Universo paradossale. Paradossi dell'Universo: la massa continua a sorprendere i fisici Leggi Paradossi dell'Universo

Valeri Petrov

introduzione

In cosmologia, la questione della finitezza o dell'infinità dell'Universo è di grande importanza:

se l'Universo è finito, allora, come ha dimostrato Friedman, non può essere stazionario e deve espandersi o contrarsi;

se l'Universo è infinito, qualsiasi ipotesi sulla sua compressione o espansione perde ogni significato.

È noto che i cosiddetti paradossi cosmologici venivano avanzati come obiezioni alla possibilità dell'esistenza di un Universo infinito, infinito nel senso che né le sue dimensioni, né il tempo di esistenza, né la massa della materia in esso contenuta può essere espresso da qualsiasi numero, non importa quanto grande. Vediamo quanto si rivelano fondate queste obiezioni.

Paradossi cosmologici: essenza e ricerca

È noto che le principali obiezioni alla possibilità dell'esistenza di un Universo infinito nel tempo e nello spazio sono le seguenti.

1. “Nel 1744 L'astronomo svizzero J.F. Chezot fu il primo a dubitare della correttezza dell'idea di un Universo infinito: se il numero di stelle nell'Universo è infinito, allora perché l'intero cielo non brilla come la superficie di una singola stella ? Perché il cielo è scuro? Perché le stelle sono separate da spazi oscuri? . Si ritiene che la stessa obiezione al modello di un Universo infinito sia stata avanzata dal filosofo tedesco G. Olbers nel 1823. “La controargomentazione di Albers era che la luce che arriva a noi da stelle lontane dovrebbe essere attenuata dall’assorbimento nella materia sul suo percorso. Ma in questo caso, questa sostanza stessa dovrebbe riscaldarsi e brillare intensamente, come le stelle”. . Tuttavia, le cose stanno davvero così! Secondo le idee moderne, il vuoto non è “niente”, ma è “qualcosa” che ha proprietà fisiche molto reali. Allora perché non supporre che la luce interagisca con questo "qualcosa" in modo tale che ogni fotone di luce, quando si muove in questo "qualcosa", perde energia in proporzione alla distanza percorsa, di conseguenza la radiazione del fotone si sposta verso la parte rossa dello spettro. Naturalmente, l'assorbimento dell'energia fotonica da parte del vuoto è accompagnato da un aumento della temperatura del vuoto, a seguito del quale il vuoto diventa una fonte di radiazione secondaria, che può essere chiamata radiazione di fondo. Quando la distanza dalla Terra all'oggetto emittente - una stella, una galassia - raggiunge un certo valore limite, la radiazione proveniente da questo oggetto riceve uno spostamento verso il rosso così grande da fondersi con la radiazione di fondo del vuoto. Pertanto, sebbene il numero di stelle nell'Universo infinito sia infinito, il numero di stelle osservate dalla Terra, e in generale da qualsiasi punto dell'Universo, è finito: in qualsiasi punto dello spazio l'osservatore vede se stesso come se fosse al centro dell'Universo, da cui si osserva un certo numero limitato di stelle (galassie). Allo stesso tempo, alla frequenza della radiazione di fondo, l'intero cielo brilla come la superficie di un'unica stella, che viene effettivamente osservata.

2. Nel 1850 Il fisico tedesco R. Clausius “... giunse alla conclusione che in natura il calore passa da un corpo caldo a uno freddo... lo stato dell'Universo dovrebbe cambiare sempre più in una certa direzione... Queste idee furono sviluppate dal Il fisico inglese William Thomson, secondo il quale tutti i processi fisici nell’Universo sono accompagnati dalla trasformazione dell’energia luminosa in calore”. Di conseguenza, l’Universo si trova ad affrontare la “morte termica”, quindi l’esistenza infinita dell’Universo nel tempo è impossibile. In realtà, questo non è il caso. Secondo i concetti moderni, la materia viene convertita in “energia luminosa” e “calore” a seguito di processi termonucleari che si verificano nelle stelle. La “morte termica” avverrà non appena tutta la materia dell’Universo “brucerà” nelle reazioni termonucleari. Ovviamente, in un Universo infinito, anche le riserve di materia sono infinite, quindi tutta la materia dell'Universo si “brucerà” in un tempo infinitamente lungo. La “morte termica” minaccia piuttosto l’Universo finito, poiché le riserve di materia in esso contenute sono limitate. Tuttavia, anche nel caso di un Universo finito, la sua “morte termica” non è obbligatoria. Anche Newton disse qualcosa del genere: “La natura ama le trasformazioni. Perché non dovrebbero essercene alcune in una serie di trasformazioni diverse in cui la materia si trasforma in luce e la luce in materia?” Attualmente tali trasformazioni sono ben note: da un lato la materia si trasforma in luce a seguito di reazioni termonucleari, dall'altro i fotoni, ad es. La luce, in determinate condizioni, si trasforma in due particelle completamente materiali: un elettrone e un positrone. Pertanto, in natura esiste una circolazione di materia ed energia, che esclude la “morte termica” dell'Universo.

3. Nel 1895 L'astronomo tedesco H. Seliger “... è giunto alla conclusione che l'idea di uno spazio infinito pieno di materia a densità finita è incompatibile con la legge di gravitazione di Newton... Se in uno spazio infinito la densità della materia non è infinitamente piccola, ma ogni due particelle secondo la legge di Newton si attraggono reciprocamente, allora la forza gravitazionale che agisce su qualsiasi corpo sarebbe infinitamente grande, e sotto la sua influenza i corpi riceverebbero un’accelerazione infinitamente grande”.

Come spiegato, ad esempio, da I.D. Novikov in, l'essenza del paradosso gravitazionale è la seguente. “Supponiamo che l'Universo sia, in media, uniformemente riempito di corpi celesti, in modo che la densità media della materia in volumi di spazio molto grandi sia la stessa. Proviamo a calcolare, secondo la legge di Newton, quale forza gravitazionale causata da tutta la materia infinita dell'Universo agisce su un corpo (ad esempio una galassia) posto in un punto arbitrario dello spazio. Supponiamo innanzitutto che l'Universo sia vuoto. Posizioniamo un corpo di prova A in un punto arbitrario nello spazio. Circondiamo questo corpo con una sostanza di densità che riempie una palla di raggio R in modo che il corpo A sia al centro della palla. È chiaro senza calcoli che, a causa della simmetria, la gravitazione di tutte le particelle di materia della palla nel suo centro si bilancia tra loro e la forza risultante è zero, cioè nessuna forza agisce sul corpo A. Ora aggiungeremo alla palla sempre più strati sferici di materia della stessa densità... gli strati sferici di materia non creano forze gravitazionali nella cavità interna e l'aggiunta di questi strati non cambia nulla, cioè come prima, la forza gravitazionale risultante per A è zero. Proseguendo il processo di stratificazione si arriva infine ad un Universo infinito, uniformemente riempito di materia, in cui la forza gravitazionale risultante che agisce su A è zero.

Tuttavia il ragionamento può essere svolto diversamente. Prendiamo ancora una palla omogenea di raggio R in un Universo vuoto. Posizioniamo il nostro corpo non al centro di questa palla con la stessa densità di materia di prima, ma sul suo bordo. Ora la forza gravitazionale che agisce sul corpo A sarà uguale, secondo la legge di Newton

dove M è la massa della palla; m è la massa del corpo di prova A.

Ora aggiungeremo strati sferici di materia alla palla. Una volta aggiunto un guscio sferico a questa palla, non aggiungerà alcuna forza gravitazionale al suo interno. Pertanto la forza gravitazionale che agisce sul corpo A non cambierà ed è sempre uguale a F.

Continuiamo il processo di aggiunta di gusci sferici di materia della stessa densità. La forza F rimane invariata. Al limite, otteniamo ancora un Universo pieno di materia omogenea con la stessa densità. Ora, però, sul corpo A agisce la forza F. Ovviamente, a seconda della scelta della pallina iniziale, è possibile ottenere la forza F dopo la transizione verso un Universo uniformemente riempito di materia. Questa ambiguità è chiamata paradosso gravitazionale... La teoria di Newton non consente di calcolare in modo inequivocabile le forze gravitazionali in un Universo infinito senza ulteriori presupposti. Solo la teoria di Einstein ci permette di calcolare queste forze senza alcuna contraddizione”.

Le contraddizioni, però, scompaiono immediatamente se ricordiamo che un Universo infinito non è la stessa cosa di uno molto grande:

in un Universo infinito, non importa quanti strati di materia aggiungiamo alla palla, una quantità infinitamente grande di materia rimane al di fuori di essa;

nell'Universo infinito, una palla di qualsiasi raggio, non importa quanto grande, con un corpo di prova sulla sua superficie può sempre essere circondata da una sfera di raggio ancora maggiore in modo tale che sia la palla che il corpo di prova sulla sua superficie sarà all'interno di questa nuova sfera piena di materia della stessa densità, come all'interno della palla; in questo caso, l'entità delle forze gravitazionali che agiscono sul corpo di prova dal lato della palla sarà pari a zero.

