Logo (Main page)
Special Astrophysical Observatory RAS
 
   О нас      Подразделения     Телескопы     Наука     ЦКП/УНУ     Издания     Образование     СМУ     Экскурсии     Сервис     Контакты  

Фрактальная структура Вселенной. Очерк развития Космологии

Юрий Барышев и Пекка Теерикорпи

Читать / скачать
≈15 Мбайт
Об издании:  
История цивилизации особенно наглядно проявляется в истории развития научной картины мира, в тех представлениях человека об окружающей его Вселенной, которые были достигнуты в результате совместных усилий науки и техники определенной эпохи. Современный человек также должен обладать определенным знанием космоса, которое он может получить в школе, колледже и университете, например, в курсах «Концепции современного естествознания» или «Вселенная вокруг нас», читаемых для студентов всех специальностей.
Эта книга задумана как пособие для «самостоятельного чтения», помогающее понять принципы развития науки о Вселенной. Она появилась в результате практической работы авторов в астрономии и представляет собой философское осмысление истории космологии от ее зарождения в Древней Греции до последних достижений в исследованиях крупномасштабной структуры Вселенной. Профессиональное участие в разработке современных моделей мира позволило авторам выделить те идеи в истории космологии, которые были ключевыми для научной картины мира каждой эпохи, а также приоткрыть занавес над самим процессом создания космологических моделей.

Авторы книги выражают искреннюю благодарность В.В. Соколову и Д.И. Нагирнеру за поддержку их работы, стимулирующие обсуждения и ценные замечания, а также Т.Н. Соколовой за большой труд с рукописью книги, благодаря чему этот проект дошел до завершения.
Год издания:   2005
САО РАН, Нижний Архыз

© Ю.В. Барышев и П. Теерикорпи, 2005
© Специальная астрофизическая обсерватория РАН

Издание осуществлено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту № 05-02-30050

