WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 

«Глава 1 История фотометрического парадокса 1.1. Ночное небо Когдаягляжунанебосклон, кишащийзвездами,уменяиз головывылетаютдажетескупые ...»

Глава 1

История

фотометрического парадокса

1.1. Ночное небо

Когдаягляжунанебосклон,

кишащийзвездами,уменяиз

головывылетаютдажетескупые

сведенияпоастрономии,которые

были.

Станислав Ежи Лец

Вид ясного ночного неба — одно из очень немногих

зрелищ,накоторыеможносмотретьбесконечно.Имеется

ввидунегородскоенебо,накоторомиз-замощнойподсветки,кромеЛуныиярчайшихзвезд,ничегоневидно.

Нанебонадосмотретьвдалиотгородов,аещелучше—

вгорах.

Созерцание темного небосвода, усыпанного мерцающимизвездами,еговеличественноевращение—всеэто доставляет колоссальное эстетическое удовольствие. Во всевременавидзвездногонебаслужилисточникомвдохновениядляпоэтов,писателейихудожников.

Иногда авторы используют вид неба и его восприятиелитературнымгероемв«корыстных»целях—чтобы лучшеохарактеризоватьсостояниеперсонажа.Например, 10 Глава 1. История фотометрического парадокса

Манфред, герой поэмы Джорджа Байрона, разочаровавшисьвжизниивчеловечестве,смотритнанебо:

Сверкаютзвезды,—снежныевершины Сияютвлунномсвете.—Дивныйвид!

Люблюяночь,—мнеобразночиближе, Чемобразчеловека;всозерцанье Ееспокойной,грустнойкрасоты Япостигаюречьиногомира.

(пер.И. Бунина)

АвоткакэтосделалАлександрКуприн:

«Ялегнаспинуидолгогляделнатемное,спокойное,безоблачноенебо,—дотогодолго,чтоминутамимнеказалось,будто ягляжувглубокуюпропасть,итогдауменяначиналаслабо, ноприятнокружитьсяголова.Авдушумоюсходилкакой-то томный,согревающиймир.Кто-тостиралснеевластнойрукою всюгоречьпрошедшихнеудач,мелкуюиозлобленнуюсуетугородскихинтересов,мучительныйпозоробиженногосамолюбия, никогданезасыпающуюзаботуонасущномхлебе».



СословамиКупринаперекликаютсястрочкиАфанасия

Фета:

Настогесенаночьююжной Лицомкотвердиялежал, Ихорсветил,живойидружный, Кругом,раскинувшись,дрожал.

Земля,каксмутныйсоннемая, Безвестноуносиласьпрочь, Ия,какпервыйжительрая, Одинвлицоувиделночь.

Яльнёссякбезднеполуночной, Ильсонмызвёздкомненеслись?

Казалось,будтовдланимощной Надэтойбезднойяповис.

Иногдапоэтыпростолюбуютсязвезднымнебом:

...Взгляни,какнебосвод Весьвыложенкружкамизолотыми;

Исамыймалый,еслипосмотреть,

1.1. Ночное небо Поетвсвоемдвиженье,словноангел, Ивторитюнооокимхерувимам.

(В. Шекспир) или Небесныйсвод,горящийславойзвездной, Таинственноглядитизглубины— Имылетим,пылающеюбездной Совсехсторонокружены.

–  –  –

Древнеримский писатель и философ Сенека в I веке н.

э.выразилсвоевосхищениекрасотойнебатак:«Если бынаЗемлебылотолькоодноместо,откудавиднозвездноенебо,токнемусовсехконцовстекалисьбытолпы людей, жаждущих увидеть это чудо». Почти через два тысячелетияСенекевторитдругойфилософ—Иммануил Кант: «Мироздание с его неизмеримым величием, с его сияющимиотовсюдубесконечнымиразнообразиемикрасотоюприводитнасвбезмолвноеизумление»,или,одно изегосамыхизвестныхвысказываний,—«Двевещинаполняютдушувсегдановымивсеболеесильнымудивлением и благоговением, чем чаще и продолжительнее мыразмышляемоних,—этозвездноенебонадомнойи моральныйзаконвомне».

