Страница 4 из 33
и, таким образом, становится непригодной для выполнения работы. Удельная энтропия – это количество энтропии в конкретной системе, приходящееся на один протон. Хорошим примером ярко выраженной энтропической системы является горящая свеча, которая активно излучает свою энергию в пространство. Свеча имеет удельную энтропию, равную приблизительно двум.
Только очень сильные взрывы имеют более высокую удельную энтропию. Удельная энтропия Вселенной – около одного миллиарда – громадная величина, не поддающаяся сравнению. Даже взрывы сверхновых, самые энтропийные из событий, происходящих в настоящее время во Вселенной, имеют удельную энтропию в сотни раз меньше. Только теория «Большого Взрыва» может объяснить такую высокую удельную энтропию Вселенной. (
Позвольте мне заметить для тех, кто стремится представить нашу Вселенную «неэффективным» механизмом, что лишь Вселенная с такой огромной удельной энтропией могла произвести наблюдаемое разнообразие элементов14 . Можно также показать, что если бы удельная энтропия была чуть выше или несколько ниже, ни звезды, ни планеты никогда бы не смогли существовать15 .
ВТОРОЕ ОТКРЫТИЕ «СОВЕ» Однородность космического фонового излучения помогла подтвердить теорию горячего начала, или теорию «Большого Взрыва». Но она же создала и потенциальную проблему в понимании той стадии развития которая, по подсчетам ученых, должна была наступить примерно через миллиард лет после начала сотворения. Астрономы знали, что фоновое излучение не могло быть абсолютно однородным.
По крайней мере, какой-то уровень отклонений в космическом фоновом излучении необходим, чтобы объяснить образование галактик, скоплений галактик. Любая из разумных теорий, объяснявших то, как могли образоваться галактики, требовала температурных отклонений приблизительно в десять раз меньших тех, которые СОВЕ был в состоянии обнаружить в 1990 году.
К счастью, результаты, обнародованные 24 апреля 1992 года, были от десяти до ста раз более точными, чем измерения 1990 года. Эти еще более точные измерения показали, что в фоновом излучении существуют отклонения, равные 1/10000016 , то есть именно такие, какие предполагали обнаружить астрономы17 . Отсутствовавшая часть механизма находилась именно там, где ее искали.
Более того, измерения разрешили одну из загадок самого механизма – из чего он сделан и как он работает. Они помогли сузить список теорий образования галактик до тех, которые включают в себя как обычную материю, так и тот удивительный компонент, который называется экзотической материей. ПОДТВЕРЖДЕНИЯ В завершение следует отметить, что эти невероятные открытия СОВЕ сначала встретили сопротивление со стороны группы астрономов, включая Джеффри Бэрбиджа18 .
Но их скептицизм показался другим астрономам необоснованным, поскольку температурные отклонения выявились в одних и тех же областях неба при наблюдениях на трех различных длинах волн (см. рис. 2). Несколько месяцев продолжался сбор фактов, подтверждающих открытия. Аэростаты, проводившие измерения на четырех длинах волн, более коротких, чем те три, на которых производил измерения СОВЕ, показали температурные колебания, в точности совпадающие с картами спутника.
Эдвард Ченг, руководитель эксперимента, подытожил: «Маловероятно, чтобы в двух совершенно разных системах случайный шум дал проявиться одним и тем же сгущениям в одних и тех же участках неба»19 . Год спустя два радиометра, работающие в Тенерифе в Испании, обнаружили наличие структуры в фоновом космическом излучении. Хотя измерения СОВЕ и аэростатов были достаточно чувствительны, чтобы установить наличие колебаний в космическом фоновом излучении, они не могли точно обрисовать положение и размер зон отклонения.
Это описание было получено с помощью радиометров, производивших измерения на трех разных волнах, более длинных, чем в эксперименте СОВЕ и аэростатных. Угловое разрешение (размер угла, под которым производятся измерения) равнялось 5,5°. Были обнаружены флуктуации размером до десяти градусов, и амплитуда этих флуктуаций полностью совпадала с более ранними статистическими данными СОВЕ и аэростатов20 .
