Paradoksy wszechświata. Niesamowite paradoksy wszechświata

Paradoksy można znaleźć wszędzie, od ekologii po geometrię i od logiki po chemię. Nawet komputer, na którym czytasz artykuł, jest pełen paradoksów. Oto dziesięć wyjaśnień ciekawych paradoksów. Niektóre z nich są tak dziwne, że trudno od razu zrozumieć, o co im chodzi…

1. Paradoks Banacha-Tarskiego

Wyobraź sobie, że trzymasz piłkę w dłoniach. Teraz wyobraź sobie, że zaczynasz rozdzierać tę piłkę na kawałki, a kawałki mogą mieć dowolny kształt. Następnie połącz elementy tak, aby otrzymać dwie kule zamiast jednej. Jak duże będą te kulki w porównaniu z oryginalną piłką?
Zgodnie z teorią mnogości dwie powstałe kule będą miały ten sam rozmiar i kształt co oryginalna kula. Ponadto, jeśli weźmiemy pod uwagę, że kule mają różne objętości, wówczas każdą z kulek można przekształcić zgodnie z drugą. Sugeruje to, że groszek można podzielić na kulki wielkości słońca.
Sekret paradoksu polega na tym, że kulki można rozbić na kawałki o dowolnym kształcie. W praktyce jest to niemożliwe – struktura materiału i w efekcie wielkość atomów narzucają pewne ograniczenia.
Aby naprawdę możliwe było rozbicie piłki tak, jak lubisz, musi ona zawierać nieskończoną liczbę dostępnych punktów zerowymiarowych. Wtedy kula takich punktów będzie nieskończenie gęsta, a kiedy ją rozbijesz, kształty kawałków mogą okazać się tak skomplikowane, że nie będą miały określonej objętości. Możesz złożyć te elementy, każdy zawierający nieskończoną liczbę punktów, w nową kulę dowolnego rozmiaru. Nowa kula nadal będzie zbudowana z nieskończonych punktów, a obie kule będą równie nieskończenie gęste.
Jeśli spróbujesz wcielić ten pomysł w życie, nic nie zadziała. Ale wszystko świetnie sprawdza się przy pracy ze sferami matematycznymi – nieskończenie podzielnymi zbiorami liczbowymi w przestrzeni trójwymiarowej. Rozwiązany paradoks nosi nazwę twierdzenia Banacha-Tarskiego i odgrywa ogromną rolę w matematycznej teorii mnogości.

2. Paradoks Peto

Oczywiście wieloryby są znacznie większe od nas, co oznacza, że mają o wiele więcej komórek w swoich ciałach. Teoretycznie każda komórka w organizmie może stać się złośliwa. Dlatego wieloryby są znacznie bardziej narażone na raka niż ludzie, prawda?
Nie w ten sposób. Paradoks Peto, nazwany na cześć profesora z Oksfordu Richarda Peto, stwierdza, że nie ma korelacji między wielkością zwierzęcia a rakiem. Ludzie i wieloryby mają mniej więcej takie same szanse na zachorowanie na raka, ale niektóre rasy małych myszy mają znacznie większe ryzyko.
Niektórzy biolodzy uważają, że brak korelacji w paradoksie Peto można wytłumaczyć faktem, że większe zwierzęta są lepiej odporne na nowotwory: jest to mechanizm, który zapobiega mutacji komórek w procesie podziału.

3. Problem współczesności

Aby coś fizycznie istniało, musi być obecne w naszym świecie przez jakiś czas. Nie ma przedmiotu bez długości, szerokości i wysokości i nie ma obiektu bez „trwania” – obiekt „natychmiastowy”, czyli taki, który nie istnieje przynajmniej przez jakiś czas, w ogóle nie istnieje .
Według uniwersalnego nihilizmu przeszłość i przyszłość nie zajmują czasu w teraźniejszości. Co więcej, nie da się określić ilościowo czasu trwania, który nazywamy „czasem teraźniejszym”: każdą ilość czasu, którą nazywacie „czasem teraźniejszym”, można podzielić na części – przeszłość, teraźniejszość i przyszłość.
Jeśli teraźniejszość trwa, powiedzmy, sekundę, wówczas tę sekundę można podzielić na trzy części: pierwsza część będzie przeszłością, druga - teraźniejszością, trzecia - przyszłością. Trzecią część sekundy, którą teraz nazywamy teraźniejszością, również można podzielić na trzy części. Z pewnością już rozumiesz ideę - możesz tak kontynuować w nieskończoność.
Zatem teraźniejszość tak naprawdę nie istnieje, ponieważ nie trwa w czasie. Uniwersalny nihilizm używa tego argumentu, aby udowodnić, że nic w ogóle nie istnieje.