СОДЕРЖАНИЕ № стр.
Об авторах VII
Предисловие IX
Глава 1. Первая научная картина мира 1
1.1. Начало космологии в Древней Греции 1
1.2. Анаксимандр решает парадокс неподвижной Земли 2
1.3. Музыка небесных сфер 3
1.4. Атомисты и микрокосмос 4
1.5. Математическое небо Платона 5
1.6. Научный метод и физика Аристотеля 8
1.7. Первое измерение радиуса Земли 10
1.8. Великий синтез Клавдия Птолемея 11
1.9. Первые альтернативные космологии 12
1.10. Идеи античности продолжают жить 14
1.11. Государство и религия объявляют систему Птолемея окончательной истиной 16
Глава 2. Вторая научная картина мира 19
2.1. Николай Кузанский и принцип «центр везде» 19
2.2. Коперник об обращении небесных сфер 20
2.3. Новое понимание устройства неба 22
2.4. Молитва Бруно о бесконечности Вселенной 24
2.5. Галилео направляет первый телескоп на небо 27
2.6. Законы Кеплера для движения планет 29
2.7. Космологический принцип Коперника 31
2.8. Первые шаги по лестнице космических расстояний 34
2.9. Космология Ньютона 37
2.10. Триумф ньютоновской универсальной гравитации 39
2.11. Амбиции лапласовского детерминизма 41
Глава 3. Парадоксы космологии Ньютона 43
3.1. Диалог священника и физика 43
3.2. Почему нет бесконечной силы гравитации? 45
3.3. Распределение Хольцмарка и конечный радиус действия гравитации в бесконечной Вселенной 47
3.4. Устойчивость и флуктуации в ньютоновской космологии 49
3.5. Почему ночное небо темное? 51
3.6. Почему звезды еще не погасли? 54
3.7. Парадокс тепловой смерти Вселенной 55
Глава 4. Иерархический мир туманностей 57
4.1. Открытие туманностей на небесной сфере 57
4.2. Физика Декарта 58
4.3. Самоподобный космос Эмануила Сведенборга 60
4.4. О происхождении Солнечной Системы 64
4.5. «Протохаос» в системе мира Сведенборга 65
4.6. Иерархические модели Канта и Ламберта 66
4.7. Принцип космической субординации Гершеля 69
4.8. Два новых мира Фурнье д'Альбе 72
4.9. Гравитационный потенциал в модели Фурнье 75
4.10. Карл Шарлье решает парадоксы бесконечной Вселенной 76
4.11. На пути к иерархическим мирам без центра 79
4.12. План Лундмарка изучения пространственного распределения туманностей 82
Глава 5. Закон Хаббла как новое космологическое явление 85
5.1. Дискуссия о природе туманностей 85
5.2. Лундмарк измеряет расстояние до туманности Андромеды 87
5.3. Хаббл открывает цефеиды в Андромеде 88
5.4. Разнообразие морфологии галактик 89
5.5. Спектры — «отпечатки пальцев» звездного вещества 91
5.6. Эффект Доплера и движение звезд 93
5.7. Открытие космологического красного смещения 94
5.8. Закон Хаббла — новое физическое явление 96
5.9. Измерение расстояний с помощью закона Хаббла 101
5.10. Вездесущий байес Малмквиста 104
5.11. Чему же равна постоянная Хаббла: 100, 72 или 50? 107
5.12. Загадочное «спокойствие» закона Хаббла 111
5.13. Красное смещение квазаров как индикатор расстояния 114
5.14. Аномальные красные смещения — исключение из правила? 117
5.15. Все ли эмпирические свойства красного смещения известны? 119
Глава 6. Красота космических фракталов 123
6.1. Мандельброт открывает фрактальную геометрию природы 123
6.2. Понятие фрактала в математике 126
6.3. Фрактальная размерность 128
6.4. Стохастические фрактальные структуры 133
6.5. Отличие фрактальных структур от гладких распределений 135
6.6. Фрактальное пространство-время Нотталя 137
6.7. Фракталы в природе и искусстве 140
6.8. Порядок и хаос в Солнечной системе 144
6.9. Фракталы, хаос и странные аттракторы 148
6.10. Маятник как пример связи хаоса и фракталов 150
6.11. Фрактальные ландшафты планет 152
6.12. Межзвездные облака, молекулярные комплексы и области звездообразования 155
6.13. Гало галактик — фрактальность темной материи 160
6.14. Фрактальность межгалактической среды 163
Глава 7. Релятивистская и квантовая физика 165
7.1. Гамов—Иваненко—Ландау о классификации физических теорий 165
7.2. Скорость света и ее свойства 167
7.3. Теория относительности Пуанкаре—Эйнштейна 168
7.4. Свойства релятивистского пространства-времени 171
7.5. Свет, электричество и магнетизм 174
7.6. Принцип наименьшего действия, симметрия и законы сохранения 175
7.7. Постоянная Планка и квантовая физика 176
7.8. Принцип неопределенности Гейзенберга 178
7.9. В погоне за истинным атомом 180
7.10. Квантовая природа фундаментальных сил 183
7.11. Шуба виртуальных частиц и кипящий вакуум 185
Глава 8. Гравитация и космология 189
8.1. Природа гравитационного взаимодействия 189
8.2. Гравитационная постоянная и закон Ньютона 191