Совсем недавно были обнаружены флуктуации космического фонового излучения с характерным угловым размером около 1°. Эти новейшие измерения также соответствуют результатам исследований СОВЕ и аэростатов21 . Важно понять, что вопрос образования галактик больше не бросает тень сомнения на сценарий «Большого Взрыва». Рис. 2 Микроволновая карта неба, составленная в результате наблюдений, полученных дифференциальным микроволновым радиометром (ДМР)
СОВЕ в течении одного года Млечный Путь проходит горизонтально посередине карты. Данные трех волн ДМР использовались для моделирования и удаления излучения, вносимого нашей Галактикой. Эта карта впервые обнаружила температурные флуктуации космического фонового излучения. Амплитуда флуктуаций согласуется с теорией возникновения и эволюции галактик при участии большого количества экзотической материи.
С разрешения Лаборатории реактивных систем, NASA. ТРЕТЬЕ ОТКРЫТИЕ «COBE» Различия между результатами исследований СОВЕ 1990 года и спектром идеального излучателя не превосходят 1% по всему диапазону наблюдаемых частот. Данные, полученные исследовательской группой СОВЕ, о которых было доложено на собрании Американского Астрономического Общества в январе 1993 года, уменьшили отклонения до 0,03%.
Новые данные также позволяют уточнить значение температуры космического фонового излучения: 2,726° по Кельвину (то есть 2,726° выше абсолютного нуля). Точность определения – 0,01°К22 . Таким образом, подтверждены прежние независимые измерения23 . Рис.3 Новейшие результаты СОВЕ по измерению спектра космического фонового излучения. Отклонения между измерениями СОВЕ и спектром идеального излучателя (кривая)
меньше 0,03% по всему диапазону наблюдаемых частот. Это самое сильное и прямое доказательство в пользу теории горячего сотворения мира «Большим Взрывом». С разрешения Джона Матера, Годдард, NASA. ОТКРЫТИЕ ТЕЛЕСКОПА «КЕК» Позвольте уточнить, что температура 2,726°К является температурой космического фонового излучения близлежащего космического пространства.
Поскольку излучение далеких областей приходит к нам с большие запаздыванием, измерения на таком расстоянии показывают температуру космоса в отдаленные времена. Если теория «Большого Взрыва» верна, измерения на больших расстояниях должны дать значительно более высокие температуры космического фонового излучения. По этой причине астрономы в течение многих лет желали измерить космическое фоновое излучение на дальних расстояниях.
В сентябре 1994 года это желание сбылось. Только что заработавший телескоп Кек, самый большой оптический прибор в мире, дал возможность астрономам измерить спектральные линии углерода в двух газовых облаках, удаленных от нас настолько, что их излучение дает представление об эпохе, когда Вселенная была в четыре раза моложе, чем сейчас. Они сумели выбрать линии, которые обеспечили высокоточные измерения температуры космического фонового излучения.
Согласно модели горячего «Большого Взрыва» фоновое излучение во Вселенной на такой ранней стадии должно было быть 7,58°К. Наблюдения телескопа Кек показали 7,4±0,8°К.24 Говоря словами Дэвида Meйера, астрофизика из Северозападного Университета, эти измерения «поразительно точно соответствуют теории «Большого Взрыва».25 ВЕСКИЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА Открытия Хаббла, Кека, ROSATa и СОВЕ помогли разрешить тайну того, как галактики и галактические скопления образовались в результате сотворения посредством горячего «Большого Взрыва».
Уровень отклонений фонового излучения, наблюдаемый СОВЕ, совпадает с оценкой количества и соотношения экзотической и обычной материи, полученной Хабблом, Кеком и ROSAToм. Наблюдаемая распространенность дейтерия, бора и бериллия согласовывается с тем, что можно ожидать от Вселенной в свете открытий массивных гравитационных линз, МАКОГ (Массивные компактные объекты гало)
, излучения горячего межгалактического газа, измерений скорости расширения, обнаружения молодых галактик и движения БМО (Большое Магеллановое Облако). Эти находки согласуются с небольшими температурными колебаниями космического фонового излучения, не теряя своей значимости в связи с только что рассмотренным эффектом квазаров. Мы видим то, о чем ученые только мечтали. Все сходится и сходится прекрасно.