4. Paradoks Moraveca

Jakie jest prawdopodobieństwo, że losowa liczba zacznie się od cyfry „1”? A może od cyfry „3”? Albo z „7”? Jeśli znasz się trochę na teorii prawdopodobieństwa, możesz zgadnąć, że prawdopodobieństwo wynosi jeden do dziewięciu, czyli około 11%.
Jeśli spojrzysz na rzeczywiste liczby, zauważysz, że „9” pojawia się znacznie rzadziej niż w 11% przypadków. Ponadto znacznie mniej liczb, niż oczekiwano, zaczyna się od „8”, ale aż 30% liczb zaczyna się od „1”. Ten paradoksalny wzór sprawdza się we wszystkich rzeczywistych przypadkach, począwszy od wielkości populacji, przez ceny akcji, aż po długość rzek.
Fizyk Frank Benford po raz pierwszy zauważył to zjawisko w 1938 roku. Odkrył, że częstotliwość pojawiania się cyfry jako pierwszej spadała wraz ze wzrostem cyfry z jednego do dziewięciu. Oznacza to, że „1” pojawia się jako pierwsza cyfra w około 30,1% przypadków, „2” pojawia się w około 17,6% przypadków, „3” pojawia się w około 12,5% przypadków i tak dalej, aż do pojawienia się „9” jako pierwsza cyfra tylko w 4,6% przypadków.
Aby to zrozumieć, wyobraź sobie, że numerujesz losy na loterię sekwencyjnie. Kiedy ponumerujesz bilety od jednego do dziewięciu, istnieje 11,1% szans, że którakolwiek liczba będzie numerem jeden. Kiedy dodasz los o numerze 10, szansa na losową liczbę zaczynającą się od „1” wzrasta do 18,2%. Dodajesz bilety od #11 do #19, a szansa na numer biletu zaczynający się od „1” stale rośnie, osiągając maksymalnie 58%. Teraz dodajesz bilet numer 20 i kontynuuj numerację biletów. Szansa na liczbę zaczynającą się od „2” wzrasta, a szansa na liczbę zaczynającą się od „1” powoli maleje.
Prawo Benforda nie ma zastosowania do wszystkich przypadków dystrybucji liczb. Na przykład zestawy liczb, których zakres jest ograniczony (wzrost lub waga człowieka), nie są objęte prawem. Nie działa to również z zestawami, które mają tylko jedno lub dwa rzędy.
Prawo dotyczy jednak wielu rodzajów danych. W rezultacie władze mogą wykorzystać prawo do wykrywania oszustw: jeśli przekazane informacje nie są zgodne z prawem Benforda, władze mogą stwierdzić, że ktoś sfabrykował dane.

6. Paradoks C

Geny zawierają wszystkie informacje niezbędne do powstania i przetrwania organizmu. Jest rzeczą oczywistą, że złożone organizmy powinny mieć najbardziej złożone genomy, ale nie jest to prawdą.
Jednokomórkowe ameby mają genomy 100 razy większe niż ludzkie; w rzeczywistości mają prawdopodobnie największe znane genomy. A u gatunków bardzo podobnych do siebie genom może się radykalnie różnić. Ta osobliwość znana jest jako paradoks C.
Ciekawym wnioskiem z paradoksu C jest to, że genom może być większy niż to konieczne. Gdyby wykorzystano wszystkie genomy ludzkiego DNA, liczba mutacji na pokolenie byłaby niewiarygodnie wysoka.
Genomy wielu złożonych zwierząt, takich jak ludzie i naczelne, zawierają DNA, które niczego nie koduje. Ta ogromna ilość niewykorzystanego DNA, różniąca się znacznie w zależności od stworzenia, wydaje się nie zależeć od niczego, co tworzy paradoks C.

7. Nieśmiertelna mrówka na linie

Wyobraź sobie mrówkę czołgającą się po gumowej linie o długości jednego metra z prędkością jednego centymetra na sekundę. Wyobraź sobie również, że lina rozciąga się o jeden kilometr na sekundę. Czy mrówka kiedykolwiek dotrze do końca?
Wydaje się logiczne, że zwykła mrówka nie jest do tego zdolna, ponieważ prędkość jej ruchu jest znacznie niższa niż prędkość, z jaką rozciąga się lina. Jednak mrówka w końcu dotrze do przeciwnego końca.
Kiedy mrówka nawet nie zaczęła się poruszać, 100% liny leży przed nią. Po sekundzie lina stała się znacznie większa, ale mrówka też przeszła pewien dystans, a jeśli policzyć to w procentach, odległość, jaką musi pokonać, zmniejszyła się - jest to już niecałe 100%, choć niedużo.
Chociaż lina stale się rozciąga, niewielka odległość, którą mrówka pokonuje, również się zwiększa. I chociaż ogólnie lina wydłuża się w stałym tempie, droga mrówki staje się nieco krótsza z każdą sekundą. Mrówka również cały czas porusza się do przodu ze stałą prędkością. Zatem z każdą sekundą zwiększa się dystans, który już przebył, a dystans, który musi pokonać, maleje. Oczywiście procentowo.
Rozwiązanie problemu jest jeden warunek: mrówka musi być nieśmiertelna. Zatem mrówka dotrze do końca w 2,8×1043,429 sekundy, czyli nieco dłużej niż istnienie Wszechświata.

W kosmologii kwestia skończoności lub nieskończoności Wszechświata ma ogromne znaczenie:

jeśli Wszechświat jest skończony, to, jak pokazał Friedman, nie może znajdować się w stanie stacjonarnym i musi albo się rozszerzać, albo kurczyć;

jeśli Wszechświat jest nieskończony, to wszelkie założenia dotyczące jego kompresji lub ekspansji tracą jakiekolwiek znaczenie.