8.3. Релятивистская гравитация начинается в Солнечной системе 193
8.4. Общая относительность как геометрическая теория гравитации 195
8.5. Черные дыры, машины времени и Большой Взрыв 200
8.6. Парадоксы геометрического подхода 202
8.7. Полевой подход к описанию гравитации 204
8.8. Релятивистская астрофизика — наблюдения сильной гравитации 208
8.9. Компактные релятивистские объекты в рентгеновских двойных 209
8.10. Двойной пульсар — идеальная гравитационная лаборатория 210
8.11. Гравитационно-волновые обсерватории в действии 211
8.12. Обнаружены ли гравитационные волны? 214
8.13. Активность ядер галактик и сверхэнергии во Вселенной 216
8.14. Наблюдения компактных сверхмассивных объектов в ядрах галактик 219
8.15. Космология требует разработки релятивистской и квантовой теории гравитации 224
Глава 9. Третья научная картина мира 227
9.1. Космологические модели Эйнштейна-Фридмана 227
9.2. Закон Хаббла как следствие однородности распределения вещества в пространстве 230
9.3. Возраст Вселенной в модели Фридмана 233
9.4. Геометрия мира и параметр плотности 236
9.5. Горячее начало Вселенной в модели Большого Взрыва 238
9.6. Необходимость инфляции в моделях Фридмана 242
9.7. Необходимость небарионной темной материи 245
9.8. Триумф модели Большого Взрыва — главные компоненты и гипотезы 247
Глава 10. Открытие тенденции галактик к скучиванию 249
10.1. Неоднородности в распределении галактик на небесной сфере 249
10.2. Происхождение спора о сверхскоплениях галактик 250
10.3. Богатые скопления галактик Эйбла 252
10.4. Может ли пыль объяснить неоднородное распределение галактик на небесной сфере? 253
10.5. 3-D астрономия из вершины пространственного конуса 256
10.6. Экскурсия по местному гиперобъему 259
Глава 11. Фрактальность пространственного распределения галактик 263
11.1. Ранние аргументы об однородности распределения галактик 263
11.2. Закон Карпентера—де Вокулера для скучивания галактик 265
11.3. Фрактальный подход Мандельброта к скоплениям галактик 269
11.4. Живем ли мы на вершине айсберга? 272
11.5. Первые обзоры красных смещений галактик 274
11.6. Пиетронеро и загадка пяти мегапарсек 277
11.7. «Принстонские диалоги» о фрактальности крупномасштабной структуры Вселенной 279
11.8. Метод корреляционной функции указывает на 5 Мпк 281
11.9. Метод условной плотности находит фрактальность до 100 Мпк 283
11.10. Искать однородность или предполагать ее наличие? 286
11.11. Открывая третье тысячелетие: массовые обзоры красных смещений галактик 288
Глава 12. Происхождение мегафрактальных структур 293
12.1. Гравитация — строитель небесных структур 293
12.2. Потоки энергии и порядок из хаоса 294
12.3. Звезда как самогравитирующий ядерный реактор 295
12.4. Рост крупномасштабной структуры в модели Большого Взрыва 297
12.5. Выделенность фрактальной размерности D=2 301
12.6. Фрактальные состояния в задаче N тел 304
12.7. Теория сложности Андерсона 306
12.8. О чем говорят мегафракталы? 309
Глава 13. Загадки космологической физики 315
13.1. Загадка сингулярности 315
13.2. Физические аргументы против сингулярности 317
13.3. Загадка скрытой массы в космологии 322
13.4. Гравитационные линзы измеряют количество скрытой массы 325
13.5. Загадка холодной небарионной скрытой массы 330
13.6. Загадка темной энергии и космологического вакуума 336
13.7. Загадка космологического красного смещения: 15-ая проблема Сэндиджа 343
13.8. Парадокс Хаббла—де Вокулера 347
13.9. Загадка космологического гравитационного красного смещения 352
13.10. Загадка остывания газа в расширяющемся пространстве 354
13.11. Удаление галактик со скоростью больше световой 356
13.12. Геометрия и физика: взгляды Пуанкаре и Эйнштейна 358
13.13. Практическая космология: на пути к четвертой научной картине мира 363
Глава 14. Космологические принципы в современных моделях мира 371
14.1. Три кита космологии 371
14.2. Лестница ключевых открытий в наблюдательной космологии 373
14.3. Искусство моделирования вселенных 375
14.4. Многоликий Космологический Принцип 377
14.5. Совершенный космологический принцип Бонди—Голда—Хойла 379
14.6. Космологический принцип Эйнштейна 381
14.7. Классический вывод однородности из локальной изотропии 382
14.8. Космологический принцип Мандельброта 384
14.9. Космологические модели Эйнштейна—Мандельброта 387
Эпилог. Гармония науки и веры 389
Литература 395
Archive На страницу «Издания»
Вопросы и замечания к  вебмастеру 
Последнее обновление: 14/06/2023