Pertanto, non importa quanto aumentiamo il raggio della palla e non importa quanti strati di materia aggiungiamo, in un Universo infinito uniformemente riempito di materia, l'entità delle forze gravitazionali che agiscono sul corpo di prova sarà sempre pari a zero. . In altre parole, l’entità delle forze gravitazionali create da tutta la materia nell’Universo è zero in ogni punto. Tuttavia, se non c'è alcuna sostanza al di fuori della sfera sulla cui superficie giace il corpo di prova, ad es. se tutta la materia dell'Universo è concentrata all'interno di questa palla, allora una forza gravitazionale proporzionale alla massa della materia contenuta nella palla agisce sul corpo di prova che giace sulla superficie di questo corpo. Sotto l'influenza di questa forza, il corpo di prova, e in generale tutti gli strati esterni della materia della palla, saranno attratti verso il suo centro: una palla di dimensioni finite, uniformemente riempita di materia, inevitabilmente si comprimerà sotto l'influenza delle forze gravitazionali . Questa conclusione deriva sia dalla legge di gravitazione universale di Newton che dalla teoria della relatività generale di Einstein: un Universo di dimensioni finite non può esistere, poiché sotto l’influenza delle forze gravitazionali la sua materia deve contrarsi continuamente verso il centro dell’Universo.

“Newton capì che, secondo la sua teoria della gravità, le stelle dovrebbero essere attratte l'una dall'altra e quindi, sembrerebbe... dovrebbero cadere l'una sull'altra, avvicinandosi ad un certo punto... Newton disse che è così (di seguito è sottolineato da me - V.P.) dovrebbe realmente esserlo se avessimo solo un numero finito di stelle in una regione finita di spazio. Ma... se il numero delle stelle è infinito e sono distribuite più o meno equamente nello spazio infinito, allora ciò non accadrà mai, poiché non esiste un punto centrale dove dovrebbero cadere. Questi argomenti sono un esempio di quanto sia facile mettersi nei guai quando si parla di infinito. In un Universo infinito, qualsiasi punto può essere considerato il centro, poiché su entrambi i lati il ​​numero di stelle è infinito. (Allora puoi - V.P.) ... prendi un sistema finito in cui tutte le stelle cadono l'una sull'altra, tendendo al centro, e guarda quali cambiamenti accadranno se aggiungi sempre più stelle, distribuite approssimativamente uniformemente fuori dalla regione sotto considerazione. Non importa quante stelle aggiungiamo, tenderanno sempre al centro." Quindi, per non “metterci nei guai”, dobbiamo selezionare una certa regione finita dall’Universo infinito, assicurarci che in una regione così finita le stelle cadano verso il centro di questa regione, e quindi estendere questa conclusione all’universo. Universo infinito e dichiarare che l'esistenza di un tale Universo è impossibile. Ecco un esempio di come “... all'universo nel suo insieme...” viene trasferito “... come qualcosa di assoluto, tale stato... al quale... solo una parte della materia può essere soggetta” (F. Engels. Anti-Dühring), ad esempio, una stella singola o un ammasso di stelle. Infatti, poiché “in un Universo infinito qualsiasi punto può essere considerato un centro”, il numero di tali punti è infinito. In quale direzione tra questi infiniti punti si muoveranno le stelle? E ancora una cosa: anche se un punto del genere viene scoperto all'improvviso, un numero infinito di stelle si muoverà nella direzione di questo punto per un tempo infinito e anche la compressione dell'intero Universo infinito in questo punto avverrà in un tempo infinito , cioè. Mai. La questione è diversa se l'Universo è finito. In un tale Universo, c'è un unico punto, che è il centro dell'Universo - questo è il punto da cui è iniziata l'espansione dell'Universo e in cui tutta la materia dell'Universo si concentrerà nuovamente quando la sua espansione sarà sostituita dalla compressione . Quindi, è l’Universo finito, cioè L'Universo, le cui dimensioni in ogni momento del tempo e la quantità di materia in esso concentrata possono essere espresse da alcuni numeri finiti, è condannato alla contrazione. Essendo in uno stato di compressione, l'Universo non sarà mai in grado di uscire da questo stato senza qualche tipo di influenza esterna. Poiché, tuttavia, non c'è materia, né spazio, né tempo al di fuori dell'Universo, l'unica ragione dell'espansione dell'Universo può essere l'azione espressa nelle parole "Sia la luce!" Come scrisse una volta F. Engels: "Possiamo girare e rigirare come vogliamo, ma... torniamo ogni volta di nuovo... al dito di Dio" (F. Engels. Anti-Dühring). Tuttavia, il dito di Dio non può essere oggetto di studio scientifico.

Conclusione

L'analisi dei cosiddetti paradossi cosmologici ci consente di concludere quanto segue.

1. Lo spazio mondiale non è vuoto, ma è riempito da qualche mezzo, sia che chiamiamo questo mezzo etere o vuoto fisico. Quando si muovono in questo mezzo, i fotoni perdono energia in proporzione alla distanza percorsa e alla distanza percorsa, per cui l'emissione di fotoni si sposta nella parte rossa dello spettro. Come risultato dell'interazione con i fotoni, la temperatura del vuoto o dell'etere aumenta di diversi gradi sopra lo zero assoluto, per cui il vuoto diventa una fonte di radiazione secondaria corrispondente alla sua temperatura assoluta, che viene effettivamente osservata. Alla frequenza di questa radiazione, che in realtà è la radiazione di fondo del vuoto, l'intero cielo risulta essere ugualmente luminoso, come ipotizzato da J.F. Chaizeau.

2. Contrariamente all'ipotesi di R. Clausius, la “morte termica” non minaccia l'Universo infinito, che comprende una quantità infinita di materia che può trasformarsi in calore in un tempo infinitamente lungo, cioè Mai. La “morte termica” minaccia un universo finito contenente una quantità finita di materia che può essere convertita in calore in un tempo finito. Ecco perché l'esistenza di un Universo finito risulta essere impossibile.

3. In un Universo infinito, le cui dimensioni non possono essere espresse da nessuno, non importa quanto grande, riempito uniformemente di materia con densità diversa da zero, l'entità delle forze gravitazionali che agiscono in qualsiasi punto dell'Universo è uguale a zero: questo è il vero paradosso gravitazionale dell'Universo infinito. L'uguaglianza delle forze gravitazionali a zero in qualsiasi punto di un Universo infinito, uniformemente pieno di materia, significa che lo spazio in un tale Universo è ovunque euclideo.

Nell'Universo finito, cioè nell'Universo, le cui dimensioni possono essere espresse da alcuni numeri, anche se molto grandi, un corpo di prova situato “ai margini” dell'Universo è soggetto ad una forza attrattiva proporzionale alla massa della materia in esso contenuta, come un risultato del quale questo corpo tenderà al centro dell'Universo: l'Universo finito, la cui materia è uniformemente distribuita in tutto il suo volume limitato, è condannato alla compressione, che non cederà mai all'espansione senza qualche influenza esterna.

Pertanto, tutte le obiezioni o i paradossi che si credono diretti contro la possibilità dell'esistenza di un Universo infinito nel tempo e nello spazio, sono in realtà diretti contro la possibilità dell'esistenza di un Universo finito. In realtà l'Universo è infinito sia nello spazio che nel tempo; infinito nel senso che né la dimensione dell'Universo, né la quantità di materia in esso contenuta, né la sua durata possono essere espressi da alcuno, non importa quanto grandi siano i numeri: infinito, è infinito. L’Universo Infinito non è mai sorto né come risultato di un’espansione improvvisa e inspiegabile e di un ulteriore sviluppo di qualche oggetto “pre-materiale”, né come risultato della creazione Divina.

Si deve tuttavia presumere che gli argomenti di cui sopra sembreranno del tutto poco convincenti ai sostenitori della teoria del Big Bang. Secondo il famoso scienziato H. Alven, “Meno sono le prove scientifiche, più fanatica diventa la credenza in questo mito. Sembra che nell'attuale clima intellettuale il grande vantaggio della cosmologia del Big Bang sia quello di essere un affronto al senso comune: credo, quiaassurdum (credo perché è assurdo)” (citato in ). Purtroppo, ormai da tempo, la “fede fanatica” in questa o quella teoria è una tradizione: quanto più appaiono le prove dell'inconsistenza scientifica di tali teorie, tanto più fanatica diventa la fede nella loro assoluta infallibilità.