Wiadomo, że tzw. paradoksy kosmologiczne wysuwano jako zarzuty wobec możliwości istnienia Wszechświata nieskończonego, nieskończonego w tym sensie, że ani jego rozmiar, ani czas istnienia, ani masa zawartej w nim materii można wyrazić dowolną, niezależnie od wielkości, liczbą. Zobaczymy, na ile zasadne okażą się te zastrzeżenia.

Istotą i badaniami są paradoksy kosmologiczne TAU

Wiadomo, że główne zarzuty wobec możliwości istnienia Wszechświata nieskończonego w czasie i przestrzeni są następujące.

1. VLV 1744 Szwajcarski astronom J.F. Chezot jako pierwszy zwątpił w słuszność idei nieskończonego Wszechświata: skoro liczba gwiazd we Wszechświecie jest nieskończona, to dlaczego całe niebo nie błyszczy jak powierzchnia pojedynczej gwiazdy ? Dlaczego niebo jest ciemne? Dlaczego gwiazdy są oddzielone ciemnymi przestrzeniami? Uważa się, że ten sam zarzut wobec modelu nieskończonego Wszechświata wysunął niemiecki filozof G. Olbers w 1823 roku. Kontrargumentem Albersa było to, że światło docierające do nas z odległych gwiazd powinno być osłabione z powodu absorpcji przez materię na swojej drodze. Ale w tym przypadku sama substancja powinna się rozgrzać i świecić jasno jak gwiazdy. . Jednak tak właśnie jest! Według współczesnych koncepcji próżnia nie jest „dodatkową rzeczą”, ale „dodatkową rzeczą”, która ma bardzo realne właściwości fizyczne. Dlaczego więc nie założyć, że światło oddziałuje z tą „rzeczą” w taki sposób, że każdy foton światła poruszając się w tej „rzeczy” traci energię proporcjonalnie do przebytej odległości, w wyniku czego promieniowanie fotonu przesuwa się do czerwona część widma. Naturalnie absorpcji energii fotonów przez próżnię towarzyszy wzrost temperatury próżni, w wyniku czego próżnia staje się źródłem promieniowania wtórnego, które można nazwać promieniowaniem tła. Kiedy odległość od Ziemi do emitującego obiektu, gwiazdy tAU, galaktyki tAU, osiąga pewną wartość graniczną, promieniowanie tego obiektu otrzymuje tak duże przesunięcie ku czerwieni, że łączy się z promieniowaniem tła próżni. Dlatego chociaż liczba gwiazd w nieskończonym Wszechświecie jest nieskończona, to liczba gwiazd obserwowanych z Ziemi i w ogóle z dowolnego punktu Wszechświata, oczywiście, w dowolnym punkcie przestrzeni obserwator widzi siebie jakby w centrum Wszechświata, z którego obserwuje się pewną ograniczoną liczbę gwiazd (galaktyk). Jednocześnie przy częstotliwości promieniowania tła całe niebo błyszczy niczym powierzchnia pojedynczej gwiazdy, którą faktycznie obserwujemy.

2. W 1850 r Niemiecki fizyk R. Clausius Vl.. doszedł do wniosku, że w naturze ciepło przechodzi z ciała ciepłego do zimnego.. stan Wszechświata musi coraz bardziej zmieniać się w określonym kierunku.. Idee te rozwinął angielski fizyk William Thomsona, według którego wszystkim procesom fizycznym we Wszechświecie towarzyszy przemiana energii świetlnej w ciepło.” W konsekwencji Wszechświat stoi w obliczu „śmierci termicznej”, więc nieskończone istnienie Wszechświata w czasie jest niemożliwe. W rzeczywistości tak nie jest. Według współczesnych koncepcji materia zamienia się w „energię świetlną” i „ciepło” w wyniku procesów termojądrowych zachodzących w gwiazdach. „Śmierć termiczna” nastąpi, gdy tylko cała materia Wszechświata „spali się” w reakcjach termojądrowych. Oczywiście w nieskończonym Wszechświecie rezerwy materii są również nieskończone, dlatego cała materia Wszechświata „spala się” przez nieskończenie długi czas. „Śmierć termiczna” zagraża raczej skończonemu Wszechświatowi, gdyż zasoby materii w nim zawarte są ograniczone. Jednak nawet w przypadku skończonego Wszechświata jego „śmierć termiczna” nie jest obowiązkowa. Newton powiedział też coś takiego: „Natura kocha przemiany”. Dlaczego nie miałoby być takich w szeregu różnych przemian, w których materia zamienia się w światło, a światło w materię?” Obecnie takie przemiany są dobrze znane: z jednej strony materia zamienia się w światło w wyniku reakcji termojądrowych, z drugiej fotony, czyli tzw. światło pod pewnymi warunkami zamienia się w dwie całkowicie materialne cząstki - elektron i pozyton. Zatem w przyrodzie istnieje obieg materii i energii, który wyklucza „śmierć termiczną” we Wszechświecie.

3. W 1895 r Niemiecki astronom H. Seliger Vl.. doszedł do wniosku, że idea nieskończonej przestrzeni wypełnionej materią o skończonej gęstości jest niezgodna z prawem grawitacji Newtona.. Jeżeli w nieskończonej przestrzeni gęstość materii nie jest nieskończenie mała, ale każde dwie cząstki, zgodnie z prawem Newtona, przyciągają się wzajemnie, wówczas siła grawitacyjna działająca na dowolne ciało byłaby nieskończenie duża i pod jej wpływem ciała otrzymywałyby nieskończenie duże przyspieszenie.

