Золотой век теории относительности

Золотой век общей теории относительности - период примерно с 1960 до 1975 года, в течение которого исследования в общей теории относительности, ранее считавшейся просто любопытной гипотезой, вошли в главное русло теоретической физики. Во время этого периода были представлены многие понятия и термины, перевернувшие наше представление о природе Вселенной, в которой мы живем. Среди этих понятий - черные дыры и пространственно-временная сингулярность.

Рис. 20. Пространственно-временная структура Вселенной. Схема симметрична относительно Земли. Изображены галактики и квазары (звездочки), волнистые линии – реликтовое излучение. Внизу – шкала расстояний в единицах времени. “Фотосферу” от “начала мира” отделяет миллион лет. Далее – область реликтовых нейтрино. Еще дальше рождаются фотино и гравитино. Последняя сфера “сингулярности” или “горизонт”. За ним для наблюдателя не существует ни времени, ни пространства, ни материи.

В то же самое время в разряд серьёзных физических наук входит космология и теория большого взрыва становится общепринятой.

Рис. 21. Явление разбегания галактик.

Рис. 22. Расстояние от Земли около 400 тысяч километров. В нашем поле зрения - наша планета Земля, шар радиусом 6400 километров. Нечто подобное увидел космический аппарат NEAR, снимок с которого приведен на этой картинке. На этом мозаичном изображении показана также Луна. Это изображение составлено из двух отдельных фотографий: в действительности, при наблюдении с указанного расстояния угловое расстояние между нашей планетой и ее естественным спутником не столь мало, т.к. Луна отдалена от нас на расстояние примерно 60 земных радиусов.

Рис. 23. Фото кометы Холмса. Рис.24.Самая далекая галактика в

фокусе скопления галактик.

Рис. 25. Скопление галактик в ранней Вселенной.

Рис. 26. Рисунок художника. Космология.

Окончанием Золотого Века принято считать открытие Стивеном Хокингом излучения Хокинга.

Рис. 27. Изучение низкоэнергетических антипротонов имеет свои перспективы, поскольку они с большой вероятностью могли быть созданы "испаряющимися" черными дырами в результате процесса, предсказанного Хокингом, но пока еще не подтвержденного экспериментально. Такие антипротоны могли бы доходить до нас от древнейших микроскопических черных дыр, возникших вскоре после Большого взрыва. Обнаружение этих антипротонов при совпадении их энергетического распределения с теоретическими предсказаниями послужило бы неотразимым свидетельством истинности теории Хокинга.

Некоторые выводы

Ключевые парадигмы теории относительности включают признание следующих понятий:

Роль кривизны в общей теории относительности;

Теоретическая важность чёрных дыр;

Важность применения геометрического аппарата, отличие локальной структуры пространства-времени от глобальной структуры пространственно-временного континуума;

Признание космологии как физической науки.

В период «золотого века» было сделано множество важнейших открытий в наблюдательной астрономии:

• Квазары (объекты размером с солнечную систему и светимостью в несколько сотен галактик, настолько далекие, что их свет шел к нам миллиарды лет).

Рис. 28. Галактика NGC 4319 и квазар Маркарян 205.

• Пульсары (которые позже были интерпретированы как вращающиеся нейтронные звёзды).

Рис. 28. Крабовидная туманность Рис. 29. Строение нейтронной звезды.

в псевдоцвете (синий — рентгеновский,

красный — оптический диапазон).

В центре туманности — пульсар.

• Первые кандидаты на звание чёрных дыр, Лебедь X-1.

Рис. 30. Изображение, полученное с помощью телескопа «Хаббл»: Активная галактика M87. В ядре галактики, предположительно, находится чёрная дыра. На снимке видна релятивистская струя длиной около 5 тысяч световых лет.

• Реликтовое излучение, свидетельство Большого Взрыва и последующего расширения Вселенной.

Рис. 31. Панорама анизотропии реликтового излучения.