Номер 8.21, страница 44 - гдз по физике 9 класс задачник Артеменков, Ломаченков

VIII. Строение и эволюция Вселенной - номер 8.21, страница 44.

Условие.

8.21 Заключение о том, что возраст Вселенной составляет приблизительно 14 млрд лет, является экспериментальным фактом, гипотезой или убеждением группы учёных?

Решение.

Решение

Заключение о возрасте Вселенной, составляющем приблизительно 14 миллиардов лет (более точное современное значение — $13.8$ млрд лет), не является ни простой гипотезой, ни, тем более, убеждением группы учёных. Это — фундаментальный вывод современной космологии, основанный на анализе огромного массива экспериментальных (наблюдательных) данных в рамках стандартной космологической модели (модель ΛCDM).

Рассмотрим, почему это не гипотеза и не убеждение:

1. Это не убеждение, поскольку в основе этого вывода лежит не вера или мнение, а строгий научный метод, включающий сбор и анализ данных, полученных с помощью точнейших приборов (таких как космические телескопы «Планк», «Хаббл» и др.), и их сопоставление с предсказаниями физической теории. Результаты воспроизводимы и подтверждаются независимыми исследовательскими группами по всему миру.

2. Это больше, чем гипотеза. Гипотеза — это научное предположение, требующее проверки. Сама теория Большого взрыва, из которой следует конечность возраста Вселенной, прошла путь от гипотезы до общепринятой научной теории благодаря множеству подтверждений. Возраст Вселенной является не предположением, а расчётным параметром этой хорошо проверенной теории, значение которого определяется из реальных наблюдений.

Таким образом, утверждение о возрасте Вселенной лучше всего охарактеризовать как научный вывод, основанный на совокупности экспериментальных фактов. Хотя сам возраст не измеряется напрямую (нельзя «включить секундомер» в момент Большого взрыва), он вычисляется на основе нескольких независимых друг от друга наблюдаемых фактов:

• Расширение Вселенной: Наблюдения показывают, что галактики удаляются друг от друга, причём скорость удаления пропорциональна расстоянию (закон Хаббла-Леметра). Экстраполируя это расширение в прошлое, мы приходим к выводу, что Вселенная когда-то была в чрезвычайно плотном и горячем состоянии. Время, прошедшее с того момента, и есть возраст Вселенной. Его грубая оценка — величина, обратная постоянной Хаббла: $t_0 \approx 1/H_0$. Точное значение $H_0$ измеряется различными методами.

• Реликтовое излучение (космическое микроволновое фоновое излучение): Это «эхо» Большого взрыва, равномерно заполняющее Вселенную. Анализ мельчайших температурных флуктуаций (неоднородностей) этого излучения, в частности, по данным космической обсерватории «Планк», позволяет с высокой точностью определить ключевые параметры Вселенной, включая её состав (долю тёмной энергии, тёмной и барионной материи) и возраст. Этот метод на сегодня даёт наиболее точную оценку — $13.799 \pm 0.021$ миллиарда лет.

• Возраст старейших объектов: Возраст Вселенной не может быть меньше возраста самых старых звёзд и шаровых звёздных скоплений. Оценки возраста этих объектов, полученные на основе теории звёздной эволюции, дают значения порядка 12–13 миллиардов лет, что согласуется с космологической оценкой и служит важным независимым подтверждением.

Все эти независимые методы дают согласующиеся между собой результаты, что придаёт выводу о возрасте Вселенной высокую степень достоверности.

Ответ: Заключение о возрасте Вселенной в 14 млрд лет является научным выводом, основанным на совокупности многократно проверенных экспериментальных фактов (таких как расширение Вселенной и свойства реликтового излучения). Это не гипотеза и не убеждение. Среди предложенных вариантов наиболее близким по смыслу является «экспериментальный факт», поскольку это значение не постулируется, а вычисляется из данных наблюдений в рамках стандартной, хорошо проверенной физической модели.