Jak wyjaśnił na przykład I.D. Novikov w, istota paradoksu grawitacyjnego jest następująca. Załóżmy, że Wszechświat jest średnio równomiernie wypełniony ciałami niebieskimi, tak że średnia gęstość materii w bardzo dużych objętościach przestrzeni jest taka sama. Spróbujmy obliczyć, zgodnie z prawem Newtona, jaka siła grawitacji wywołana przez całą nieskończoną materię Wszechświata działa na ciało (na przykład galaktykę) umieszczone w dowolnym punkcie przestrzeni. Załóżmy najpierw, że Wszechświat jest pusty. Umieśćmy ciało testowe A w dowolnym punkcie przestrzeni. Otaczamy to ciało substancją o gęstości, która wypełnia kulę o promieniu R tak, że ciało A znajduje się w środku kuli. Bez żadnych obliczeń jest jasne, że dzięki symetrii grawitacja wszystkich cząstek materii kuli w jej środku równoważy się, a wynikowa siła wynosi zero, tj. na ciało A nie działa żadna siła. Będziemy teraz dodawać do kuli coraz więcej sferycznych warstw materii o tej samej gęstości. Sferyczne warstwy materii nie wytwarzają sił grawitacyjnych w wewnętrznej wnęce i dodawanie tych warstw niczego nie zmienia, tj. tak jak poprzednio, wypadkowa siła grawitacji dla A wynosi zero. Kontynuując proces dodawania warstw, ostatecznie dochodzimy do nieskończonego Wszechświata, równomiernie wypełnionego materią, w którym wypadkowa siła grawitacji działająca na A wynosi zero.

Rozumowanie można jednak przeprowadzić inaczej. Weźmy jeszcze raz jednorodną kulę o promieniu R w pustym Wszechświecie. Umieśćmy nasze ciało nie w środku tej kuli o tej samej gęstości materii co poprzednio, ale na jej krawędzi. Teraz siła grawitacji działająca na ciało A będzie równa, zgodnie z prawem Newtona

gdzie M jest masą kuli; m jest masą ciała testowego A.

Teraz dodamy do kuli sferyczne warstwy materii. Kiedy do tej kuli zostanie dodana sferyczna powłoka, nie będzie ona dodawać w sobie żadnych sił grawitacyjnych. Zatem siła grawitacji działająca na ciało A nie zmieni się i nadal będzie równa F.

Kontynuujmy proces dodawania sferycznych powłok materii o tej samej gęstości. Siła F pozostaje niezmieniona. W granicy ponownie otrzymujemy Wszechświat wypełniony jednorodną materią o tej samej gęstości. Jednakże teraz na ciało A działa siła F. Oczywiście w zależności od wyboru początkowej kuli, możliwe jest uzyskanie siły F po przejściu do Wszechświata równomiernie wypełnionego materią. Ta niejednoznaczność nazywa się paradoksem grawitacji... Teoria Newtona nie pozwala na jednoznaczne obliczenie sił grawitacyjnych w nieskończonym Wszechświecie bez dodatkowych założeń. Tylko teoria Einsteina pozwala nam obliczyć te siły bez żadnych sprzeczności.

Sprzeczności jednak natychmiast znikają, jeśli przypomnimy sobie, że nieskończony Wszechświat TAU to nie to samo, co bardzo duży:

w nieskończonym wszechświecie, niezależnie od tego, ile warstw materii dodamy do kuli, nieskończenie duża ilość materii pozostaje poza nią;

w nieskończonym Wszechświecie kula o dowolnym promieniu, z ciałem testowym na powierzchni, zawsze może zostać otoczona kulą o jeszcze większym promieniu w taki sposób, że zarówno kula, jak i ciało testowe na jej powierzchni znajdzie się w tej nowej kuli wypełnionej materią o tej samej gęstości, co wewnątrz kuli; w tym przypadku wielkość sił grawitacyjnych działających na ciało testowe od strony kuli będzie równa zeru.

Zatem niezależnie od tego, jak bardzo zwiększymy promień kuli i niezależnie od tego, ile warstw materii dodamy, w nieskończonym Wszechświecie równomiernie wypełnionym materią, wielkość sił grawitacyjnych działających na ciało testowe będzie zawsze równa zeru . Innymi słowy, wielkość sił grawitacyjnych wytwarzanych przez całą materię we Wszechświecie wynosi zero w dowolnym punkcie. Jeżeli jednak poza kulą, na powierzchni której znajduje się ciało badawcze, nie ma żadnej substancji, tj. jeśli cała materia Wszechświata skupiona jest wewnątrz tej kuli, wówczas na ciało testowe leżące na powierzchni tego ciała działa siła grawitacji proporcjonalna do masy materii zawartej w kuli. Pod wpływem tej siły ciało testowe, a w ogóle wszystkie zewnętrzne warstwy substancji kulki, zostaną przyciągnięte do jej środka – kula o skończonych wymiarach, równomiernie wypełniona materią, nieuchronnie zostanie ściśnięta pod wpływem grawitacji siły. Wniosek ten wynika zarówno z prawa powszechnego ciążenia Newtona, jak i z ogólnej teorii względności Einsteina: Wszechświat o skończonych wymiarach nie może istnieć, gdyż pod wpływem sił grawitacyjnych jego materia musi stale kurczyć się w kierunku centrum Wszechświata.