Un tempo, polemizzando con il famoso riformatore della chiesa Lutero, Erasmo da Rotterdam scrisse: "Qui, lo so, alcuni, tappandosi le orecchie, grideranno sicuramente: "Erasmo ha osato combattere con Lutero!" Cioè, una mosca con un elefante. Se qualcuno vuole attribuire questo alla mia debolezza di mente o alla mia ignoranza, allora non discuterò con lui, solo se i deboli di mente - anche per motivi di apprendimento - possono discutere con coloro che Dio ha donato più ricchi. Forse la mia opinione mi inganna; quindi voglio essere un interlocutore, non un giudice, un esploratore, non un fondatore; Sono pronto a imparare da chiunque offra qualcosa di più corretto e attendibile... Se il lettore vede che la dotazione del mio saggio è uguale a quella della parte opposta, allora sarà lui stesso a valutare e giudicare ciò che è più importante: il giudizio di tutte le persone illuminate..., di tutte le università..., oppure l'opinione privata di questa o quella persona... So che nella vita capita spesso che la maggioranza prevalga sui migliori. So che quando si indaga sulla verità non è mai una cattiva idea aggiungere la propria diligenza a ciò che è stato fatto prima”.

Con queste parole concluderemo il nostro breve approfondimento.

Bibliografia

Klimishin I.A. Astronomia relativistica. M.: Nauka, 1983.

Hawking S. Dal big bang ai buchi neri. M.: Mir, 1990.

Novikov I.D. Evoluzione dell'Universo. M.: Nauka, 1983.

Ginzburg V.L. A proposito di fisica e astrofisica. Articoli e discorsi. M.: Nauka, 1985.

Fatti incredibili

I paradossi esistono fin dai tempi degli antichi greci. Usando la logica, puoi trovare rapidamente il difetto fatale nel paradosso, che mostra perché ciò che apparentemente impossibile è possibile, o che l'intero paradosso è semplicemente costruito su difetti di pensiero.

Riesci a capire qual è lo svantaggio di ciascuno dei paradossi elencati di seguito?

Paradossi dello spazio

12. Il paradosso di Olbers

In astrofisica e cosmologia fisica, il paradosso di Olbers è un argomento secondo cui l'oscurità del cielo notturno è in conflitto con l'ipotesi di un universo statico infinito ed eterno. Questa è una prova dell’esistenza di un universo non statico, come l’attuale modello del Big Bang. Questo argomento viene spesso definito il "paradosso del cielo notturno oscuro", in cui si afferma che a qualsiasi angolazione dal suolo, la linea di vista terminerà quando raggiunge una stella.

Per capirlo, confrontiamo il paradosso con una persona che si trova in una foresta tra alberi bianchi. Se, da qualsiasi punto di vista, la linea visiva termina alle cime degli alberi, una persona continua a vedere solo il bianco? Ciò smentisce l'oscurità del cielo notturno e fa sì che molte persone si chiedano perché non vediamo solo la luce delle stelle nel cielo notturno.

Il paradosso è che se una creatura può eseguire qualsiasi azione, allora può limitare la sua capacità di eseguirle, quindi non può eseguire tutte le azioni, ma d'altra parte, se non può limitare le sue azioni, allora ecco cosa non poter fare.

Ciò sembra implicare che la capacità di un essere onnipotente di limitarsi significhi necessariamente che si limiti. Questo paradosso è spesso formulato nella terminologia delle religioni abramitiche, sebbene ciò non sia un requisito.

La risposta al paradosso è questa: avere una debolezza, come non essere in grado di sollevare una pietra pesante, non rientra nella categoria dell'onnipotenza, sebbene la definizione di onnipotenza implichi l'assenza di debolezze.

10. Paradosso dei Soriti

Il paradosso è il seguente: consideriamo un mucchio di sabbia da cui vengono gradualmente rimossi i granelli di sabbia. Puoi costruire un ragionamento usando le affermazioni:

1.000.000 di granelli di sabbia sono un mucchio di sabbia

Un mucchio di sabbia meno un granello di sabbia è pur sempre un mucchio di sabbia.

Quindi la risposta dovrebbe negare apertamente l’esistenza di cose come i cumuli. Inoltre, si potrebbe obiettare alla seconda premessa sostenendo che non è vera per tutte le "raccolte di grani" e che rimuovendo un granello o un granello di sabbia si lascia comunque un mucchio di mucchi. Oppure può affermare che un mucchio di sabbia può essere costituito da un singolo granello di sabbia.

9. Il paradosso dei numeri interessanti

Affermazione: non esiste un numero naturale privo di interesse.

Dimostrazione per assurdo: supponiamo di avere un insieme non vuoto di numeri naturali che non sono interessanti. A causa delle proprietà dei numeri naturali, l'elenco dei numeri non interessanti avrà sicuramente il numero più piccolo.

8. Il paradosso della freccia volante

Questo paradosso suggerisce che affinché avvenga il movimento, un oggetto deve cambiare la posizione che occupa. Un esempio è il movimento di una freccia. In qualsiasi momento, una freccia volante rimane immobile, perché è a riposo, e poiché è a riposo in qualsiasi momento, significa che è sempre immobile.

Vale la pena notare che se i paradossi precedenti parlavano di spazio, l'aporia successiva riguarda la divisione del tempo non in segmenti, ma in punti.

Paradosso temporale

7. Aporia "Achille e la tartaruga"

Prima di spiegare di cosa tratta "Achille e la tartaruga", è importante notare che questa affermazione è un'aporia, non un paradosso. Aporia è una situazione logicamente corretta, ma fittizia, che non può esistere nella realtà.

Un paradosso, a sua volta, è una situazione che può esistere nella realtà, ma non ha una spiegazione logica.

Così, in questa aporia, Achille corre dietro alla tartaruga, dopo averle dato un vantaggio di 30 metri. Se assumiamo che ciascuno dei corridori abbia iniziato a correre a una certa velocità costante (uno molto rapidamente, l'altro molto lentamente), dopo un po 'Achille, dopo aver percorso 30 metri, raggiungerà il punto da cui si è mossa la tartaruga. Durante questo periodo, la tartaruga “correrà” molto meno, diciamo, 1 metro.

Achille impiegherà quindi ancora un po' di tempo per coprire questa distanza, durante il quale la tartaruga si sposterà ancora di più. Dopo aver raggiunto il terzo punto visitato dalla tartaruga, Achille si sposterà ulteriormente, ma non lo raggiungerà comunque. In questo modo, ogni volta che Achille raggiungerà la tartaruga, sarà ancora avanti.

Il problema con questa aporia è che nella realtà fisica è impossibile attraversare i punti indefinitamente: come puoi passare da un punto dell'infinito a un altro senza attraversare un'infinità di punti? Non puoi, cioè è impossibile.

Ma in matematica non è così. Questa aporia ci mostra come la matematica possa dimostrare qualcosa, ma in realtà non funziona. Pertanto, il problema di questa aporia è che applica regole matematiche a situazioni non matematiche, il che la rende impraticabile.

6. Il paradosso del culo di Buridano

Questa è una descrizione figurata dell'indecisione umana. Questo si riferisce alla situazione paradossale in cui un asino, che si trova tra due pagliai esattamente della stessa dimensione e qualità, morirà di fame perché non sarà in grado di prendere una decisione razionale e iniziare a mangiare.

Il paradosso prende il nome dal filosofo francese del XIV secolo Jean Buridan, tuttavia, non ne fu l'autore. È noto fin dai tempi di Aristotele, che in una delle sue opere parla di un uomo che aveva fame e sete, ma poiché entrambi i sentimenti erano ugualmente forti e l'uomo era tra il cibo e la bevanda, non poteva fare una scelta.

5. Il paradosso dell'esecuzione inaspettata

Il giudice dice al condannato che verrà impiccato a mezzogiorno di un giorno feriale della prossima settimana, ma il giorno dell'esecuzione sarà una sorpresa per il prigioniero. Non conoscerà la data esatta finché il boia non arriverà nella sua cella a mezzogiorno. Dopo una breve riflessione, il criminale giunge alla conclusione che può evitare l'esecuzione.

Il suo ragionamento può essere diviso in più parti. Comincia con il fatto che venerdì non può essere impiccato, perché se non viene impiccato giovedì, venerdì non sarà più una sorpresa. Quindi ha escluso venerdì. Ma poi, poiché venerdì era già stato cancellato dalla lista, è giunto alla conclusione che non poteva essere impiccato giovedì, perché se non fosse stato impiccato mercoledì, anche giovedì non sarebbe stata una sorpresa.

Ragionando in modo simile, esclude successivamente tutti i restanti giorni della settimana. Gioioso, va a letto con la certezza che l'esecuzione non avverrà affatto. La settimana successiva, mercoledì a mezzogiorno, il boia venne nella sua cella e, nonostante tutti i suoi ragionamenti, rimase estremamente sorpreso. Tutto quello che ha detto il giudice si è avverato.

