можно сказать, что наша Вселенная равномерно заполнена звездами. Так почему же тогда небо над головой темное, хотя если принять равномерность заполнения Вселенной звездами, оно должно светиться?

Именно на это обратил внимание в 1826 году немецкий астроном Генрих Ольберс. Ученый предположил, что если существует бесконечное число звезд, то мы невольно будет каждый раз «упираться взглядом» в одну из них. Яркость звезды можно рассчитать как отношение потока энергии к телесному углу. Поток энергии и телесный угол в свою очередь уменьшаются обратно пропорционально квадрату расстояния до звезды. Итого, можно сделать вывод, что яркость звезды не зависит от того, насколько она от нас удалена. Поэтому да нас должен доходить свет от каждой из звезд, а так как звезд бесконечно много, все небо должно светиться как солнечный диск.

Звучит действительно как парадокс, но он легко объясняется с точки зрения современной физики. Здесь стоит отметить сразу несколько моментов, которые полностью развенчивают теорию Ольберса.

Во-первых, стоит отметить конечность скорости света. То есть скорость света не бесконечно велика, а если мы имеем дело с такими огромными расстояниями, как расстояния между звездами, то здесь можно говорить о сотнях, тысячах, миллионах и даже миллиардах световых лет.

Во-вторых, необходимо учитывать, что Вселенная не бесконечно древняя (см. теория Большого Взрыва). Если принять тот факт, что возраст Вселенной равен приблизительно 13 млрд. лет, то самые древние звезды должны находиться на расстоянии 13 млрд св. лет от нас. На самом раннем этапе развития Вселенной еще не существовали ни звезды, ни галактики. А учитывая конечность скорости света, когда мы смотрим на звезды, то мы видим прошлое нашей Вселенной (то есть, скорее всего, звезда, свет которой летел до нас миллионы лет, уже давно не существует). Таким образом, что касается наиболее отдаленной Вселенной, то она еще слишком молода (точнее до нас доходит свет лишь той самой молодой Вселенной), в которой еще не было звезд, свет от которых мог бы долететь до нас.

Наконец, свет от звезд может поглощаться по разным причинам массой. Например, здесь уместно вспомнить про черные дыры, определенные области во Вселенной, гравитационное притяжение которой настолько велико, что ее не могут покинуть даже кванты света.

Это далеко не все доказательства несостоятельности теории Ольберса. Однако уже на основании описанных выше факторов можно понять, почему же все-таки мы видим темное полотно с множеством отдельных звезд, а не равномерно сияющий купол небосвода.