VlNewton zrozumiał, że zgodnie z jego teorią grawitacji gwiazdy powinny się przyciągać i dlatego wydawałoby się, że... powinny spadać na siebie, zbliżając się w pewnym punkcie.. Newton stwierdził, że tak jest (co podkreśla dalej me tAU V.P.) rzeczywiście musiałoby mieć miejsce, gdybyśmy mieli tylko skończoną liczbę gwiazd w skończonym obszarze przestrzeni. Ale… jeśli liczba gwiazd jest nieskończona i są one mniej więcej równomiernie rozmieszczone w nieskończonej przestrzeni, to nigdy tak się nie stanie, ponieważ nie ma centralnego punktu, w którym musiałyby spaść. To rozumowanie jest przykładem tego, jak łatwo wpaść w kłopoty, gdy mówimy o nieskończoności. W nieskończonym wszechświecie każdy punkt można uznać za środek, ponieważ po obu jego stronach liczba gwiazd jest nieskończona. (Wtedy możesz tAU V.P.) .. weź skończony układ, w którym wszystkie gwiazdy padają na siebie, kierując się do środka, i zobacz, jakie zmiany zajdą, jeśli dodasz coraz więcej gwiazd rozmieszczonych w przybliżeniu równomiernie poza rozważanym obszarem . Nieważne, ile gwiazdek dodamy, zawsze będą one skierowane do środka.” Zatem, aby nie wpaść w kłopoty, musimy wybrać pewien skończony obszar z nieskończonego Wszechświata, upewnić się, że w takim skończonym obszarze gwiazdy będą spadać w kierunku środka tego obszaru, a następnie rozszerzyć ten wniosek na nieskończony Wszechświat i oświadczam, że istnienie takiego Wszechświata jest niemożliwe. Oto przykład, jak Wl.. zostaje przeniesione na wszechświat jako całość..B” jako coś absolutnego, taki stan… któremu może podlegać… tylko część materii B” (F. Engels. Anty- Dühringa), na przykład pojedynczą gwiazdę lub gromadę gwiazd. W rzeczywistości, ponieważ w nieskończonym Wszechświecie dowolny punkt można uznać za środek, liczba takich punktów jest nieskończona. W jakim kierunku z tej nieskończonej liczby punktów będą się poruszać gwiazdy? I jeszcze jedno: nawet jeśli taki punkt zostanie nagle odkryty, to nieskończona liczba gwiazd będzie przemieszczać się w kierunku tego punktu przez nieskończony czas i kompresja całego nieskończonego Wszechświata w tym punkcie również nastąpi w nieskończonym czasie , tj. nigdy. Inaczej jest, jeśli Wszechświat jest skończony. W takim Wszechświecie istnieje jeden punkt będący centrum Wszechświata - jest to punkt, od którego rozpoczęła się ekspansja Wszechświata i w którym cała materia Wszechświata ponownie się skupi, gdy jej ekspansję zastąpi kompresja . Jest to zatem Wszechświat skończony, tj. Wszechświat, którego wymiary w dowolnym momencie i ilość skoncentrowanej w nim materii można wyrazić pewnymi skończonymi liczbami, jest skazany na kurczenie się. Będąc w stanie kompresji, Wszechświat nigdy nie będzie mógł wyjść z tego stanu bez jakiegoś wpływu zewnętrznego. Ponieważ jednak poza Wszechświatem nie ma materii, przestrzeni ani czasu, jedyną przyczyną ekspansji Wszechświata może być działanie wyrażone słowami VlDa, będzie światło!B.” Jak napisał kiedyś F. Engels: „Możemy kręcić się, jak nam się podoba, ale... za każdym razem wracamy... do palca Bożego” (F. Engels. Anti-Dühring). Palec Boży nie może być jednak przedmiotem badań naukowych.

Wniosek

Analiza tzw. paradoksów kosmologicznych pozwala nam stwierdzić, co następuje.

1. Przestrzeń świata nie jest pusta, ale jest wypełniona jakimś ośrodkiem, czy nazwiemy to medium eterem, czy fizyczną próżnią. Poruszając się w tym ośrodku fotony tracą energię proporcjonalnie do przebytej odległości i odległości, w wyniku czego emisja fotonów przesuwa się do czerwonej części widma. W wyniku oddziaływania z fotonami temperatura próżni lub eteru wzrasta o kilka stopni powyżej zera absolutnego, w wyniku czego próżnia staje się źródłem promieniowania wtórnego odpowiadającego jej temperaturze bezwzględnej, która jest faktycznie obserwowana. Przy częstotliwości tego promieniowania, która w rzeczywistości jest promieniowaniem tła próżni, całe niebo okazuje się równie jasne, jak zakładał J.F. Chaizeau.

