Стационарная модель - Steady-state model

Эта статья посвящена космологической теории. Для использования в других целях см. Устойчивое состояние (значения).
Часть серии по
Физическая космология
Изображение полного неба, полученное по данным WMAP за девять лет
  • Категория Категория
  • Крабовидная туманность.jpg Астрономический портал

В космология, то стационарная модель это альтернатива Большой взрыв теория эволюции Вселенной. В стационарной модели плотность вещества в расширяющаяся вселенная остается неизменным из-за непрерывного создания материи, тем самым придерживаясь идеальный космологический принцип, принцип, который утверждает, что наблюдаемая вселенная практически одинаковы в любое время и в любом месте.

В то время как модель устойчивого состояния пользовалась некоторой поддержкой меньшинства в научном мейнстриме до середины 20 века, теперь она отвергается подавляющим большинством космологи, астрофизики и астрономы, поскольку данные наблюдений указывают на космологию горячего Большого взрыва с конечным возраст вселенной, чего не предсказывает стационарная модель.[1][2]

История

В 13 веке Сигер Брабантский автор диссертации Вечность мира, который утверждал, что не было ни первого человека, ни первого экземпляра какой-либо конкретной вещи: физическая вселенная, таким образом, не имеет никакого первоначального начала и, следовательно, вечна. Взгляды Сигера были осужден папой в 1277 г..

Космологическое расширение было первоначально открыто в результате наблюдений Эдвин Хаббл. Теоретические расчеты также показали, что статическая вселенная по модели Эйнштейна (1917) был нестабильным. Современная теория Большого взрыва - это теория, согласно которой Вселенная имеет конечный возраст и эволюционировала с течением времени за счет охлаждения, расширения и образования структур в результате гравитационного коллапса.

Модель установившегося состояния утверждает, что, хотя Вселенная расширяется, она, тем не менее, не меняет своего внешнего вида с течением времени ( идеальный космологический принцип ); у вселенной нет ни начала, ни конца. Для этого необходимо, чтобы материя постоянно создавалась, чтобы плотность Вселенной не уменьшалась. Важные статьи по установившейся космологии были опубликованы Герман Бонди, Томас Голд, и Фред Хойл в 1948 г.[3][4]

Теперь известно, что Альберт Эйнштейн считается стационарной моделью расширяющейся Вселенной, как указано в рукописи 1931 года, за много лет до Хойла, Бонди и Голда. Однако он быстро отказался от этой идеи.[5]

Наблюдательные тесты

Подсчет радиоисточников

Смотрите также: Количество источников

Проблемы со стационарной моделью начали возникать в 1950-х и 60-х годах, когда наблюдения начали подтверждать идею о том, что Вселенная на самом деле меняется: яркие радиоисточники (квазары и радиогалактики ) были обнаружены только на больших расстояниях (поэтому могли существовать только в далеком прошлом), а не в более близких галактиках. В то время как теория Большого взрыва предсказывала то же самое, стационарная модель предсказывала, что такие объекты будут обнаружены по всей Вселенной, в том числе вблизи нашей галактики. К 1961 году статистические тесты, основанные на исследованиях радиоисточников[6] исключил стационарную модель в умах большинства космологов, хотя некоторые сторонники стационарного состояния настаивали на том, что радиоданные были подозрительными.

Космический микроволновый фон

Для большинства космологов окончательное опровержение стационарной модели пришло с открытием космический микроволновый фон излучения в 1964 году, что было предсказано теорией Большого взрыва. В стационарной модели микроволновое фоновое излучение объясняется светом древних звезд, рассеянным галактической пылью. Однако уровень космического микроволнового фона очень равномерен во всех направлениях, что затрудняет объяснение того, как он может быть создан многочисленными точечными источниками, а микроволновое фоновое излучение не показывает никаких признаков таких характеристик, как поляризация, которые обычно связаны с рассеянием. Более того, его спектр так близок к спектру идеального черное тело что он вряд ли может быть сформирован суперпозицией вкладов множества пылевых сгустков при разных температурах, а также при разных красные смещения. Стивен Вайнберг писал в 1972 г.,

Модель установившегося состояния, похоже, не согласуется с наблюдаемыми dL против z отношения или с количество источников ... В некотором смысле это несогласие является заслугой модели; единственная среди всех космологий модель установившегося состояния делает такие определенные предсказания, что она можно опровергнуть даже с учетом ограниченных данных наблюдений, имеющихся в нашем распоряжении. Модель устойчивого состояния настолько привлекательна, что многие из ее приверженцев все еще сохраняют надежду на то, что доказательства против нее в конечном итоге исчезнут по мере улучшения наблюдений. Однако, если космическое микроволновое излучение ... действительно является излучением черного тела, трудно сомневаться в том, что Вселенная эволюционировала из более горячей и плотной ранней стадии.[7]

Со времени этого открытия считается, что теория Большого взрыва дает лучшее объяснение происхождения Вселенной. В большинстве астрофизический публикаций, Большой взрыв безоговорочно принимается и используется в качестве основы для более полных теорий.

