Таким образом, классическая механика привела к представлениям о стационарности Вселенной. В ней могут происходить самые разнообразные процессы, но в целом она всегда сохраняется одной и той же. Идея стационарности Вселенной просуществовала в естествознании фактически до 20-х годов XX столетия, хотя уже в середине XIX столетия к ней были предъявлены претензии, связанные с так называемыми космологическими парадоксами.
6.2. Космологические парадоксы
Фотометрический парадокс
Первая брешь в этой спокойной классической космологии была пробита еще в XVIII в. В 1744 г. швейцарский астроном Ж.Шезо, известный открытием необычной «пятихвостовой» кометы, высказал сомнение в пространственной бесконечности Вселенной. В ту пору о существовании звездных систем и не подозревали, а потому рассуждения Шезо касались только звезд.
Если предположить, утверждал Шезо, что в бесконечной Вселенной существует бесчисленное множество звезд и они распределены в пространстве равномерно, то тогда по любому направлению взгляд земного наблюдателя непременно натыкался бы на какую-нибудь звезду. Легко подсчитать, что небосвод, сплошь непрерывно усеянный звездами, имел бы такую поверхностную яркость, что даже Солнце на его фоне выглядело бы черным пятном! Независимо от Шезо в 1826 г. к таким же выводам пришел известный немецкий астроном Г.Ольберс. Это парадоксальное утверждение получило в астрономии наименование фотометрического парадокса Шезо-Ольберса. Таков был первый космологический парадокс, поставивший под сомнение бесконечность Вселенной.
Избавиться от него пытались по-разному. Можно допустить, например, что звезды распределены в пространстве неравномерно. Но тогда в некоторых направлениях на звездном небе было бы видно мало звезд, а в других, если звезд бесчисленное множество, их совокупная яркость создавала бы бесконечно яркие пятна, чего, как известно, нет. Когда открыли, что межзвездное пространство не пусто, а заполнено газово-пылевыми облаками, некоторые ученые стали считать, что такие облака, поглощая свет звезд, избавляют нас от фотометрического парадокса. Однако в 1938 г. академик В.Г.Фесенков доказал, что, поглотив свет звезд, газово-пылевые туманности вновь переизлучают поглощенную ими энергию, а это не избавляет нас от фотометрического парадокса. Таким образом, вопрос на многие годы оставался открытым.
Гравитационный парадокс
В конце XIX в. немецкий астроном Х.Зелигер обратил внимание и на другой парадокс, неизбежно вытекающий из представления о бесконечности Вселенной. Нетрудно подсчитать, если опираться на Закон всемирного тяготения Ньютона, что в бесконечной Вселенной с равномерно распределенными в ней
небесными телами сила тяготения со стороны всех тел Вселенной на данное тело оказывается бесконечно большой или неопределенной. Результат зависит от способа вычислений, причем в этом случае относительные скорости небесных тел могли бы быть бесконечно большими. Так как ничего похожего в космосе не наблюдается, Х.Зелигер сделал вывод, что количество небесных тел ограничено, а значит* Вселенная не бесконечна.
Одно время казалось, что выход из затруднения найден. Если звезды образуют звездные системы, те - галактики, те, в свой очередь, сверхгалактики и так до бесконечности, то в такой модели Вселенной, предложенной Ламбертом и Шарлье, мироздание будет состоять из иерархии материальных систем разных масштабов. Можно показать, что в такой «иерархической» Вселенной, несмотря на ее беспредельность, гравитационный парадокс, так же, как и фотометрический, будет отсутствовать.
Однако наблюдения показали, что, по крайней мере, в пределах доступной нам части Мироздания Вселенная не соответствует схеме Ламберта-Шарлье, и, таким образом, гравитационный парадокс разрешен не был.
Термодинамический парадокс
В середине прошлого века был открыт великий закон Природы - Закон сохранения энергии: при всех своих превращениях из одного вида в другой энергия не исчезает и не возникает из ничего. Общее количество энергии остается постоянным. Этот закон, множество раз проверенный опытом, практикой, и ныне считается основным законом Природы.
Термодинамика - раздел физики, изучающий природу тепловых процессов и различные превращения тепловой энергии. То, что тепловая энергия, как и другие виды энергии, не исчезает при своих превращениях и не возникает из ничего, есть частное выражение Первого закона («Первого начала») термодинамики. Но в термодинамике существует Второй закон, говорящий не о количестве энергии, а об ее качестве.
Второй закон термодинамики состоит в том, что при всех превращениях различные виды энергии в конечном счете переходят в тепло, которое, будучи предоставлено себе, рассеивается в мировом пространстве. Тепло может переходить только от более нагретого к менее нагретому телу. И когда все температуры уравняются, все процессы остановятся и наступит всеобщая смерть. Ее так и назвали - «Тепловая Смерть».
В ходе рассуждений о «Тепловой Смерти» немецкий физик Р.Клаузиус, сформулировавший проблему в 1850 г., ввел некоторую математическую величину, названную им энтропией. В буквальном переводе с греческого «энтропия» означает «обращение внутрь», то есть замыкание в себе, неиспользование. По существу же энтропия есть мера беспорядка в какой-либо системе тел. Чем больше беспорядок, тем больше и энтропия. По утверждению Клаузиуса, энтропия всюду в мире в конечном счете только возрастает. Мир неуклонно стремится к полному беспорядку, его энтропия стремится к максимуму.