2. Wbrew założeniu R. Clausiusa „śmierć termiczna” nie zagraża nieskończonemu Wszechświatowi, w którym mieści się nieskończona ilość materii, która w nieskończenie długim czasie może zamienić się w ciepło, tj. nigdy. „Śmierć termiczna” zagraża skończonemu wszechświatowi, zawierającemu skończoną ilość materii, która w skończonym czasie może zostać zamieniona w ciepło. Dlatego istnienie skończonego Wszechświata okazuje się niemożliwe.

3. W nieskończonym Wszechświecie, którego wymiarów nie da się wyrazić żadną, bez względu na wielkość liczby, równomiernie wypełnionym materią o niezerowej gęstości, wielkość sił grawitacyjnych działających w dowolnym punkcie Wszechświata jest równa do zera - to prawdziwy paradoks grawitacyjny nieskończonego Wszechświata. Równość sił grawitacyjnych do zera w dowolnym punkcie nieskończonego Wszechświata, równomiernie wypełnionego materią, oznacza, że przestrzeń w takim Wszechświecie jest wszędzie euklidesowa.

W skończonym Wszechświecie, tj. we Wszechświecie, którego wymiary można wyrazić pewnymi, choć bardzo dużymi liczbami, na ciało badawcze znajdujące się na krawędzi Wszechświata działa siła przyciągania proporcjonalna do masy zawartej w nim substancji, w wyniku do którego to ciało będzie dążyć do centrum Wszechświata - skończony Wszechświat, którego materia jest równomiernie rozłożona w jego ograniczonej objętości, jest skazany na kompresję, która bez jakiegoś zewnętrznego wpływu nigdy nie ustąpi miejsca ekspansji.

Zatem wszelkie zarzuty czy paradoksy, które uważa się za skierowane przeciwko możliwości istnienia Wszechświata nieskończonego w czasie i przestrzeni, w rzeczywistości są skierowane przeciwko możliwości istnienia skończonego Wszechświata. W rzeczywistości Wszechświat jest nieskończony zarówno w przestrzeni, jak i w czasie; nieskończony w tym sensie, że ani wielkość Wszechświata, ani ilość zawartej w nim materii, ani czas jego życia nie mogą być wyrażone żadną, niezależnie od wielkości, liczbą - nieskończoność, jest to nieskończoność. Nieskończony Wszechświat nigdy nie powstał ani w wyniku nagłej i niewytłumaczalnej ekspansji i dalszego rozwoju jakiegoś obiektu „materialnego”, ani w wyniku Boskiego stworzenia.

Należy jednak założyć, że powyższe argumenty wydadzą się zwolennikom teorii Wielkiego Wybuchu zupełnie nieprzekonujące. Według słynnego naukowca H. Alvena Vl, im mniej dowodów naukowych, tym bardziej fanatyczna staje się wiara w ten mit. Wydaje się, że w obecnym klimacie intelektualnym wielką zaletą kosmologii Wielkiego Wybuchu jest to, że obraża ona zdrowy rozsądek: credo, quia absurdum (cyt. za). Niestety, od pewnego czasu fanatyczna wiara w tę czy inną teorię jest już tradycją: im więcej pojawia się dowodów na naukową niespójność takich teorii, tym bardziej fanatyczna staje się wiara w ich absolutną nieomylność.

Pewnego razu polemizując ze słynnym reformatorem Kościoła Lutrem, Erazm z Rotterdamu napisał: „Tutaj, wiem, niektórzy, zatykając uszy, z pewnością krzykną: „Erasmus odważył się walczyć z Lutrem!” To znaczy mucha ze słoniem . Jeśli ktoś chce przypisać to mojej słabości umysłowej lub niewiedzy, to nie będę się z nim kłócił, nawet jeśli ułomni, choćby dla nauki, będą mogli spierać się z tymi, których Bóg obdarzył bogatszymi. .Może moja opinia mnie zwodzi; dlatego chcę być rozmówcą, a nie sędzią, odkrywcą, nie założycielem; Jestem gotowy uczyć się od każdego, kto oferuje coś bardziej poprawnego i niezawodnego. Jeśli czytelnik zobaczy, że wyposażenie mojego eseju jest takie samo jak strony przeciwnej, to sam zważy i oceni, co jest ważniejsze: ocena wszyscy oświeceni ludzie..., wszystkie uniwersytety..., czy prywatna opinia tej czy tamtej osoby... Wiem, że w życiu często zdarza się, że większa część pokonuje najlepszych. Wiem, że dociekając prawdy, nigdy nie jest złym pomysłem dodanie swojej pilności do tego, co zostało już zrobione”.

Tymi słowami zakończymy nasze krótkie studium.

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

Hawking S. Od Wielkiego Wybuchu do czarnych dziur. M.: Mir, 1990.

Nowikow I.D. Ewolucja Wszechświata. M.: Nauka, 1983.

Ginzburg V.L. O fizyce i astrofizyce. Artykuły i przemówienia. M.: Nauka, 1985.

Patrzą na to razem.

Paradoksy Wszechświata

Walery Pietrow

Wstęp

W kosmologii kwestia skończoności lub nieskończoności Wszechświata ma ogromne znaczenie:

jeśli Wszechświat jest skończony, to, jak pokazał Friedman, nie może znajdować się w stanie stacjonarnym i musi albo się rozszerzać, albo kurczyć;

jeśli Wszechświat jest nieskończony, to wszelkie założenia dotyczące jego kompresji lub ekspansji tracą jakiekolwiek znaczenie.