4. Il paradosso del barbiere

Supponiamo che ci sia una città con un barbiere per uomo, e che ogni uomo in città si rada la testa, alcuni da soli, altri con l'aiuto di un barbiere. Sembra ragionevole supporre che il processo sia soggetto alla seguente regola: il barbiere rade tutti gli uomini e solo quelli che non si radono da soli.

Secondo questo scenario, possiamo porci la seguente domanda: il barbiere si rade da solo? Tuttavia, ponendoci questa domanda, ci rendiamo conto che è impossibile rispondere correttamente:

Se il barbiere non si rade da solo, deve seguire le regole e radersi da solo;

Se si rade, secondo le stesse regole non dovrebbe radersi.

Questo paradosso nasce da un'affermazione in cui Epimenide, contrariamente alla credenza generale di Creta, suggerì che Zeus fosse immortale, come nel seguente poema:

Hanno creato una tomba per te, sommo santo

Cretesi, eterni bugiardi, bestie malvagie, schiavi del ventre!

Ma tu non sei morto: sei vivo e sarai sempre vivo,

Perché tu vivi in ​​noi e noi esistiamo.

2. Il paradosso di Evatle

Questo è un problema di logica molto antico, derivante dall'antica Grecia. Dicono che il famoso sofista Protagora prese Euathlus per insegnargli, e capì chiaramente che lo studente avrebbe potuto pagare l'insegnante solo dopo aver vinto la sua prima causa in tribunale.

Alcuni esperti sostengono che Protagora abbia chiesto i soldi per la retta immediatamente dopo che Euathlus avesse terminato i suoi studi, altri dicono che Protagora ha aspettato un po' di tempo finché non è diventato evidente che lo studente non stava facendo alcuno sforzo per trovare clienti, e altri ancora sono sicuri che Evatl si è sforzato molto , ma non ho mai trovato alcun cliente. In ogni caso, Protagora decise di citare in giudizio Euathlus per ripagare il debito.

Euathlus, tuttavia, ha insistito sul fatto che se avesse vinto, per decisione del tribunale non avrebbe dovuto pagare Protagora. Se invece vince Protagora, allora Euathlus perde la sua prima causa, e quindi non dovrà pagare nulla. Quindi quale uomo ha ragione?

1. Il paradosso della forza maggiore

Il paradosso della forza maggiore è un classico paradosso formulato come "cosa succede quando una forza irresistibile incontra un oggetto immobile?" Il paradosso va preso come un esercizio logico e non come la postulazione di una realtà possibile.

Secondo la moderna comprensione scientifica, nessuna forza è completamente irresistibile e non esistono e non possono esserci oggetti completamente immobili, poiché anche una piccola forza causerà una leggera accelerazione di un oggetto di qualsiasi massa. Un oggetto stazionario deve avere un'inerzia infinita, e quindi una massa infinita. Un oggetto del genere si ridurrà sotto la sua stessa gravità. Una forza irresistibile richiederebbe energia infinita, che non esiste in un universo finito.

Anche se tutto questo sembra la trama di un episodio di Ai confini della realtà, è del tutto possibile che siamo bloccati in una sorta di gabbia celeste. Le civiltà extraterrestri potrebbero essersi imbattute nella nostra palla blu molto tempo fa, ma per qualche motivo ci stanno osservando da lontano. Forse per loro siamo solo intrattenimento (come le scimmie allo zoo) oppure hanno bisogno di noi per scopi scientifici. Comunque sia, non ci toccano e cercano di non entrare in contatto.

L'idea fu proposta per la prima volta da John Ball nel 1973, il quale sostenne che la vita intelligente extraterrestre può essere onnipresente, ma che "i tentativi falliti di comunicare con noi possono essere compresi nel contesto del loro abbandono, come una riserva naturale o uno zoo. " Possiamo far parte di una vasta riserva, i cui limiti sono quasi illimitati, oppure questi limiti sono sufficienti per lo sviluppo indisturbato della vita intelligente. Questa idea corrisponde direttamente alla "Prima Direttiva" di Star Trek: le civiltà vengono lasciate a se stesse finché non raggiungono un certo livello di sviluppo tecnologico. Gli ufologi aderiscono alla stessa idea, sostenendo che gli alieni sono ovunque, ma ci osservano da lontano.

Quarantena volontaria

Questo è un po’ l’opposto dell’ipotesi dello zoo. Gli alieni potrebbero essere pericolosi. Estremamente pericoloso. Quindi, invece di viaggiare per la galassia su astronavi e sperare che tutti quelli che incontrano siano super amichevoli, le civiltà extraterrestri hanno deciso collettivamente e indipendentemente di sedersi in silenzio e non attirare l'attenzione.

Perché no? Sarebbe abbastanza ragionevole concludere, soprattutto alla luce del paradosso di Fermi, che lo spazio pullula di pericoli, che si tratti di una civiltà imperialista in marcia o di una guerra di sonde berserker che sterilizzano tutto sul suo cammino. Per garantire che nessuno li disturbi, le civiltà extraterrestri avanzate possono costruire un perimetro di sonde Sandburg (sonde della polizia autoreplicanti) per garantire che nessuno possa passare.

Ipotesi del mirino

Immaginate, è in vigore una sorta di “Prima Direttiva”, ma civiltà extraterrestri incombono su di noi con martelli giganti, pronti a abbatterci non appena qualcosa non va come vogliono. Tali alieni saranno qualcosa come Gort di The Day the Earth Stood Still, che cerca di preservare la pace della galassia ad ogni costo. "Non ci sono limiti a ciò che Gort può fare", ha detto Klaatu. "Potrebbe distruggere la Terra." Qual è il futuro di Gort e delle altre civiltà extraterrestri avanzate? Forse una singolarità tecnologica. potrebbe portare alla nascita di (ASI), che potrebbe diventare una minaccia per l'intera galassia. Pertanto, per impedire lo sviluppo di intelligenze così cattive – e per dare alle intelligenze buone la possibilità di svilupparsi – il martello galattico viene alzato e attende il segnale.

Siamo fatti di carne

Basta leggere una piccola parte del racconto nominato al premio di Terry Beeson.

- Sono carne.

- Carne?

- SÌ. Sono fatti di carne.

- Dalla carne?!

- Errore escluso. Abbiamo raccolto diversi esemplari da diverse parti del pianeta, li abbiamo portati a bordo della nostra nave da ricognizione e li abbiamo testati a fondo. Sono fatti interamente di carne.

- Ma questo è incredibile! E i segnali radio? E i messaggi alle stelle?

– Usano le onde radio per comunicare, ma non inviano i segnali da soli. I segnali arrivano dalle auto.

– Ma chi costruisce queste macchine? Ecco con chi devi entrare in contatto!

- Stanno costruendo. E' di questo che ti sto parlando. La carne fa le automobili.

- Che sciocchezza! Come può la carne creare una macchina? Vuoi che creda nella carne con ricordi e sentimenti?

- Non voglio niente. Ti sto solo dicendo di cosa si tratta. Queste sono le uniche creature intelligenti dell'intero settore e allo stesso tempo sono fatte di carne.

– Forse assomigliano agli Orpholey? Hai presente quell'intelligenza del carbonio che attraversa una fase carnea mentre si sviluppa?

- Non proprio. Nascono carne e muoiono carne. Li abbiamo studiati durante diversi cicli di vita, che tra l'altro sono molto brevi. Hai idea di quanto vive la carne?

- Oh, risparmiami... Okay. Forse dopo tutto non sono completamente carne? Beh, ricordati come questi... Veddiley. Testa di carne con un cervello di plasma elettronico all'interno.

- NO! All'inizio lo pensavamo anche noi. Poiché hanno la testa fatta di carne. Ma poi, come ho detto, tutti sono stati messi alla prova. Da cima a fondo. C'è tutta carne ovunque. Cosa c'è fuori, cosa c'è dentro.

– E il cervello?

- Oh, ho un cervello, va tutto bene. Ma anche a base di carne.

– Da dove vengono i pensieri?!

– Non capisci, vero? I pensieri sono prodotti dal cervello. Carne.

– La carne ha pensieri? Vuoi che creda nella carne intelligente?

- Diavolo sì! Carne intelligente. Carne con sentimenti. Con coscienza. Carne che sogna. Tutto è pura carne. Capisci?

- Oh mio Dio... dici sul serio?

- Assolutamente. Sono seriamente fatti di carne e negli ultimi cento anni hanno cercato di mettersi in contatto.

-Cosa vogliono?

– Per cominciare, parla... Poi, a quanto pare, fruga nell'Universo, contatta scienziati di altri mondi e ruba loro idee e dati. Tutto come al solito.

