Космологические парадоксы

КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАДОКСЫ, затруднения (противоречия), возникающие при распространении законов физики на Вселенную в целом или достаточно большие её области. Обычно термин «космологические парадоксы» объединяет фотометрические, термодинамические и гравитационные парадоксы. Первый космологический парадокс - фотометрический парадокс (парадокс Шезо-Ольберса) - был независимо рассмотрен швейцарским астрономом Ж. де Шезо в 18 веке и Г. Ольберсом в начале 19 века. Суть его заключается в том, что предположение о вечной и бесконечной Вселенной противоречит видимой яркости неба. Простые рассуждения показывают, что допущение однородного распределения звёзд в пространстве, а также предположение о бесконечном времени их существования приводят к заключению, что луч, идущий от наблюдателя в произвольном направлении, рано или поздно «упрётся» в поверхность какой-либо звезды. Из этого рассуждения следует, что яркость любого участка неба должна быть близка к яркости солнечной поверхности, что явно противоречит наблюдениям. Объяснение этого парадокса состоит в том, что в однородной изотропной расширяющейся Вселенной наблюдатель принимает излучение с расстояний не далее горизонта частиц, смещённое в красную область спектра, и от объектов, родившихся после начала расширения. Поэтому в современной космологии парадокс Шезо-Ольберса отсутствует.

Одним из самых обсуждаемых в современной космологии является термодинамический парадокс. Этот парадокс связан с применением законов термодинамики к космологии. Второй закон термодинамики утверждает, что в любой замкнутой системе энтропия должна увеличиваться, уменьшая количество структур во Вселенной и приближая вещество в ней к однородному состоянию. Тогда возникает вопрос: почему наблюдаемое состояние так сильно отличается от состояния, требуемого вторым законом термодинамики. Одно из возможных объяснений - предположение о том, что наша часть Вселенной является флуктуацией в полной Вселенной, обладающей большим значением энтропии. В современной космологии эту теорию развил российский физик А. Д. Линде (так называемая теория хаотической Вселенной). Согласно Линде, наша Вселенная - «домен» большой Вселенной, причём причинная связь между отдельными доменами может отсутствовать. Тому факту, что наш домен обладает наблюдаемыми свойствами, даёт объяснение антропный принцип, который наиболее изящно сформулировал российский учёный А. Л. Зельманов: «...мы являемся свидетелями процессов определённого типа, поскольку процессы другого типа протекают без свидетелей».

Третий космологический парадокс - гравитационный парадокс (парадокс Неймана - Зелигера); состоит в том, что закон всемирного тяготения Ньютона в применении к бесконечной, однородной и изотропной Вселенной не даёт разумного ответа на вопрос о гравитационном поле, создаваемом бесконечной системой масс. Для космологических масштабов ответ даёт теория А. Эйнштейна, в которой закон всемирного тяготения уточняется для случая сильных гравитационных полей.

Лит. смотри при ст. Космология.

М. В. Сажин.