Paradoksy kosmologiczneistota i badania

Wiadomo, że główne zarzuty wobec możliwości istnienia Wszechświata nieskończonego w czasie i przestrzeni są następujące.

1. W 1744 r Szwajcarski astronom J.F. Chezot jako pierwszy zwątpił w słuszność idei nieskończonego Wszechświata: skoro liczba gwiazd we Wszechświecie jest nieskończona, to dlaczego całe niebo nie błyszczy jak powierzchnia pojedynczej gwiazdy ? Dlaczego niebo jest ciemne? Dlaczego gwiazdy są oddzielone ciemnymi przestrzeniami? . Uważa się, że ten sam zarzut wobec modelu nieskończonego Wszechświata wysunął niemiecki filozof G. Olbers w 1823 roku. Kontrargumentem Olbersa było to, że światło docierające do nas z odległych gwiazd powinno być tłumione przez absorpcję przez materię znajdującą się na jego drodze. Ale w tym przypadku sama ta substancja powinna się nagrzać i świecić jasno jak gwiazdy. . Jednak tak właśnie jest! Według współczesnych idei próżnia nie jest niczym, ale czymś, co ma bardzo realne właściwości fizyczne. Dlaczego więc nie założyć, że światło oddziałuje z tym czymś w taki sposób, że każdy foton światła poruszając się w tym czymś traci energię proporcjonalnie do przebytej drogi, w wyniku czego promieniowanie fotonu przesuwa się do czerwonej części światła widmo. Naturalnie absorpcji energii fotonów przez próżnię towarzyszy wzrost temperatury próżni, w wyniku czego próżnia staje się źródłem promieniowania wtórnego, które można nazwać promieniowaniem tła. Kiedy odległość Ziemi od emitującego obiektu gwiazdy lub galaktyki osiąga pewną wartość graniczną, promieniowanie tego obiektu ulega tak dużemu przesunięciu ku czerwieni, że łączy się z promieniowaniem tła próżni. Dlatego chociaż liczba gwiazd w nieskończonym Wszechświecie jest nieskończona, to liczba gwiazd obserwowanych z Ziemi i w ogóle z dowolnego punktu Wszechświata, oczywiście, w dowolnym punkcie przestrzeni obserwator widzi siebie jakby w centrum Wszechświata, z którego obserwuje się pewną ograniczoną liczbę gwiazd (galaktyk). Jednocześnie przy częstotliwości promieniowania tła całe niebo błyszczy niczym powierzchnia pojedynczej gwiazdy, którą faktycznie obserwujemy.

2. W 1850 r Niemiecki fizyk R. Clausius... doszedł do wniosku, że w naturze ciepło przechodzi z ciała ciepłego do zimnego... stan Wszechświata powinien coraz bardziej zmieniać się w określonym kierunku... Idee te rozwinęli Anglicy fizyk William Thomson, według którego wszystkim procesom fizycznym we Wszechświecie towarzyszy przemiana energii świetlnej w ciepło. W konsekwencji Wszechświat stoi w obliczu śmierci termicznej, więc nieskończone istnienie Wszechświata w czasie jest niemożliwe. W rzeczywistości tak nie jest. Według współczesnych koncepcji materia zamienia się w energię świetlną i ciepło w wyniku procesów termojądrowych zachodzących w gwiazdach. Śmierć cieplna nastąpi, gdy tylko cała materia we Wszechświecie spali się w reakcjach termojądrowych. Oczywiście w nieskończonym Wszechświecie zasoby materii są również nieskończone, dlatego cała materia we Wszechświecie wypali się w nieskończenie długim czasie. Śmierć cieplna zagraża raczej skończonemu Wszechświatowi, gdyż jego zasoby materii są ograniczone. Jednak nawet w przypadku skończonego Wszechświata jego śmierć termiczna nie jest obowiązkowa. Newton powiedział też coś takiego: Natura kocha przemiany. Dlaczego nie miałoby być takich w szeregu różnych przemian, w których materia zamienia się w światło, a światło w materię? Obecnie takie przemiany są dobrze znane: z jednej strony materia zamienia się w światło w wyniku reakcji termojądrowych, z drugiej fotony, czyli tzw. światło pod pewnymi warunkami zamienia się w dwie całkowicie materialne cząstki, elektron i pozyton. Zatem w przyrodzie istnieje obieg materii i energii, który wyklucza śmierć termiczną Wszechświata.

Nauka, zgodnie ze swoją ogólnie przyjętą definicją, twierdzi, że znajduje prawdziwe dowody na pewne wyobrażenie o świecie. Człowiek zawsze starał się wyjaśnić logikę i przyczyny wydarzeń zachodzących wokół niego. Nauka to proces ciągłej odnowy, rewolucji poglądów i zmiany paradygmatu. Nauka ma jednak także swoją piętę achillesową, która poddaje w wątpliwość ogólną możliwość rozsądnej interpretacji i zrozumienia Wszechświata.

Paradoks – termin oznaczający sprzeczność, zderzenie poglądów, stwierdzenie nowego wyroku, który albo stoi w sprzeczności z przyjętym paradygmatem, albo w zasadzie ze zdrowym rozsądkiem. Koncepcja ta, która powstała w starożytności, jest nadal aktualna.