- Allora dobbiamo parlare con la carne?

- In effetti. Questo è quello che dicono nei loro messaggi: “Ciao! C'è qualcuno vivo? C'è nessuno in casa?" - e altri rifiuti.

- Quindi parlano davvero? Attraverso parole, idee e concetti?

- E come. Soprattutto con la carne circostante...

– Ma hai detto che usano la radio!

- Sì, ma... Cosa pensi che stiano facendo per bloccare le onde radio? Suoni di carne. Hai presente quel rumore schiumoso quando sbatti carne su carne? È così che si sculacciano a vicenda. E cantano anche, facendo passare flussi di aria compressa attraverso la carne.

- Oh. Cantare carne! Questo è troppo... Cosa mi consigli?

– Ufficialmente o tra di noi?

- E di qua e di là.

“Ufficialmente dovremmo stabilire contatti, accoglierli e aprire l’accesso al Registro Completo degli esseri senzienti e delle menti multi-entità in questo settore, senza pregiudizi, paure o favori da parte nostra. Ma se restassimo tra noi, cancellerei tutti i loro dati all'inferno e li dimenticherei per sempre.

«Speravo che lo dicessi.»

– La misura, ovviamente, è forzata. Ma c'è un limite a tutto! Vogliamo davvero conoscere la carne?

– Sono d’accordo al cento per cento! Ebbene, diciamo loro: “Ciao, carne! Come stai?" E dopo? E quanti pianeti hanno già popolato?

- Solo uno. Possono viaggiare in speciali contenitori metallici, ma non sono in grado di vivere costantemente in viaggio. Inoltre, essendo carne, possono muoversi solo nello spazio C. Ciò non consente loro di raggiungere la velocità della luce, il che significa che la loro probabilità di entrare in contatto è semplicemente trascurabile. Più precisamente, infinitamente piccolo.

– Allora è meglio far finta che non ci sia nessuno nell’Universo?

- Questo è tutto.

– Crudele… D’altronde hai ragione: chi vuole uscire con la carne? E quelli che sono stati presi a bordo per i test, sei sicuro che non ricordino nulla?

– Se qualcuno si ricorda, lo prenderanno comunque per un pazzo. Siamo entrati nelle loro teste e abbiamo lisciato la carne in modo che ci percepissero come sogni.

- La carne sogna... Pensa: la carne sogna noi!

– E poi l’intero settore sulla mappa può essere contrassegnato come disabitato.

- Grande! Sono completamente d'accordo. Sia ufficialmente che tra di noi. Il caso è chiuso. Nessun altro? Cos'altro c'è di divertente dall'altra parte della Galassia?

Ipotesi di simulazione

Nessuno ci ha visitato perché - e questo modello non contiene per noi compagni extraterrestri.

Se questo è vero, ne conseguono diverse cose importanti. In primo luogo, questi banditi - o dei, a seconda di come lo guardi - hanno organizzato tutto in modo tale che noi siamo l'unica civiltà nell'intera galassia (o anche nell'Universo). Oppure l’Universo reale semplicemente non c’è; da qui ci sembra che il mondo sia enorme, ma è una bolla simulata. Se un albero cade nella foresta ma nessuno sente il rumore della sua caduta, emette un suono?

Un'altra strana possibilità è che questa simulazione sia gestita da una civiltà post-umana alla ricerca di una risposta al paradosso di Fermi, o qualche altra strana domanda. Forse, quando cercano di testare diverse ipotesi (anche considerando preventivamente la possibilità di una determinata azione), eseguono un miliardo di simulatori diversi, cercando di determinare le opzioni di cui hanno bisogno.

Silenzio in onda

Questa teoria è simile all’ipotesi della quarantena, ma non è così paranoica. Non molto, ma paranoico. È del tutto possibile che tutti ci ascoltino, ma nessuno stia cercando di comunicare. E per ottime ragioni.

David Brin suggerisce che la pratica del SETI attivo è simile all'urlo nella giungla (il SETI attivo è la trasmissione deliberata di segnali radio ad alta potenza verso possibili sistemi stellari dotati di vita). Michael Michaud la pensa allo stesso modo: “Siamo onesti, Active SETI non è uno studio scientifico. Questo è un tentativo consapevole di provocare una reazione da parte di una civiltà aliena, le cui capacità, intenzioni e distanza da noi ci sono sconosciute. Questo è un problema politico." La preoccupazione principale è che potremmo attirare un’attenzione prematura. Forse un giorno fermeremo tutti i tentativi di comunicare con gli alieni. Ma cosa accadrebbe se tutte le civiltà nello spazio attraversassero esattamente la stessa scala? Ciò significa che ci sarà silenzio in onda”.

Forse anche ascoltare la trasmissione può essere pericoloso: dov'è la garanzia che SETI non scaricherà un virus dannoso dallo spazio profondo?

Tutti gli alieni sono corpi domestici

Questa opzione non è tanto strana quanto possibile. Gli esseri extraterrestri avanzati, una volta raggiunta la civiltà di tipo II sulla scala Kardashev, potrebbero perdere tutte le ambizioni galattiche. Non appena verrà costruita una sfera Dyson o qualcosa del genere, gli alieni a noi sconosciuti inizieranno a divertirsi a noi sconosciuti. Enormi supercomputer saranno in grado di simulare universi all’interno di universi, cicli di vita all’interno di cicli di vita. Il resto dell'universo sembrerà noioso e vuoto. Lo spazio si trasformerà in uno specchietto retrovisore.

Non possiamo leggere i segnali

È del tutto possibile che ci siano segnali e segni di civiltà extraterrestri intorno a noi, ma semplicemente non li vediamo. O siamo troppo stupidi per notarli, oppure abbiamo bisogno di ulteriore tecnologia. Secondo l’attuale approccio SETI, dobbiamo ascoltare le firme radio. Ma civiltà molto più avanzate di noi potrebbero utilizzare tecnologie completamente diverse. Possono segnalare con i laser, per esempio. I laser sono ottimi perché sono raggi strettamente focalizzati con eccellenti capacità di trasferimento delle informazioni. Possono anche penetrare nel polveroso mezzo interstellare.

Oppure, le civiltà extraterrestri potrebbero utilizzare “biglietti da visita” utilizzando metodi di rilevamento diretto (cioè costruendo enormi strutture geometriche ideali come un triangolo o un quadrato in orbita attorno alla loro stella).

Stephen Webb ha sottolineato che i segnali elettromagnetici, i segnali gravitazionali, i segnali di particelle elementari, i tachioni e qualcos'altro che non abbiamo ancora scoperto hanno un certo potenziale. Potrebbe anche esserci una radio, ma non sappiamo su quale frequenza sintonizzarci (lo spettro elettromagnetico è estremamente ampio). Potremmo finire per trovare messaggi dove meno ce li aspettavamo, anche nel nostro codice DNA.

Sono tutti ai margini della galassia

Questa interessante soluzione al paradosso di Fermi è stata proposta da Milan Cirkovic e Robert Bradbury.

"Crediamo che le regioni esterne del disco galattico siano i luoghi più probabili per ricerche SETI avanzate", hanno scritto. Il punto è che le comunità intelligenti complesse tenderanno a migrare verso l’esterno attraverso la galassia man mano che le loro capacità di elaborazione delle informazioni aumenteranno. Perché? Perché le civiltà basate sulle macchine, con i loro potenti supercomputer, avranno seri problemi con la rimozione del calore. Dovranno accamparsi da qualche parte dove farà fresco. E il bordo esterno della galassia andrebbe bene.

Inoltre, le civiltà extraterrestri post-singolarità potrebbero vivere in luoghi diversi da quelli in cui vive la vita basata sulla carne. Pertanto, le civiltà avanzate non avranno alcun interesse ad esplorare zone abitabili abitate da esseri biologici. Forse stiamo cercando nel posto sbagliato. Stephen Wolfram una volta disse che un giorno sarebbe stato possibile fare calcoli senza generare calore, quindi questa spiegazione del paradosso di Fermi non avrebbe funzionato per lui.

Panspermia mirata

Forse non possiamo contattare le civiltà extraterrestri perché noi stessi siamo loro. Oppure i nostri antenati erano loro. Secondo questa teoria, proposta per la prima volta da Francis Crick, gli alieni seminano scintille di vita su altri pianeti (inviando spore su pianeti potenzialmente fertili, per esempio) e poi se ne vanno. Per sempre. Oppure potrebbero tornare un giorno.

Questa idea è piuttosto popolare nei circoli di fantascienza.

