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DÉCOUVERTES SCIENTIFIQUES LES PLUS IMPORTANTES
Loi de Hubble. Histoire et essence de la découverte scientifique
Annuaire / Les découvertes scientifiques les plus importantes "En 1744, l'astronome suisse de Shezo et indépendamment en 1826 Olbers ont formulé le paradoxe suivant", écrit T. Regge dans son livre, "qui a conduit à la crise des modèles cosmologiques alors naïfs. Imaginez que l'espace autour de la Terre soit infini , éternelle et invariablement et qu'elle est uniformément remplie d'étoiles, et que leur densité est en moyenne constante.A l'aide de calculs simples, Szezo et Olbers ont montré que la quantité totale de lumière envoyée à la Terre par les étoiles devrait être infinie, grâce à quoi le ciel nocturne ne sera pas noir, mais, c'est le moins qu'on puisse dire, inondé de lumière. Pour se débarrasser de leur paradoxe, ils ont supposé l'existence de vastes nébuleuses opaques errantes dans l'espace, masquant les étoiles les plus lointaines. En fait, c'est impossible. pour se tirer d'affaire : en absorbant la lumière des étoiles, les nébuleuses s'échaufferaient involontairement et émettraient elles-mêmes de la lumière donc la même que les étoiles. Donc, si le principe cosmologique est vrai, alors nous ne pouvons pas accepter l'idée d'Aristote d'un univers éternel et immuable. Ici, comme dans le cas de la relativité, la nature semble préférer la symétrie dans son développement, plutôt que la perfection imaginaire aristotélicienne. Cependant, le coup le plus sérieux porté à l'inviolabilité de l'Univers n'a pas été porté par la théorie de l'évolution stellaire, mais par les résultats des mesures des vitesses de recul des galaxies obtenus par le grand astronome américain Edwin Hubble. Edwin Hubble (1889–1953) est né dans la petite ville de Marshfield, Missouri, de John Powell Hubble, un agent d'assurance, et de sa femme, Virginia Lee James. Edwin s'est intéressé très tôt à l'astronomie, probablement sous l'influence de son grand-père maternel, qui s'est construit un petit télescope. Edwin est diplômé du lycée en 1906. À l'âge de seize ans, Hubble est entré à l'Université de Chicago, qui était alors l'un des dix meilleurs établissements d'enseignement aux États-Unis. L'astronome F.R. Multon, auteur de la théorie bien connue de l'origine du système solaire. Il a eu une grande influence sur le choix ultérieur de Hubble. Après avoir obtenu son diplôme universitaire, Hubble a réussi à obtenir une bourse Rhodes et à se rendre en Angleterre pendant trois ans pour poursuivre ses études. Cependant, au lieu des sciences naturelles, il a dû étudier le droit à Cambridge. À l'été 1913, Edwin retourna dans son pays natal, mais il ne devint jamais avocat. Hubble s'est efforcé pour la science et est retourné à l'Université de Chicago, où à l'Observatoire Yerk, sous la direction du professeur Frost, il a préparé une thèse de doctorat. Son travail était une étude statistique des nébuleuses spirales faibles dans plusieurs parties du ciel et n'était pas particulièrement original. Mais même alors, Hubble partageait l'opinion que "les spirales sont des systèmes stellaires à des distances souvent mesurées en millions d'années-lumière". A cette époque, un grand événement approchait en astronomie - l'Observatoire du Mont Wilson, dirigé par le remarquable organisateur de la science D.E. Hale, se préparait à mettre en service le plus grand télescope - un réflecteur de cent pouces (250 cm - Env. Aut.). Entre autres, Hubble a reçu une invitation à travailler à l'observatoire. Cependant, au printemps 1917, alors qu'il termine sa thèse, les États-Unis entrent dans la Première Guerre mondiale. Le jeune scientifique a décliné l'invitation et s'est porté volontaire pour l'armée. Dans le cadre de l'American Expeditionary Force, le major Hubble se retrouve en Europe à l'automne 1918, peu avant la fin de la guerre, et n'a pas le temps de prendre part aux hostilités. À l'été 1919, Hubble se démobilise et se précipite à Pasadena pour accepter l'invitation de Hale. À l'observatoire, Hubble a commencé à étudier les nébuleuses, en se concentrant d'abord sur les objets visibles dans la bande de la Voie lactée. Dans l'anthologie "Book of Primary Sources on Astronomy and Astrophysics, 1900-1975" de K. Lang et O. Gingerich (USA), qui reproduit les recherches les plus remarquables des trois quarts du XXe siècle, trois ouvrages de Hubble sont placés, et le premier d'entre eux est un travail sur la classification des nébuleuses extragalactiques. Les deux autres concernent l'établissement de la nature de ces nébuleuses et la découverte de la loi du redshift. En 1923, Hubble a commencé à observer la nébuleuse dans la constellation d'Andromède avec des réflecteurs de soixante et cent pouces. Le scientifique a conclu que la grande nébuleuse d'Andromède est en effet un autre système stellaire. Hubble a obtenu les mêmes résultats pour la nébuleuse MOS 6822 et la nébuleuse du Triangle. Bien qu'un certain nombre d'astronomes aient rapidement pris connaissance de la découverte de Hubble, l'annonce officielle n'a été faite que le 1er janvier 1925, lorsque G. Ressel a lu le rapport de Hubble au congrès de l'American Astronomical Society. Le célèbre astronome D. Stebbins a écrit que le rapport Hubble "a multiplié par cent le volume du monde matériel et résolu définitivement le long différend sur la nature des spirales, prouvant qu'il s'agit de gigantesques ensembles d'étoiles, de taille