Wiele osób je zna logiczne paradoksy jak paradoks kłamcy czy problem kury i jajka. W tym artykule przyjrzymy się paradoksom, które wykraczają poza życie codzienne i wpływają na jedną z najbardziej tajemniczych i niewytłumaczalnych tajemnic - strukturę Wszechświata.

Paradoks Fermiego

Paradoks Fermiego będzie najbardziej fascynujący dla tych, którzy interesują się problematyką obcych cywilizacji. Czy jesteśmy jedynymi inteligentnymi istotami we wszechświecie? To pytanie zadał kiedyś włoski fizyk. Enrico Fermi, ale nie odpowiedział. Paradoks polega na tym, że zgodnie z równaniem Drake’a, które obliczało przybliżoną liczbę możliwych inteligentnych planet w samej naszej galaktyce (czyli około 100 tysięcy), ludzkość powinna była już dawno skontaktować się z przynajmniej jedną z nich. Jednak przez całe istnienie naszej cywilizacji człowiek nie był w stanie złapać ani jednego obcego sygnału.

Różni naukowcy wymyślili niezliczoną ilość rozwiązań tego paradoksu. Oto niektóre z najczęstszych:

Ziemianie są jedynymi inteligentnymi istotami we Wszechświecie;
Istnieją planety podobne do Ziemi, które są w stanie wytworzyć życie, ale życie na nich jest obecnie na tym samym poziomie, kiedy po naszej planecie biegały dinozaury;
Kolonizacja Drogi Mlecznej i komunikacja z innymi cywilizacjami po prostu nie jest interesująca dla obcych ras;
Nasze technologie są zbyt prymitywne, aby odbierać sygnały od supercywilizacji;
Teoria spiskowa: nawiązano już komunikację z kosmitami, ale rząd światowy ukrywa to przed nami;
Supercywilizacje istnieją, ale po prostu obserwują nas z boku, jak świnki morskie;
Nasze umysły i zmysły są zbyt prymitywne, aby postrzegać istoty superrozwinięte.

Paradoks bliźniaków

Ten paradoks jest znany każdemu od czasów fizyki w szkole. Przypomnijmy film „Interstellar” (2014), w którym problem ten stał się jednym z głównych wątków fabularnych. W ogólnie przyjętej formie paradoks bliźniaków brzmi następująco: jeden z bliźniaków przebywa na Ziemi, drugi podróżuje w kosmosie. Kiedy drugi powróci na Ziemię, jego brat będzie od niego znacznie starszy, gdyż według zegara ziemskiego upłynie więcej czasu niż według jego własnego. W przeciwieństwie do paradoksu Fermiego, dla którego istnieją dziesiątki możliwych odpowiedzi, paradoks ten ma proste wyjaśnienie. Czas jest względny. Podczas lotu obaj bracia znajdowali się w różnych układach odniesienia, dlatego czas płynął dla nich z różnymi prędkościami.

Paradoks Boga

Paradoks wybijający się z ogólnego obrazu, jednak jak wszystko inne stara się wyjaśnić odwieczne tajemnice budowy Wszechświata. Czy został stworzony przez jakiegoś Stwórcę, czy też w wyniku Wielkiego Wybuchu?

Paradoks Boga zawiera dwa stwierdzenia. Po pierwsze, Bóg jest wszechmocny. Po drugie, Bóg jest wszechmocny. Pytanie: Czy wszechmocny Bóg może stworzyć taki kamień, że nawet wszechmocny Bóg nie będzie w stanie go podnieść? Paradoks polega na tym, że. Jeśli Bóg może stworzyć taki kamień, ale nie może go podnieść, to znaczy, że nie jest wszechmocny. Jeśli Bóg nie może tego stworzyć, to w związku z tym nie jest wszechmocny. Paradoks ten był postrzegany w zachodniej tradycji religijnej jako dowód na niemożność istnienia Boga. Z drugiej strony kwestia wszechmocy Boga wywołała spór o to, czym Bóg jest w ogóle i czy może zastosować swoją wszechmoc do siebie.

Paradoks gwiaździstego nieba

Inna nazwa - paradoks fotometryczny. Weźmy nieskończony Wszechświat i umieśćmy w nim nieskończoną liczbę gwiazd. Na tej podstawie możemy założyć, że niebo powinno być całkowicie jasne i nie powinno być żadnych ciemnych obszarów. W rzeczywistości obserwujemy sytuację odwrotną.

Zaproponowano rozwiązanie tego paradoksu Williama Thomsona na podstawie wieku Wszechświata. Miliardy lat minęły od Wielkiego Wybuchu, zanim mogły w nim powstać gwiazdy, kwazary i galaktyki, a to całe miliardy lat świetlnych od nas. W rezultacie światło, które musi pokonać ogromną odległość do Ziemi, pokazuje nam, co wydarzyło się na długo przed narodzinami pierwszych gwiazd.

Paradoksy naukowe i logiczne nieustannie stanowią dla człowieka zagadkę. Niektóre są w trakcie rozwiązywania, inne pozostają na poziomie hipotez i założeń. Ale wszystkie prowokują ludzkość do ciągłego poszukiwania odpowiedzi na swoje pytania, aby szybko zbliżyć się do tajemnicy Wszechświata, wyjaśnić sens swojego istnienia.