Что такое парадокс Олберса?

«Парадокс Олберса», также известный как парадокс темного ночного неба, - это название проблемы, объясняющей, почему небо темное ночью. Загадка была впервые поставлена ​​в то время, когда предполагалось, что вселенная была статичной, бесконечной по протяженности и бесконечно старой. Исходя из этих предположений, может показаться, что небо должно быть ярким, поскольку будет бесконечное количество звезд, которые будут покрывать каждую точку на небе. Парадокс назван в честь Генриха Ольберса, который в 1826 году заявил, что каждая линия обзора заканчивается звездой, делая небо ярким. Проблема, однако, возникла несколько раз ранее в истории астрономии, начиная с 16-го века.

Самое раннее известное упоминание о парадоксе исходит от астронома Томаса Диггса в 1576 году, который столкнулся с проблемой в своем описании бесконечной вселенной со случайным распределением звезд. В 1610 году Йоханнес Кеплер процитировал то, что должно было стать известным как парадокс Ольберса, чтобы показать, что вселенная должна быть конечной. Однако у конечной вселенной, похоже, была проблема, заключающаяся в том, что она разрушалась сама по себе из-за гравитационного притяжения звезд и планет внутри нее. Поэтому большинство астрономов предполагали, что вселенная бесконечна, и поэтому парадокс остался.

Первоначальные предположения о том, что большинство звезд было слишком далеко, чтобы их можно было увидеть, были быстро отклонены. Если бы вселенная была бесконечно старой, у света от звезд было бы бесконечное количество времени, чтобы добраться до нас, поэтому даже самые отдаленные звезды могли бы внести свой вклад в яркое небо. Математически можно показать, что для бесконечной вселенной с равномерно распределенными звездами все небо должно быть таким же ярким, как средняя звезда. Яркость звезд уменьшается с расстоянием, но количество звезд увеличивается с расстоянием, без ограничений в бесконечной вселенной. Эффекты отменяются, оставляя яркое небо.

Были предприняты различные дальнейшие попытки решить загадку в течение следующих нескольких сотен лет. Одна ранняя попытка объяснения состояла в том, что большинство звездного света было заслонено пылью. Хотя верно, что пылевые облака в нашей галактике закрывают большие области от нее, если бы было бесконечное количество звезд, в конечном итоге вся пыль нагреется и начнет светиться, как звезды.

Другое предположение заключалось в том, что звезды не были распределены случайным образом, а были организованы в группы с большими пустотами между ними. Теперь мы знаем, что это действительно так: звезды группируются в галактики, которые группируются в скопления и сверхскопления. Однако в самом большом масштабе Вселенная является однородной, и парадокс Ольберса, описанный самим Ольберсом, утверждает, что каждая линия обзора должна заканчиваться звездой. Если сформулировать это так, то становится ясно, что неслучайная группировка звезд может составлять темное небо только в том случае, если звезды оказываются выстроенными в линию друг за другом, блокируя свет друг друга - сценарий, к которому никто не мог отнестись серьезно.

Лишь после открытия Эдвином Хабблом в 1929 году Вселенная расширяется, что представляет собой разрешение парадокса Ольберса. Теперь известно, что наблюдаемая вселенная расширяется со скоростью, которая увеличивается с расстоянием, и, оглядываясь назад во времени, мы достигаем точки крошечного объема и огромной плотности. Это дает две причины, почему небо темное. Первая и самая важная причина в том, что вселенная имеет конечный возраст, поэтому не было времени, чтобы свет от звезд за определенным расстоянием достиг нас. Вторая причина заключается в том, что расширение Вселенной приводит к доплеровскому сдвигу света от звезд, который увеличивается с расстоянием; за пределами определенного расстояния весь свет будет смещен за пределы видимого спектра, делая любые звезды невидимыми.