Bonus. Ipotesi di transizione di fase

Questa ipotesi è simile all'ipotesi della "Terra rara", ma presuppone che l'Universo sia ancora in evoluzione e cambiamento. Le condizioni per il mantenimento dell'intelligenza sviluppata sono apparse solo di recente. Il cosmologo James Annis lo chiama il modello di transizione di fase dell'Universo, una sorta di spiegazione astrofisica del paradosso del grande silenzio cosmico.

Secondo Annis, un possibile meccanismo regolatore che potrebbe spiegare tutto ciò è la frequenza dei lampi di raggi gamma: eventi super-catastrofici che sterilizzano letteralmente vaste aree della galassia.

“Supponendo che siano letali per la vita terrestre in tutta la galassia, basterebbe un solo meccanismo per impedire all’intelligenza di aumentare ad un certo punto, di tanto in tanto”. In altre parole, i lampi di raggi gamma si verificano troppo spesso e la vita intelligente muore prima di avere l’opportunità di spostarsi tra le galassie. Ma poiché la frequenza dei lampi di raggi gamma diminuisce nel tempo, ciò potrebbe cambiare.

"La galassia sta attualmente attraversando una fase di transizione da uno stato di equilibrio in cui non c'è intelligenza a un altro stato pieno di vita intelligente", ha detto Annis.

E poi andrà tutto bene.

Basato su materiali di Gizmodo

Paradossi cosmologici dell'Universo

Paradossi cosmologici— difficoltà (contraddizioni) che sorgono quando si estendono le leggi della fisica all'Universo nel suo insieme o ad aree sufficientemente grandi di esso. L'immagine classica del mondo del 19 ° secolo si rivelò piuttosto vulnerabile nel campo della cosmologia dell'Universo, a causa della necessità di spiegare 3 paradossi: fotometrico, termodinamico e gravitazionale. Siete invitati a spiegare questi paradossi dal punto di vista della scienza moderna.

Paradosso fotometrico (J. Chezo, 1744; G. Olbers, 1823) si riduceva a una spiegazione della domanda "Perché è buio di notte?"
Se l'Universo è infinito, allora ci sono innumerevoli stelle al suo interno. Con una distribuzione relativamente uniforme delle stelle nello spazio, il numero di stelle situate ad una determinata distanza aumenta proporzionalmente al quadrato della distanza da esse. Poiché la brillantezza di una stella diminuisce proporzionalmente al quadrato della distanza da essa, l'indebolimento della luce generale delle stelle dovuto alla loro distanza dovrebbe essere esattamente compensato dall'aumento del numero delle stelle, e l'intera sfera celeste dovrebbe brillano in modo uniforme e luminoso. Questa contraddizione con ciò che si osserva nella realtà è chiamata paradosso fotometrico.
Questo paradosso fu formulato per la prima volta nella sua interezza dall'astronomo svizzero Jean-Philippe Louis de Chaizeau (1718-1751) nel 1744, sebbene pensieri simili fossero stati espressi in precedenza da altri scienziati, in particolare Johannes Kepler, Otto von Guericke e Edmund Halley. Il paradosso fotometrico è talvolta chiamato paradosso di Olbers, dal nome dell'astronomo che lo portò all'attenzione nel XIX secolo.
La corretta spiegazione del paradosso fotometrico fu proposta dal famoso scrittore americano Edgar Allan Poe nel poema cosmologico “Eureka” (1848); una trattazione matematica dettagliata di questa soluzione fu data da William Thomson (Lord Kelvin) nel 1901. Si basa sull’età finita dell’Universo. Poiché (secondo i dati moderni) più di 13 miliardi di anni fa non c'erano galassie e quasar nell'Universo, le stelle più distanti che possiamo osservare si trovano a distanze di 13 miliardi di anni luce. anni. Ciò elimina la premessa principale del paradosso fotometrico: che le stelle si trovano a qualsiasi distanza da noi, non importa quanto grande. L'Universo, osservato a grandi distanze, è così giovane che in esso non si sono ancora formate le stelle. Si noti che ciò non contraddice in alcun modo il principio cosmologico, da cui consegue l'illimitatezza dell'Universo: non è l'Universo ad essere limitato, ma solo quella parte di esso dove le prime stelle riuscirono a nascere durante l'arrivo della luce a noi.
Anche lo spostamento verso il rosso delle galassie fornisce un contributo (significativamente più piccolo) alla diminuzione della luminosità del cielo notturno. Infatti, le galassie distanti hanno (1+ z) lunghezza d'onda della radiazione maggiore rispetto alle galassie a distanze ravvicinate. Ma la lunghezza d'onda è legata all'energia della luce secondo la formula ε= h.c/λ. Pertanto, l'energia dei fotoni che riceviamo da galassie lontane è (1+ z) volte meno. Inoltre, se da una galassia con spostamento verso il rosso z vengono emessi due fotoni con un intervallo di tempo δ T, allora l'intervallo tra la ricezione di questi due fotoni sulla Terra sarà un altro (1+ z) volte maggiore, quindi l'intensità della luce ricevuta è altrettante volte inferiore. Di conseguenza, otteniamo che l'energia totale che ci arriva dalle galassie distanti è (1+ z)² volte meno che se questa galassia non si fosse allontanata da noi a causa dell'espansione cosmologica.

Paradosso termodinamico (Clausius, 1850), è associato alla contraddizione tra la seconda legge della termodinamica e il concetto di eternità dell'Universo. Secondo l'irreversibilità dei processi termici, tutti i corpi nell'Universo tendono all'equilibrio termico. Se l'Universo esiste da un tempo infinitamente lungo, allora perché l'equilibrio termico in natura non è ancora arrivato e perché i processi termici continuano?

Paradosso gravitazionale

Seleziona mentalmente una sfera di raggio R 0 per cui le cellule di disomogeneità nella distribuzione della materia all'interno della sfera sono insignificanti e la densità media è pari alla densità media dell'Universo r. Sia presente un corpo di massa sulla superficie della sfera M, ad esempio, Galassia. Secondo il teorema di Gauss su un campo a simmetria centrale, la forza gravitazionale di una sostanza di massa M, racchiuso all'interno della sfera, agirà sul corpo come se tutta la materia fosse concentrata in un punto situato al centro della sfera. Allo stesso tempo, il resto della materia dell'Universo non fornisce alcun contributo a questa forza.

Esprimiamo la massa attraverso la densità media r: . Sia allora - l'accelerazione della caduta libera di un corpo al centro della sfera dipende solo dal raggio della sfera R 0 . Poiché il raggio della sfera e la posizione del centro della sfera sono scelti arbitrariamente, si verifica incertezza nell'azione della forza sulla massa di prova M e la direzione del suo movimento.

(Il paradosso di Neumann-Seliger, dal nome degli scienziati tedeschi K. Neumann e H. Zeliger, 1895) si basa sulle disposizioni dell'infinito, dell'omogeneità e dell'isotropia dell'Universo, ha un carattere meno ovvio e consiste nel fatto che la legge di Newton di la gravitazione universale non fornisce alcuna risposta ragionevole alla domanda sul campo gravitazionale creato da un sistema infinito di masse (a meno che non si facciano ipotesi molto speciali sulla natura della distribuzione spaziale di queste masse). Per le scale cosmologiche la risposta è data dalla teoria di A. Einstein, in cui la legge di gravitazione universale viene affinata per il caso di campi gravitazionali molto forti.

In cosmologia, la questione della finitezza o dell'infinità dell'Universo è di grande importanza:

• se l'Universo è finito, allora, come ha dimostrato Friedman, non può essere stazionario e deve espandersi o contrarsi;
• se l'Universo è infinito, qualsiasi ipotesi sulla sua compressione o espansione perde ogni significato.

È noto che i cosiddetti paradossi cosmologici venivano avanzati come obiezioni alla possibilità dell'esistenza di un Universo infinito, infinito nel senso che né le sue dimensioni, né il tempo di esistenza, né la massa della materia in esso contenuta può essere espresso da qualsiasi numero, non importa quanto grande. Vediamo quanto si rivelano fondate queste obiezioni.

Paradossi cosmologici: essenza e ricerca

È noto che le principali obiezioni alla possibilità dell'esistenza di un Universo infinito nel tempo e nello spazio sono le seguenti.