Изменилось бы что-нибудь в нашей жизни, если бы звездноенебонебылобывидносповерхностиЗемли?

Вопрос звучит странно, поскольку большинство людей никакнесвязываютвоспринимаемыечистоэстетически пятнышки на темном небе с чем-либо практическим и полезным.Пострадалибы,конечно,литератураипоэзия, лишившисьважногоисточникавдохновения,нобылибы и гораздо более существенные последствия, заключающиеся в том, что, вполне вероятно, развитие науки и человеческой цивилизации в целом было бы сильно заторможено.Чутьутрируя,можносказать,чтобеззвезд на небе, возможно, сейчас не было бы ни телевидения, ниинтернета,нимобильныхтелефонов,атакжемногого 12 Глава 1. История фотометрического парадокса другого, без чего невозможно представить современную жизнь.Всеэто,скореевсего,былобысоздано,нопозднее.

Оченьважнойособенностьюнебесныхявлений,резко отличающейихотполнойслучайностейобыденнойжизни человека, является их периодичность и предсказуемость.Наблюдениязаэтимиявлениями—задвижением Луныиеефазами,перемещениемСолнца,суточнымвращением небесной сферы, систематическим изменением звездногоузоравтечениегода—далидревнемучеловекупрактическуювозможностьориентациивовремении пространстве.Изучениенебесныхзакономерностейпозволиловпервыесформулироватьпредставлениеосуществованиинепреложныхзаконов,управляющихокружающим миром. Развитие этих идей привело к возникновению науки в современном понимании. Хрестоматийным примеромявляетсяоткрытиеИсаакомНьютономзаконавсемирноготяготениянаосновеастрономическихданныхо движенииЛуны.Величайшиематематикипрошлого—Эйлер,Лагранж,Лаплас,Гаусс,Пуанкаре—создавалиновые математическиеметодыиоттачивалиужесуществующие при решении чисто астрономических задач, связанных с описанием видимых перемещений небесных объектов.

Именно это имел в виду Альберт Эйнштейн, когда писал,что«интеллектуальныеорудия,безкоторыхбылобы невозможно развитие современной техники, пришли в основномотнаблюдениязвезд».

Вот как об этом же писал Анри Пуанкаре: «Сколько разфизикимоглипастьдухомотмножестваиспытываемыхнеудач,еслибывнихнеподдерживалверыблестящий пример успеха астрономов! Этот успех показывал им,чтоприродаподчиненазаконам...Малотого.Астрономия не только открыла нам существование законов;

онанаучиланас,чтоэтизаконынепреложны,чтоидти против них невозможно. Сколько времени понадобилось бы нам для усвоения этой мысли, если бы мы знали толькоземноймир?..»

1.1. Ночное небо Мир,вкоторомневиднозвезд,описанбратьямиСтругацкимивромане«Обитаемыйостров»:«Небоздесьбыло низкоеикакое-тотвердое,безэтойлегкомысленнойпрозрачности, намекающей на бездонность космоса и множественностьобитаемыхмиров,—настоящаябиблейская твердь, гладкая и непроницаемая». Уникальные свойства атмосферыэтойпланеты—большоепоглощениеисильнаярефракция—привелиееобитателейктакойкартине вселенной:«ОбитаемыйостровбылМиром,единственным миромвовселенной.ПодногамиаборигеновбылатвердаяповерхностьСферыМира.Надголовамиаборигенов имел место гигантский, но конечного объема газовый шарнеизвестногопокасоставаиобладающийневполне ясными пока физическими свойствами... Короче говоря, обитаемыйостровсуществовалнавнутреннейповерхности огромного пузыря в бесконечной тверди, заполняющейостальнуювселенную».Понятно,чтонауканаэтой планетенаходиласьнадовольнонизкомуровне.

