Картина Вселенной Ньютона и парадокс Ольберса

Итак, прежде всего Вселенная, по Ньютону, бесконечна, и, кроме того, выражаясь языком современного физика, она стационарна, вечна. Движение тел в ней описывается законами Ньютона. Не следует забывать о том, что Ньютон был человеком глубоко религиозным. Сама идея вечности Вселенной с эстетической и философской точек зрения весьма привлекательна.

Разнообразие небесных объектов, хорошо известное уже в XVII в., ученый объяснял с теологических позиций. Философия Ньютона, его система мира долгое время устраивали всех. Это был тот редкий случай, когда научная теория (именно теория, система, а не догма) не вызывала возражений со стороны церкви: вечный и безграничный мир был создан Творцом.

Правда, одна «неприятность» со Вселенной Ньютона обнаружилась довольно скоро. Она называется парадоксом Ольберса.

Бременский врач с большой практикой и в то же время астроном-любитель Г. Ольберс (1758–1840) среди профессиональных астрономов своего времени пользовался непререкаемым авторитетом. Суть парадокса Ольберса состоит в следующем. Пусть мы живем в бесконечной Вселенной Ньютона (из этого положения, разумеется, исходил Ольберс). Попробуем провести мысленный эксперимент. Окружим нашу Землю воображаемой сферой достаточно большого радиуса. Тогда внутри этой сферы окажется какое-то число звезд (для нас сейчас абсолютно не важно, какое именно), которые дадут определенный вклад в яркость нашей сферы. Удвоим теперь радиус сферы. Если предположить, что все звезды одинаковы по своей яркости и равномерно распределены в пространстве, то при операции удвоения радиуса должна увеличиться и яркость ночного неба.

Действительно, хотя при такой операции яркость самых далеких звезд уменьшится в четыре раза, так как она зависит от расстояния как 1/r², но количество звезд внутри сферы прямо пропорционально ее объему, т. е. r³, и поэтому общая яркость ночного неба возрастет. В конце концов, мы получим такую картину: ночное небо должно быть таким же ярким, как наше Солнце!

Сам Ольберс пытался спасти положение, «вводя» в космическое пространство поглощающую свет среду, но на самом деле в этом случае поглощающий газ должен был бы нагреваться до высокой температуры и излучал бы почти столько же энергии, сколько поглощал. Парадокс оставался неразрешимым.

В чем же дело? Цель рассуждений Ольберса о яркости неба, равной примерно яркости нашего Солнца, безупречна. Законы Ньютона незыблемы. Может быть, Вселенная устроена не так, как она виделась Ньютону?

Заглянуть в тайны мироздания глубже, чем это сделал Ньютон, долгое время казалось невозможным. Лишь в начале XX в. после создания А. Эйнштейном специальной (1905), а затем и общей теории относительности (1915) система мира Ньютона была пересмотрена самым радикальным образом. Здесь нельзя не вспомнить уже упоминавшуюся эпитафию А. Попа, на которую после появления работ Эйнштейна вышло «дополнение»:

Но сатана недолго ждал реванша.

Пришел Эйнштейн, и стало все, как раньше.

литература

Кудрявцев П.С. Курс истории физики. – М.: Просвещение, 1982. – 448 с.

Горбачев В.В., Безденежных В.М. Концепции современного естествознания. – М.: Экономистъ, 2004. – 446 с.

Горелов А.А. Концепции современного естествознания. – М.: Высш. образование, 2005. – 336 с.