1. “Nel 1744, l'astronomo svizzero J.F. Shezo fu il primo a dubitare della correttezza dell'idea di un Universo infinito: se il numero di stelle nell'Universo è infinito, allora perché l'intero cielo non brilla come la superficie di una singola stella? Perché il cielo è scuro? Perché le stelle sono separate da spazi oscuri? . Si ritiene che la stessa obiezione al modello di un Universo infinito sia stata avanzata dal filosofo tedesco G. Olbers nel 1823. “La controargomentazione di Albers era che la luce che ci arriva da stelle lontane dovrebbe essere indebolita a causa dell'assorbimento nel materia sul suo cammino. Ma in questo caso, questa sostanza stessa dovrebbe riscaldarsi e brillare intensamente, come le stelle”. . Tuttavia, le cose stanno davvero così! Secondo le idee moderne, il vuoto non è “niente”, ma è “qualcosa” che ha proprietà fisiche molto reali. Allora perché non supporre che la luce interagisca con questo "qualcosa" in modo tale che ogni fotone di luce, quando si muove in questo "qualcosa", perde energia in proporzione alla distanza percorsa, di conseguenza la radiazione del fotone si sposta verso la parte rossa dello spettro. Naturalmente, l'assorbimento dell'energia fotonica da parte del vuoto è accompagnato da un aumento della temperatura del vuoto, a seguito del quale il vuoto diventa una fonte di radiazione secondaria, che può essere chiamata radiazione di fondo. Quando la distanza dalla Terra all'oggetto emittente - una stella, una galassia - raggiunge un certo valore limite, la radiazione proveniente da questo oggetto riceve uno spostamento verso il rosso così grande da fondersi con la radiazione di fondo del vuoto. Pertanto, sebbene il numero di stelle nell'Universo infinito sia infinito, il numero di stelle osservate dalla Terra, e in generale da qualsiasi punto dell'Universo, è finito: in qualsiasi punto dello spazio l'osservatore vede se stesso come se fosse al centro dell'Universo, da cui si osserva un certo numero limitato di stelle (galassie). Allo stesso tempo, alla frequenza della radiazione di fondo, l'intero cielo brilla come la superficie di un'unica stella, che viene effettivamente osservata.

2. Nel 1850, il fisico tedesco R. Clausius “... arrivò alla conclusione che in natura il calore passa da un corpo caldo a uno freddo... lo stato dell'Universo dovrebbe cambiare sempre più in una certa direzione... Queste idee furono sviluppate dal fisico inglese William Thomson, secondo il quale tutti i processi fisici nell'Universo sono accompagnati dalla conversione dell'energia luminosa in calore." Di conseguenza, l’Universo si trova ad affrontare la “morte termica”, quindi l’esistenza infinita dell’Universo nel tempo è impossibile. In realtà, questo non è il caso. Secondo i concetti moderni, la materia viene convertita in “energia luminosa” e “calore” a seguito di processi termonucleari che si verificano nelle stelle. La “morte termica” avverrà non appena tutta la materia dell’Universo “brucerà” nelle reazioni termonucleari. Ovviamente, in un Universo infinito, anche le riserve di materia sono infinite, quindi tutta la materia dell'Universo si “brucerà” in un tempo infinitamente lungo. La “morte termica” minaccia piuttosto l’Universo finito, poiché le riserve di materia in esso contenute sono limitate. Tuttavia, anche nel caso di un Universo finito, la sua “morte termica” non è obbligatoria. Anche Newton disse qualcosa del genere: “La natura ama le trasformazioni. Perché non dovrebbero essercene alcune in una serie di trasformazioni diverse in cui la materia si trasforma in luce e la luce in materia?” Attualmente tali trasformazioni sono ben note: da un lato la materia si trasforma in luce a seguito di reazioni termonucleari, dall'altro i fotoni, ad es. La luce, in determinate condizioni, si trasforma in due particelle completamente materiali: un elettrone e un positrone. Pertanto, in natura esiste una circolazione di materia ed energia, che esclude la “morte termica” dell'Universo.

3. Nel 1895, l'astronomo tedesco H. Seeliger “... giunse alla conclusione che l'idea di uno spazio infinito pieno di materia con una densità finita è incompatibile con la legge di gravitazione di Newton... Se in uno spazio infinito Se la densità della materia non è infinitesimale, e ogni due particelle, secondo la legge di Newton, sono reciprocamente attratte, allora la forza di gravità che agisce su qualsiasi corpo sarebbe infinitamente grande, e sotto la sua influenza i corpi riceverebbero un’accelerazione infinitamente grande”.

Come spiegato, ad esempio, da I.D. Novikov, l'essenza del paradosso gravitazionale è la seguente. “Supponiamo che l'Universo sia, in media, uniformemente riempito di corpi celesti, in modo che la densità media della materia in volumi di spazio molto grandi sia la stessa. Proviamo a calcolare, secondo la legge di Newton, quale forza gravitazionale causata da tutta la materia infinita dell'Universo agisce su un corpo (ad esempio una galassia) posto in un punto arbitrario dello spazio. Supponiamo innanzitutto che l'Universo sia vuoto. Posizioniamo un corpo di prova in un punto arbitrario nello spazio UN. Circondiamo questo corpo con una sostanza di densità che riempie una palla di raggio R al corpo UN era al centro della palla. È chiaro senza calcoli che, a causa della simmetria, la gravitazione di tutte le particelle di materia della palla nel suo centro si bilancia tra loro e la forza risultante è zero, cioè sul corpo UN non viene applicata alcuna forza. Ora aggiungeremo alla palla sempre più strati sferici di materia della stessa densità... gli strati sferici di materia non creano forze gravitazionali nella cavità interna e l'aggiunta di questi strati non cambia nulla, cioè ancora la forza gravitazionale risultante per UN uguale a zero. Proseguendo il processo di stratificazione si arriva infine ad un Universo infinito, uniformemente riempito di materia, nel quale la risultante forza gravitazionale che agisce su UN, è uguale a zero.

Tuttavia il ragionamento può essere svolto diversamente. Prendiamo ancora una palla di raggio uniforme R in un universo vuoto. Posizioniamo il nostro corpo non al centro di questa palla con la stessa densità di materia di prima, ma sul suo bordo. Ora la forza di gravità che agisce sul corpo UN, sarà uguale secondo la legge di Newton

F = GMm/R 2 ,

Dove M– massa della palla; M– massa del corpo di prova UN.

Ora aggiungeremo strati sferici di materia alla palla. Una volta aggiunto un guscio sferico a questa palla, non aggiungerà alcuna forza gravitazionale al suo interno. Pertanto, la forza gravitazionale che agisce sul corpo UN, non cambierà ed è ancora uguale F.

Continuiamo il processo di aggiunta di gusci sferici di materia della stessa densità. Forza F Rimane invariato. Al limite, otteniamo ancora un Universo pieno di materia omogenea con la stessa densità. Tuttavia, ora sul corpo UN atti di forza F. Ovviamente a seconda della scelta della pallina iniziale si potrà ottenere la forza F dopo la transizione verso un Universo uniformemente riempito di materia. Questa ambiguità è chiamata paradosso gravitazionale... La teoria di Newton non consente di calcolare in modo inequivocabile le forze gravitazionali in un Universo infinito senza ulteriori presupposti. Solo la teoria di Einstein ci permette di calcolare queste forze senza alcuna contraddizione”.

Le contraddizioni, però, scompaiono immediatamente se ricordiamo che un Universo infinito non è la stessa cosa di uno molto grande:

• in un Universo infinito, non importa quanti strati di materia aggiungiamo alla palla, una quantità infinitamente grande di materia rimane al di fuori di essa;
• nell'Universo infinito, una palla di qualsiasi raggio, non importa quanto grande, con un corpo di prova sulla sua superficie può sempre essere circondata da una sfera di raggio ancora maggiore in modo tale che sia la palla che il corpo di prova sulla sua superficie sarà all'interno di questa nuova sfera piena di materia della stessa densità, come all'interno della palla; in questo caso, l'entità delle forze gravitazionali che agiscono sul corpo di prova dal lato della palla sarà pari a zero.

Pertanto, non importa quanto aumentiamo il raggio della palla e non importa quanti strati di materia aggiungiamo, in un Universo infinito uniformemente riempito di materia, l'entità delle forze gravitazionali che agiscono sul corpo di prova sarà sempre pari a zero. . In altre parole, l’entità delle forze gravitazionali create da tutta la materia nell’Universo è zero in ogni punto. Tuttavia, se non c'è alcuna sostanza al di fuori della sfera sulla cui superficie giace il corpo di prova, ad es. se tutta la materia dell'Universo è concentrata all'interno di questa palla, allora una forza gravitazionale proporzionale alla massa della materia contenuta nella palla agisce sul corpo di prova che giace sulla superficie di questo corpo. Sotto l'influenza di questa forza, il corpo di prova, e in generale tutti gli strati esterni della materia della palla, saranno attratti verso il suo centro: una palla di dimensioni finite, uniformemente riempita di materia, inevitabilmente si comprimerà sotto l'influenza delle forze gravitazionali . Questa conclusione deriva sia dalla legge di gravitazione universale di Newton che dalla teoria della relatività generale di Einstein: un Universo di dimensioni finite non può esistere, poiché sotto l’influenza delle forze gravitazionali la sua materia deve contrarsi continuamente verso il centro dell’Universo.