В 1941 году главный редактор журнала «Astounding ScienceFiction»ДжонКэмпбеллпоказалАйзекуАзимову высказывание Ральфа Улдо Эмерсона: «Если бы звезды появлялисьнанебелишьводнуночьзатысячулет,как быистововеровалилюди!НамногиепоколениясохранилибыонипамятьоГрадеБожьем...»

— Как ты думаешь, — спросил Кэмпбелл Азимова, — еслибыивсамомделелюдивиделизвездыразвтысячу лет,чтобыпроисходило?

Азимовпожалплечами.

—Даонибысумасходили!—заявилКэмпбелл.—Иди домойипиширассказ.

Через две недели Азимов принес рассказ «Приход ночи». Его действие происходит на планете, входящей в систему из шести звезд, и лишь раз в примерно две тысячи лет складываются условия, когда на несколько часовпланетапогружаетсявотьму—пятьеесолнцнаходятсяподгоризонтом,ашестоезатмеваетсяспутником.

14 Глава 1. История фотометрического парадокса Обитателипланеты,никогданевидевшиезвезд—оних существуютлишьлегенды—иникогдаподолгунебывавшиевтемноте,сужасомждутприходаночи.Ионаприходит...Цивилизациягибнетвогнепожарищ,зажженных обезумевшими от страха людьми. А затем начнется новыйдвухтысячелетнийциклразвития,кисходукоторого обитателипланетытолько-толькоуспеютоткрытьзакон всемирного тяготения и осознать, что их ждет новый Апокалипсис,которыйсноваоткинетихцивилизациюв почтипервобытноесостояние.РассказАзимова,конечно, преувеличение, однако он очень рельефно подчеркивает значение созерцания и исследования ночного неба для формированиямировоззрениячеловекаиразвитиянауки.

А теперь, после описаний красот ночного неба и обсуждения его важности, я вынужден разочаровать читателя—речьвэтойкнигепойдетнеотом,чтомывидим нанебе,аотом,чтомынанемневидим.Этозвучит, конечно, странно, поскольку мы чаще задумываемся о том,чтовидим,чемотом,чтоневидим.

ВXIXвекеизвестныйфранцузскийфизикиастроном ЖакБабиненазвалкометы«видимымничто».Основанием для такого заключения послужила очень низкая плотностьвеществакометыпосравнениюсееколоссальными размерами и яркостью. Перефразируя высказывание Бабине,можносказать,чтофоннеба—это«невидимое нечто».Это«нечто»,ипочемуоно«невидимое»,составляютосновноесодержаниекниги.





1.2. Главная загадка ночного неба Погаситеэтутьму!

Станислав Ежи Лец Представим себе простейший, интуитивно принимаемый почти всеми, вариант мироустройства — вечная бесконечная Вселенная, равномерно заполненная звездаГлавная загадка ночного неба ми1.ИменнотакпредставлялсебеВселенную,например, Джордано Бруно: «Это пространство мы называем бесконечным, потому что нет основания, расчета, возможности, смысла или природы, которые должны были бы егоограничить;внемнаходитсябесконечноемножество миров, подобных нашему...», а задолго до него Эпикур:

«БеспредельнаВселеннаякакпомножествутел,такипо обширностипустоты».АвотпоэтическийвзгляднабесконечнуюВселенную:

Ночьюяоткрываюмойлюкисмотрю,какдалеко разбрызганы внебемиры, Ивсе,чтоявижу,умноженноенасколькохотите,есть только границановыхиновыхвселенных.

Дальшеидальшеуходятони,расширяясь,всегда расширяясь, Заграни,заграни,вечнозагранимиров.

..............

Какдалеконисмотри,затвоеюдальюестьдали.

Считай,сколькохочешь,неисчислимыгода.