Квазистационарное состояние

Квазистационарная космология (QSS) была предложена в 1993 году Фредом Хойлом, Джеффри Бербидж, и Джаянт В. Нарликар как новое воплощение идеи устойчивого состояния, призванной объяснить дополнительные функции, не учтенные в первоначальном предложении. Модель предлагает очаги творения, происходящие с течением времени во вселенной, иногда называемые минибэги мини-творческие мероприятия, или же маленькая челка.[8] После наблюдения ускоряющаяся вселенная были внесены дальнейшие модификации модели.[9]

Астрофизик и космолог Нед Райт указал на недостатки модели.[10] Эти первые комментарии вскоре были опровергнуты сторонниками.[11] Райт и другие основные космологи, рассматривающие QSS, указали на новые недостатки и несоответствия с наблюдениями, оставленные сторонниками без объяснения.[12]

Примечания и цитаты

  1. ^ "Теория устойчивого состояния". BBC. Получено 11 января, 2015. [T] Идеи теоретиков устойчивого государства сегодня в значительной степени дискредитированы ...
  2. ^ Краг, Хельге (1999). Космология и противоречие: историческое развитие двух теорий Вселенной. Princeton University Press. ISBN  978-0-691-02623-7.
  3. ^ Бонди и Голд, "Теория стационарного состояния расширяющейся Вселенной", MNRAS 108 (1948) 252. Bibcode:1948МНРАС.108..252Б
  4. ^ Хойл, "Новая модель расширяющейся Вселенной", MNRAS 108 (1948) 372. Bibcode:1948МНРАС.108..372Х
  5. ^ Кастельвекки, Давиде (2014). "Утраченная теория Эйнштейна раскрыта". Природа. 506 (7489): 418–419. Bibcode:2014Натура.506..418C. Дои:10.1038 / 506418a. PMID  24572403.
  6. ^ Райл и Кларк, "Исследование стационарной модели в свете некоторых недавних наблюдений радиоисточников", MNRAW 122 (1961) 349
  7. ^ Вайнберг, С. (1972). Гравитация и космология. Джон Уитни и сыновья. стр.495–464. ISBN  978-0-471-92567-5.
  8. ^ Hoyle, F .; Burbidge, G .; Нарликар, Дж. В. (1993). «Квазистационарная космологическая модель с созданием материи». Астрофизический журнал. 410: 437–457. Bibcode:1993ApJ ... 410..437H. Дои:10.1086/172761.
    Hoyle, F .; Burbidge, G .; Нарликар, Дж. В. (1994). «Астрофизические выводы из квазистационарной космологии». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 267 (4): 1007–1019. Bibcode:1994МНРАС.267.1007Н. Дои:10.1093 / mnras / 267.4.1007. HDL:11007/1133.
    Hoyle, F .; Burbidge, G .; Нарликар, Дж. В. (1994). «Астрофизические выводы из квазистационарного состояния: Erratum». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 269 (4): 1152. Bibcode:1994МНРАС.269.1152Н. Дои:10.1093 / mnras / 269.4.1152.
    Hoyle, F .; Burbidge, G .; Нарликар, Дж. В. (1994). «Дальнейшие астрофизические величины ожидаются в квазистационарной Вселенной». Астрономия и астрофизика. 289 (3): 729–739. Bibcode:1994A & A ... 289..729H.
    Hoyle, F .; Burbidge, G .; Нарликар, Дж. В. (1995). «Основная теория, лежащая в основе квазистационарной космологической модели». Труды Королевского общества А. 448 (1933): 191. Bibcode:1995RSPSA.448..191H. Дои:10.1098 / rspa.1995.0012. S2CID  53449963.
  9. ^ Нарликар, Дж. В .; Vishwakarma, R.G .; Бербидж, Г. (2002). «Интерпретации ускоряющейся Вселенной». Публикации Тихоокеанского астрономического общества. 114 (800): 1092–1096. arXiv:Astro-ph / 0205064. Bibcode:2002PASP..114.1092N. Дои:10.1086/342374. S2CID  15456774.
  10. ^ Райт, Э. Л. (1994). «Комментарии к квазистационарной космологии». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 276 (4): 1421. arXiv:Astro-ph / 9410070. Bibcode:1995МНРАС.276.1421W. Дои:10.1093 / mnras / 276.4.1421. S2CID  118904109.
  11. ^ Hoyle, F .; Burbidge, G .; Нарликар, Дж. В. (1994). «Заметка к комментарию Эдварда Л. Райта». arXiv:Astro-ph / 9412045.
  12. ^ Райт, Э. Л. (20 декабря 2010 г.). «Ошибки в моделях стационарного состояния и квази-СС». UCLA, Кафедра физики и астрономии.

дальнейшее чтение