“Newton capì che, secondo la sua teoria della gravità, le stelle dovrebbero essere attratte l'una dall'altra e quindi, sembrerebbe... dovrebbero cadere l'una sull'altra, avvicinandosi ad un certo punto... Newton disse che COSÌ(di seguito è da me sottolineato - V.P.) Veramente avrebbe dovuto esserci se solo avessimo finale numero di stelle in ultimo aree dello spazio. Ma... se il numero di stelle infinitamente e lo sono più o meno uniformemente distribuito su infinito spazio, poi questo Mai non accadrà, poiché non esiste un punto centrale in cui debbano cadere. Questi argomenti sono un esempio di quanto sia facile mettersi nei guai quando si parla di infinito. In un Universo infinito, qualsiasi punto può essere considerato il centro, poiché su entrambi i lati il ​​numero di stelle è infinito. (Allora puoi - V.P.) ... prendi un sistema finito in cui tutte le stelle cadono l'una sull'altra, tendendo al centro, e guarda quali cambiamenti accadranno se aggiungi sempre più stelle, distribuite approssimativamente uniformemente fuori dalla regione sotto considerazione. Non importa quante stelle aggiungiamo, tenderanno sempre al centro." Quindi, per non “metterci nei guai”, dobbiamo selezionare una certa regione finita dall’Universo infinito, assicurarci che in una regione così finita le stelle cadano verso il centro di questa regione, e quindi estendere questa conclusione all’universo. Universo infinito e dichiarare che l'esistenza di un tale Universo è impossibile. Ecco un esempio di come “... all'universo nel suo insieme...” viene trasferito “... come qualcosa di assoluto, uno stato... al quale... solo una parte della materia può essere soggetta” ( F. Engels Anti-Dühring), ad esempio una stella singola o un ammasso di stelle. Infatti, poiché “in un Universo infinito qualsiasi punto può essere considerato un centro”, il numero di tali punti è infinito. In quale direzione tra questi infiniti punti si muoveranno le stelle? E ancora una cosa: anche se un punto del genere viene scoperto all'improvviso, un numero infinito di stelle si muoverà nella direzione di questo punto per un tempo infinito e anche la compressione dell'intero Universo infinito in questo punto avverrà in un tempo infinito , cioè. Mai. La questione è diversa se l'Universo è finito. In un tale Universo, c'è un unico punto, che è il centro dell'Universo - questo è il punto da cui è iniziata l'espansione dell'Universo e in cui tutta la materia dell'Universo si concentrerà nuovamente quando la sua espansione sarà sostituita dalla compressione . Quindi, è l’Universo finito, cioè L'Universo, le cui dimensioni in ogni momento del tempo e la quantità di materia in esso concentrata possono essere espresse da alcuni numeri finiti, è condannato alla contrazione. Essendo in uno stato di compressione, l'Universo non sarà mai in grado di uscire da questo stato senza qualche tipo di influenza esterna. Poiché, tuttavia, non c'è materia, né spazio, né tempo al di fuori dell'Universo, l'unica ragione dell'espansione dell'Universo può essere l'azione espressa nelle parole "Sia la luce!" Come scrisse una volta F. Engels: “Possiamo girarci e rigirarci come vogliamo, ma... .. torniamo ogni volta di nuovo... al dito di Dio” (F. Engels. Anti-Dühring). Tuttavia, il dito di Dio non può essere oggetto di studio scientifico.

Conclusione

L'analisi dei cosiddetti paradossi cosmologici ci consente di concludere quanto segue.

1. Lo spazio mondiale non è vuoto, ma è riempito da qualche mezzo, sia che chiamiamo questo mezzo etere o vuoto fisico. Quando si muovono in questo mezzo, i fotoni perdono energia in proporzione alla distanza percorsa e alla distanza percorsa, per cui l'emissione di fotoni si sposta nella parte rossa dello spettro. Come risultato dell'interazione con i fotoni, la temperatura del vuoto o dell'etere aumenta di diversi gradi sopra lo zero assoluto, per cui il vuoto diventa una fonte di radiazione secondaria corrispondente alla sua temperatura assoluta, che viene effettivamente osservata. Alla frequenza di questa radiazione, che in effetti è la radiazione di fondo del vuoto, l'intero cielo risulta essere ugualmente luminoso, come ipotizzato da J.F. Shezo.

2. Contrariamente all'ipotesi di R. Clausius, la “morte termica” non minaccia l'Universo infinito, che comprende una quantità infinita di materia che può trasformarsi in calore in un tempo infinitamente lungo, cioè Mai. La “morte termica” minaccia un universo finito contenente una quantità finita di materia che può essere convertita in calore in un tempo finito. Ecco perché l'esistenza di un Universo finito risulta essere impossibile.

3. In un Universo infinito, le cui dimensioni non possono essere espresse da nessuno, non importa quanto grande, riempito uniformemente di materia con densità diversa da zero, l'entità delle forze gravitazionali che agiscono in qualsiasi punto dell'Universo è uguale a zero: questo è il vero paradosso gravitazionale dell'Universo infinito. L'uguaglianza delle forze gravitazionali a zero in qualsiasi punto di un Universo infinito, uniformemente pieno di materia, significa che lo spazio in un tale Universo è ovunque euclideo.

Nell'Universo finito, cioè nell'Universo, le cui dimensioni possono essere espresse da alcuni numeri, anche se molto grandi, un corpo di prova situato “ai margini” dell'Universo è soggetto ad una forza attrattiva proporzionale alla massa della materia in esso contenuta, come un risultato del quale questo corpo tenderà al centro dell'Universo: l'Universo finito, la cui materia è uniformemente distribuita in tutto il suo volume limitato, è condannato alla compressione, che non cederà mai all'espansione senza qualche influenza esterna.

Pertanto, tutte le obiezioni o i paradossi che si credono diretti contro la possibilità dell'esistenza di un Universo infinito nel tempo e nello spazio, sono in realtà diretti contro la possibilità dell'esistenza di un Universo finito. In realtà l'Universo è infinito sia nello spazio che nel tempo; infinito nel senso che né la dimensione dell'Universo, né la quantità di materia in esso contenuta, né la sua durata possono essere espressi da alcuno, non importa quanto grandi siano i numeri: infinito, è infinito. L’Universo Infinito non è mai sorto né come risultato di un’espansione improvvisa e inspiegabile e di un ulteriore sviluppo di qualche oggetto “pre-materiale”, né come risultato della creazione Divina.

Si deve tuttavia presumere che gli argomenti di cui sopra sembreranno del tutto poco convincenti ai sostenitori della teoria del Big Bang. Secondo il famoso scienziato H. Alfven, “Meno sono le prove scientifiche, più fanatica diventa la credenza in questo mito. Sembra che nell'attuale clima intellettuale il grande vantaggio della cosmologia del Big Bang sia quello di essere un affronto al senso comune: credo, quiaassurdum (credo perché è assurdo)” (citato in ). Purtroppo, ormai da tempo, la “fede fanatica” in questa o quella teoria è una tradizione: quanto più appaiono le prove dell'inconsistenza scientifica di tali teorie, tanto più fanatica diventa la fede nella loro assoluta infallibilità.

Un tempo, polemizzando con il famoso riformatore della chiesa Lutero, Erasmo da Rotterdam scrisse: "Qui, lo so, alcuni, tappandosi le orecchie, grideranno sicuramente: "Erasmo ha osato combattere con Lutero!" Cioè, una mosca con un elefante. Se qualcuno vuole attribuire questo alla mia debolezza di mente o alla mia ignoranza, allora non discuterò con lui, solo se i deboli di mente - anche per motivi di apprendimento - possono discutere con coloro che Dio ha donato più ricchi. Forse la mia opinione mi inganna; quindi voglio essere un interlocutore, non un giudice, un esploratore, non un fondatore; Sono pronto a imparare da chiunque offra qualcosa di più corretto e attendibile... Se il lettore vede che la dotazione del mio saggio è uguale a quella della parte opposta, allora sarà lui stesso a valutare e giudicare ciò che è più importante: il giudizio di tutte le persone illuminate..., di tutte le università..., oppure l'opinione privata di questa o quella persona... So che nella vita capita spesso che la maggioranza prevalga sui migliori. So che quando si indaga sulla verità non è mai una cattiva idea aggiungere la propria diligenza a ciò che è stato fatto prima”.

Con queste parole concluderemo il nostro breve approfondimento.

Fonti di informazione:

1. Klimishin I.A. Astronomia relativistica. M.: Nauka, 1983.
2. Hawking S. Dal big bang ai buchi neri. M.: Mir, 1990.
3. Novikov I.D. Evoluzione dell'Universo. M.: Nauka, 1983.
4. Ginzburg V.L. A proposito di fisica e astrofisica. Articoli e discorsi. M.: Nauka, 1985.