(Уолт Уитмен) Представление о бесконечности окружающего мира кажетсяоченьестественным.Ведь,действительно,...кольпризнать,чтопространствовселеннойконечно, Тоеслибкто-нибудьвдруг,разбежавшисьвстремительном беге, Крайнихпределовдостигиоттуда,напрягшивсесилы, Бросилсразмахукопье,то,—кактысчитаешь?—онобы Вдальполетело,стремясьнеуклоннокнамеченнойцели, Илижечто-нибудьтамнапутиемупомешало?

(Тит Лукреций Кар) Когдавпервыебылаосознанаэтазагадка,мирсчиталсясостоящим из звезд. Сейчас мы знаем, что основными «кирпичиками» Вселенной являются не звезды, а галактики. Однако для формулировки парадокса этоневажно,посколькугалактикисостоятиззвезд.

16 Глава 1. История фотометрического парадокса В I веке до н. Лукреций сформулировал и другой э.

аргументвпользубесконечностиВселенной:

...есливсенеобъятнойвселеннойпространство Замкнутобылобкругоми,имеяпредельныеграни, Былобконечным,давноужматериявсяподдавленьем Плотныхначалосновныхотовсюдуоселабывкучу, Инемоглобыничтоподпокровомнебессозидаться;

Небылобсамыхнебес,даисолнцалучинесветилиб, Таккакматериявся,оседаявсенижеиниже Отбесконечныхвремен,лежалабысбившейсявкучу.

Заменяем у Лукреция слово «давление» на «гравитация» и получаем описание гравитационной неустойчивости.Вот,кпримеру,какобэтомжеписалНьютон:«Мне представляется,чтоеслибывеществонашегоСолнцаи планет,даивсевеществоВселеннойбылобыравномерно рассеяноповсемунебу,икаждаячастицаобладалабы внутренне присущим ей тяготением ко всем остальным, авсепространство,покоторомубылобырассеяноэто вещество,былобыконечным,товнеэтогопространства веществоподдействиемсвоеготяготениястремилосьбы ковсемувеществувнутринегои,следовательно,падало быкцентрупространстваиобразовалобытамоднугигантскуюсферическуюмассу».

Итак,пустьбесконечнаястационарнаяВселеннаяравномернозаполненазвездами,причемn—среднеечисло звездвединицеобъема,аL—средняясветимостьодной звезды, то есть полная энергия, излучаемая ею в единицувременивовсехнаправлениях.Рассмотримзвезду на расстоянии r от Земли. Освещенность, то есть потокэнергии,приходящийсянаединицуплощади,отэтой звездынаповерхностиЗемлиравна E(r)=L/4r2 (1) Смыслэтойформулыоченьпрост—излучаемаязвездойэнергияраспределяетсяпоповерхностисферырадиусаr,площадькоторойравна4r2.

1.2. Главная загадка ночного неба Рис. 1. Сферический слой, вырезанный в бесконечной Вселенной Теперь рассмотрим окруr жающийЗемлюконцентричеdr скийслойрадиусомrитолщинойdr—см.рис. 1.Объем этогослояравен4r2dr(это просто произведение площади сферы радиуса r на толщинуслоя)и,следовательно, внемнаходятсяn 4r2drзвезд.Витогеполучаем,что · полнаяосвещенностьотзвездэтогослоя dE(r) = 4r2dr · / r2nLdr n· L4 = (2) Любопытныйфакт—мыобнаружили,чтосуммарная освещенностьотзвезд,расположенныхвкаком-либосферическомслое,зависиттолькооттолщиныэтогослоя(dr), инезависитотрасстояниядонего.Причинойявляется то,что,помереудаленияслоя,уменьшениеосвещенности от составляющих его звезд в точности компенсируется ростомчислазвездвслое(формула2).