presque comparable à notre propre Galaxie ." Maintenant, l'Univers est apparu devant les astronomes comme un espace rempli d'îles d'étoiles - des galaxies. Déjà un établissement de la vraie nature des nébuleuses a déterminé la place de Hubble dans l'histoire de l'astronomie. Mais une réalisation encore plus remarquable est tombée sur son sort - la découverte de la loi du décalage vers le rouge. Des études spectrales des "nébuleuses" spirales et elliptiques ont été lancées en 1912 sur la base de telles considérations1 si elles sont réellement situées en dehors de notre Galaxie, alors elles ne participent pas à sa rotation et donc leurs vitesses radiales indiqueront le mouvement du Soleil. On s'attendait à ce que ces vitesses soient de l'ordre de 200 à 300 kilomètres par seconde, c'est-à-dire qu'elles correspondraient à la vitesse du Soleil autour du centre de la Galaxie. Pendant ce temps, à quelques exceptions près, les vitesses radiales des galaxies se sont avérées beaucoup plus élevées : elles ont été mesurées en milliers et dizaines de milliers de kilomètres par seconde. À la mi-janvier 1929, dans Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis, Hubble présenta une courte note intitulée "Sur la relation entre la distance et la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques". A cette époque, Hubble avait déjà la capacité de comparer la vitesse d'une galaxie à sa distance pour 36 objets. Il s'est avéré que ces deux grandeurs sont liées par la condition de proportionnalité directe : la vitesse est égale à la distance multipliée par la constante de Hubble. Cette expression s'appelle la loi de Hubble. Le scientifique en 1929 a déterminé la valeur numérique de la constante de Hubble à 500 km / (s x Mpc). Cependant, il a fait une erreur en établissant les distances aux galaxies. Après de multiples corrections et raffinements de ces distances, la valeur numérique de la constante de Hubble est maintenant prise égale à 50 km/(s x Mpc). L'observatoire du mont Wilson a commencé à déterminer les vitesses radiales de galaxies de plus en plus éloignées. En 1936, M. Humason a publié des données pour une centaine de nébuleuses. Une vitesse record de 42 000 kilomètres par seconde a été enregistrée à partir d'un membre du lointain amas de galaxies d'Ursa Major. Mais c'était déjà la limite du télescope de XNUMX pouces. Des outils plus puissants étaient nécessaires. "Vous pouvez aborder la question de l'expansion de l'espace de Hubble en utilisant des images plus familières et intuitives", explique T. Regge. "Par exemple, imaginez des soldats alignés sur un carré avec un intervalle de 1 mètre. de sorte que cet intervalle passe à 2 mètres. Quelle que soit la manière dont la commande est exécutée, la vitesse relative de deux soldats se tenant l'un à côté de l'autre sera de 1 m/min, et la vitesse relative de deux soldats se tenant à une distance de 100 mètres l'un de l'autre sera de 100 m/min , si l'on tient compte du fait que la distance qui les sépare passera de 100 à 200 mètres.Ainsi, la vitesse d'éloignement mutuel est proportionnelle à la distance.A noter qu'après l'expansion des rangées, le principe cosmologique reste valable : les "galaxies -soldats" sont toujours répartis de manière égale, et les mêmes proportions entre différentes distances mutuelles. Le seul inconvénient de notre comparaison est qu'en pratique l'un des soldats se tient toujours immobile au centre du carré, tandis que les autres se dispersent à des vitesses d'autant plus grandes qu'ils sont éloignés du centre. Dans l'espace, cependant, il n'y a pas de jalons par rapport auxquels des mesures absolues de vitesse pourraient être faites; Nous sommes privés d'une telle opportunité par la théorie de la relativité : chacun ne peut comparer son mouvement qu'avec le mouvement de ceux qui marchent à côté de lui, et en même temps il lui semblera qu'ils le fuient. Nous voyons donc que la loi de Hubble garantit que le principe cosmologique reste inchangé à tout moment, et cela nous confirme dans l'opinion que la loi et le principe lui-même sont en effet valides. Un autre exemple d'image intuitive est l'explosion d'une bombe ; dans ce cas, plus le fragment vole vite, plus il volera loin. Un instant après l'explosion elle-même, on voit que les fragments se répartissent selon la loi de Hubble, c'est-à-dire que leurs vitesses sont proportionnelles à leurs distances. Ici, cependant, le principe cosmologique est violé, car si nous nous éloignons suffisamment du site de l'explosion, nous ne verrons aucun fragment. C'est ainsi que le terme le plus célèbre de la cosmologie moderne "big bang" est suggéré. Selon ces idées, il y a environ 20 milliards d'années, toute la matière de l'Univers a été collectée en un point, à partir duquel l'expansion rapide de l'Univers vers des tailles modernes a commencé. La loi de Hubble a été presque immédiatement reconnue dans la science. L'importance de la découverte de Hubble a été très appréciée Einstein. En janvier 1931, il écrivait : "Les nouvelles observations de Hubble et Humason sur le décalage vers le rouge... rendent plausible que la structure générale de l'univers ne soit pas stationnaire." La découverte de Hubble a finalement détruit l'idée qui existait depuis l'époque d'Aristote d'un Univers statique et inébranlable. Actuellement, la loi de Hubble est utilisée pour déterminer les distances aux galaxies et aux quasars distants. Auteur : Samin D.K.
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