Номер 1, страница 405 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

1. Какие наблюдения указывают на то, что Вселенная не статична, а непрерывно меняется (эволюционирует)?

На то, что Вселенная не статична, а непрерывно меняется и эволюционирует, указывает ряд фундаментальных астрономических наблюдений и теоретических выводов:

1. Красное смещение галактик (закон Хаббла)
В 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил, что спектры света от далеких галактик смещены в красную сторону. Это явление, известное как красное смещение, объясняется эффектом Доплера: галактики удаляются от нас. Более того, Хаббл установил, что скорость удаления галактики ($v$) прямо пропорциональна расстоянию до нее ($d$). Эта зависимость известна как закон Хаббла: $v = H_0 d$, где $H_0$ — постоянная Хаббла. Этот "разбегание" галактик является прямым доказательством расширения Вселенной, а следовательно, ее нестационарности.

2. Реликтовое излучение
В 1965 году было открыто космическое микроволновое фоновое (реликтовое) излучение — слабое электромагнитное излучение, равномерно заполняющее Вселенную. Оно представляет собой "эхо" Большого взрыва, остывшее до температуры около 2,7 Кельвина. Существование этого излучения было предсказано теорией горячей Вселенной. Оно является убедительным свидетельством того, что в прошлом Вселенная находилась в очень плотном и горячем состоянии, из которого она расширилась и остыла до нынешнего состояния.

3. Распространенность легких химических элементов
Наблюдаемое соотношение легких элементов во Вселенной (примерно 75% водорода, 24% гелия и следовые количества лития) точно соответствует расчетам теории первичного нуклеосинтеза. Согласно этой теории, эти элементы образовались в первые несколько минут после Большого взрыва, когда условия (температура и плотность) были подходящими для ядерных реакций. Статическая модель Вселенной не может объяснить такое конкретное соотношение элементов.

4. Эволюция галактик и крупномасштабной структуры
Наблюдения за очень далекими объектами позволяют нам заглянуть в прошлое Вселенной, поскольку свету от них требуются миллиарды лет, чтобы достичь нас. Эти наблюдения показывают, что ранние галактики были меньше, имели более неправильную форму и более высокую скорость звездообразования по сравнению с современными галактиками. Также мы видим, как из почти однородного раннего состояния Вселенной под действием гравитации формировалась крупномасштабная структура — скопления и сверхскопления галактик, разделенные огромными пустотами (войдами). Это прямое свидетельство эволюции космических структур со временем.

5. Парадокс Ольберса
Этот парадокс задает вопрос: "Почему ночное небо темное?". Если бы Вселенная была бесконечной в пространстве и времени, статической и равномерно заполненной звездами, то ночное небо было бы ослепительно ярким. Тот факт, что оно темное, объясняется именно нестационарностью Вселенной: она имеет конечный возраст (свет от самых далеких звезд еще не дошел до нас) и она расширяется (что приводит к красному смещению и ослаблению света от далеких источников).

Ответ: На то, что Вселенная не статична, а эволюционирует, указывают такие ключевые наблюдения, как: красное смещение в спектрах далеких галактик (свидетельство расширения Вселенной), наличие реликтового излучения (остаточное тепло Большого взрыва), наблюдаемое соотношение легких химических элементов (соответствие теории первичного нуклеосинтеза) и прямое наблюдение эволюции галактик и крупномасштабной структуры с течением времени.