Такимобразом,еслимыразбилиВселеннуюнаслои одинаковой толщины, то каждый такой слой дает одинаковыйвкладвосвещенностьнаЗемле.Вселеннаябесконечна,а,значит,ичислотакихслоевбесконечно.Отсюдапростойвывод—освещенность,создаваемаявсеми объектамибесконечнойВселенной,бесконечна.Результат обескураживающий. Бесконечная яркость ночного неба очевидным образом противоречит повседневному опыту.

Парадокс?

ПопробуемсделатьнашумодельнуюВселеннуюболее реалистичной.Учтем,чтозвездынеявляютсяматематическимиточками,аимеютхотяиоченьмалый,ноконечный угловой размер. Например, угловой размер нашего Солнца с расстояния 1 парсек (примерно 3.3 светового 18 Глава 1. История фотометрического парадокса года)равен0.01(однасотаяугловойсекунды)—величина,безусловно,оченьмаленькая,ноненулевая.Этоозначает,чтоближайшиекнамзвездызагораживаютболее далекие и экранируют их излучение. Для иллюстрации этого утверждения обычно используют сравнение заполненногозвездамипространствасгустымлесом.Находясь вглубинелеса,высовсехсторонокруженыдеревьями.

Еслилеснебольшой,томеждустволамидеревьевбудут видныпросветы.Еслижелесоченьбольшойигустой,то стволыближайшихдеревьевсплошнойстенойприкроют отвасвсе,чтонаходитсявдали.

Следовательно, в бесконечной Вселенной любой луч зрения рано или поздно упрется в диск какой-нибудь звездыипоэтомуночноенебодолжноравномерносверкатькакдисктипичнойзвезды.Этоужелучше,чембесконечнаяяркость,однакосовсемнепохоженареальное ночноенебо.Действительно,предположим,чтоСолнце— обычная средняя звезда (это и в самом деле близко к действительности).Тогданебосвод,точнее,полусфера,доступнаянаблюдениям,долженсиятьпримернов100 000 разярче,чемСолнце.Стольмощноеизлучениесделало быневозможнымнетолькообсуждениеяркостиночного неба, но и вообще исключило бы появление жизни на нашейпланете.

Описанныйпарадоксбылосознануженесколькостолетийназад.ОнноситназваниефотометрическогопарадоксаилипарадоксаОльберса.Какбудетясноиздальнейшего,Ольберсбылдалеконепервымисследователем, обратившим внимание на эту загадку, но, к сожалению, очень часто законы, формулы и вообще любые открытия носят имена не своих первооткрывателей — вспомним, к примеру, открытие Америки. Английский физик МайклБеррившуткусформулировалпринципАрнольда (в честь знаменитого российского математика В. АрИ.

нольда): если какой-нибудь предмет или понятие имеет персональное имя, то это — не имя первооткрывателя.

1.2. Главная загадка ночного неба Всвоюочередь,принципБерригласит,чтопринципАрнольдаприменимиксамомусебе.2 Очевидно,чтосуществованиефотометрическогопарадоксаозначает,чтоснашеймодельнойВселеннойчто-то невпорядкеинадоотказатьсяотодногоизисходных предположений. Значит, Вселенная может быть ограниченнойвовремениивпространстве,звездымогутбыть распределены не равномерно, а каким-то специальным образом, Вселенная может быть не стационарной, а находиться в процессе расширения или сжатия. Все эти идругиесоображениянеоднократновысказывалисьпри анализефотометрическогопарадокса.

Именнообэтом—отом,когдабылаосознаназагадка ночногонеба,икакнапротяжениинесколькихстолетий пытались ее решать, — и пойдет речь в первой части этой книги. Фотометрический парадокс никогда не был модным направлением исследований и на протяжении многихлетнаходился,посути,напериферииинтересов астрономовифизиков.Темболеелюбопытно,чторешать этотпарадокспыталисьмногиеизвестныеученые.

–  –  –

Коперниканская революция, которую зачастую считаютсвоегородаэталономнаучныхреволюций,насамом делесвершиласьоченьбудничноипрошладлясовременНаглядным подтверждением справедливости принципа Берри являетсято,чтопринципАрнольдапосутидублируетсформулированныйв 1980годутакназываемыйзаконэпонимииСтиглера—ниоднооткрытие неноситимятогоученого,которыйегосделал.СамСтиглерприэтом ссылаетсянато,чтоформулировкаэтогозаконапринадлежитвеликому социологуРобертуМертону.




Похожие работы:

«С И Б И Р С К О Е О ТД Е Л Е Н И Е РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ ГЕОЛОГИЯ И ГЕО ФИЗИКА Геология и геофизика, 2015, т. 56, № 10, с. 1871—1881 НЕОТЕКТОНИКА УДК 550.34:551.332 (235.21) СЕЙСМИЧЕСКИ МОБИЛИЗОВАННЫЕ МОРЕНЫ В ТЯНЬ-ШАНЕ А.М. Корженков, С.В. Абдиева*, А.Б. Фортуна**, Т.А. Чаримов**, А.С. Юдахин* Институт физики Земли...»

«Глеб СТАШКОВ Санкт-Петербург "БХВ-Петербург" УДК 929 ББК 63.3 С78 Сташков Г. В. С78 Августейший бунт: Дом Романовых накануне революции. — СПб.: БХВ-Петербург, 2013. — 320 с. — (Окно в истор...»

«О Че Р К Валентин Осипов Валентин Осипович Осипов, былой комсомольский работник в Лениногорске и Москве, редактор молодежной газеты на целине и московский издатель, ныне член Высшего творческого совета Союза писателей России, автор около 20-ти книг, лауреат Всероссийской Шолоховской премии и Большой литпремии Росс...»

«Основные тенденции развития системы морского образования в России конца XIX –начала XX веков УДК: 930.1 Основные тенденции развития системы морского образования в России конца XIX – начала XX веков Е. Г. Захарова 1 Рассматривается акт...»

«Руссу Анна Николаевна ФОНЕМАТИЧЕСКАЯ ВАРИАНТНОСТЬ НЕМЕЦКИХ РАЗГОВОРНЫХ СЛОВ В статье рассматриваются особенности фонематической вариантности слова в современном немецком языке. На примере немецкой разговорной лексики описаны ос...»

«Дмитрий Тараторин Русский бунт Гражданская война в России 1564 – 20.? Русский человек вынужден делать выбор. Такая у нас судьба историческая. Вы выбираете, даже если ведете вовсе бессмысленный образ жизни, даже если, казалось бы, от всего в стороне. Все равно, однажды за вами придут те или другие и предъявят. Потому ч...»

«УДК 821.134.2-31(861) ББК 84(7Кол)-44 Г20 Серия "Эксклюзивная классика" Gabriel Garca Marquez EL AMOR EN LOS TIEMPOS DEL COLERA Перевод с испанского Л. П. Синянской Серийное оформление Е. Д. Ферез Печатается с разрешения Stars and Movies Copyright B. V. и литературного агентства Agenci...»

«Т.И. Щербакова АРХАИКА И ВРЕМЯ Термин "архаика" чаще всего относится к временной категории и обычно сопутствует определению наиболее древнего периода в истории человечества или наиболее ранней стади...»

«МЕЖДУНАРОДНЫЙ МОЛОДЁЖНЫЙ ПОЛЕВОЙ ВОЕННО-ИСТОРИЧЕСКИЙ ФОРУМ "ПОМНИМ ВСЕХ ТИРОЛЬСКАЯ ПАМЯТЬ" 26 июня в Южном Тироле, Италия начала работу международная молодёжная поисковая экспедиция "Помним всех Т...»

«Пояснительная записка рабочей программы учебного предмета "История и культура Санкт-Петербурга" на 2016-17 учебный год 9 класс Программа учебного предмета "История и культура Санкт – Петербурга" это комплекс программ учебных курсов для разных возрастных групп. Все эти програ...»








 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.