Undang-undang Hubble • James Trefil, Ensiklopedia "Dua Ratus Hukum Alam Semesta"

Undang-undang Hubble

Kembali dari Perang Dunia I, Edwin Hubble mendapat pekerjaan di Balai Cerap Astronomi Gunung Wilson di Southern California, yang pada masa itu adalah yang terbaik di dunia dari segi peralatan. Menggunakan teleskop mencerminkannya yang terbaru dengan diameter cermin utama 2.5 m, dia telah menjalankan beberapa ukuran yang ingin tahu yang selama-lamanya mengubah idea-idea kita tentang Alam Semesta.

Malah, Hubble bertujuan untuk menyiasat satu masalah astronomi basi – sifat nebula. Objek-objek misteri ini, bermula dari abad XVIII, saintis yang teruja dengan misteri asal mereka. Pada abad ke-20, beberapa nebula ini muncul sebagai bintang dan dibubarkan, tetapi kebanyakan awan kekal berkabus – dan dengan sifatnya, khususnya. Di sini, saintis telah bertanya kepada diri sendiri soalan: di mana, sebenarnya, adalah pembentukan berkabut ini – di galaksi kita? atau sebahagian daripada mereka adalah "pulau-pulau alam semesta" yang lain, jika dinyatakan dalam bahasa canggih zaman itu? Sebelum pentauliahan teleskop di Gunung Wilson pada tahun 1917, persoalan ini adalah semata-mata teori, kerana tidak ada cara teknikal untuk mengukur jarak ke nebula ini.

Hubble memulakan penyelidikannya dengan yang paling, mungkin, popular dari zaman nebula Andromeda zaman dahulu. Menjelang tahun 1923, dia dapat melihat bahawa ujung-ujung nebula ini adalah kelompok bintang individu, yang sebahagiannya tergolong dalam kelas Pembolehubah cepheid (mengikut klasifikasi astronomi). Mengamati cepheid berubah-ubah untuk masa yang cukup lama, ahli astronomi mengukur tempoh perubahan dalam kilauannya, dan kemudian menentukan jumlah cahaya yang dipancarkan olehnya mengikut pergantungan jangka masa cahaya.

Untuk lebih memahami apa langkah seterusnya, inilah analogi. Bayangkan bahawa anda sedang berdiri di malam yang tiada harapan, dan di sini ada orang yang menyala lampu elektrik. Oleh kerana tidak ada apa-apa yang boleh anda lihat di sekeliling anda kecuali mentol jauh ini, hampir mustahil bagi anda untuk menentukan jarak daripadanya. Mungkin ia sangat cerah dan bersinar jauh, dan mungkin redup dan bersinar berhampiran. Bagaimana untuk mentakrifkannya? Sekarang bayangkan bahawa entah bagaimana anda berjaya mengetahui kuasa lampu – katakan, 60, 100 atau 150 watt. Tugas itu segera dipermudahkan, kerana dari kilauan yang jelas anda sudah dapat menganggarkan jarak geometri kepadanya.Jadi: mengukur tempoh perubahan dalam kecerahan Cepheids, astronomi adalah lebih kurang dalam keadaan yang sama seperti anda, mengira jarak ke lampu jauh, mengetahui kilauannya (kuasa radiasi).

Perkara pertama yang dilakukan Hubble adalah untuk mengira jarak ke Cepheids di pinggir nebula Andromeda, dan oleh itu ke nebula itu sendiri: 900,000 tahun cahaya (jarak ke galaksi Andromeda, seperti yang kini dipanggil, sekarang tepat 2.3 juta tahun cahaya – Nota pengarang) – iaitu, nebula jauh di luar Bima Sakti – galaksi kita. Setelah memerhatikan nebula dan nebula lain ini, Hubble tiba di kesimpulan asas tentang struktur Alam Semesta: ia terdiri daripada satu set kelompok bintang besar – galaksi. Mereka adalah mereka yang kelihatan kepada kita di langit sebagai "awan berkabut" yang jauh, kerana kita tidak dapat menganggap bintang individu pada jarak yang begitu jauh. Penemuan ini semata-mata akan cukup untuk Hubble mengenali meritinya sebelum sains di seluruh dunia.

Ahli sains bagaimanapun tidak berhenti di situ dan melihat satu lagi aspek penting dalam data yang diperoleh, yang telah diamati oleh para astronom sebelum ini, tetapi sukar difahami.Iaitu: panjang gelombang gelombang spekulasi yang dipancarkan oleh atom-atom galaksi jauh sedikit lebih rendah daripada panjang gelombang spektrum yang dipancarkan oleh atom-atom yang sama dalam keadaan makmal daratan. Iaitu, dalam spektrum pelepasan galaksi jiran, kuantum cahaya yang dipancarkan oleh atom apabila sebuah elektron melompat dari orbit ke orbit digerakkan dalam frekuensi ke arah bahagian merah spektrum berbanding dengan kuantum serupa yang dipancarkan oleh atom yang sama di Bumi. Hubble mengambil kebebasan untuk mentafsir pemerhatian ini sebagai manifestasi kesan Doppler, yang bermaksud bahawa semua galaksi jiran diperhatikan dipadamkan dari Bumi, kerana hampir semua objek galaksi di luar Bima Sakti mempunyai persisnya merah pergerakan spektral berkadar dengan kelajuan penyingkiran mereka.

Yang paling penting, Hubble mampu membandingkan hasil pengukuran jarak ke galaksi jiran (menurut pemerhatian pembolehubah Cepheid) dengan pengukuran kadar penyingkirannya (redshift). Dan Hubble mendapati bahawa lebih jauh galaksi adalah dari kita, semakin cepat ia pergi. Ini adalah fenomena yang paling "berselerak" dari sentripetal Alam Semesta yang kelihatan dengan peningkatan kelajuan sebagaijarak dari titik pemerhatian tempatan dan menerima nama undang-undang Hubble. Secara matematik, ia dirumuskan dengan sangat ringkas:

v = Hr

di mana v – kadar penghapusan galaksi dari kami, r – jaraknya, dan H – yang dipanggil Pemalar Hubble. Yang terakhir ditentukan secara eksperimen, dan hari ini dianggarkan kira-kira 70 km / mpc (kilometer per saat per megaparsec; 1 Mpc adalah lebih kurang sama dengan 3.3 juta tahun cahaya). Ini bermakna bahawa galaksi, yang 10 megaparsecs dari kami, melarikan diri pada kelajuan 700 km / s, galaksi yang 100 Mpc jauh, pada kelajuan 7000 km / s, dan sebagainya. Dan, walaupun asalnya Hubble datang kepada undang-undang ini dengan memerhati hanya beberapa galaksi yang paling dekat dengan kita, tidak ada yang banyak terbuka sejak itu yang baru, lebih jauh dari galaksi Milky Way dari Alam semesta yang terlihat jatuh di luar jangkauan undang-undang ini.

Jadi, perkara utama dan – nampaknya – akibat yang luar biasa dari undang-undang Hubble: alam semesta berkembang! Imej ini kelihatannya paling jelas seperti berikut: galaksi adalah kismis dalam adunan ragi lebat. Bayangkan diri anda makhluk mikroskopik pada salah satu kismis,doh yang kelihatan telus: dan apa yang akan kamu lihat? Apabila adunan itu meningkat, semua kismis lain dikeluarkan dari anda, dan jauh lebih jauh kismis adalah, lebih cepat ia dikeluarkan daripada anda (kerana terdapat lebih banyak adunan antara anda dan kismis jauh dari antara anda dan kismis yang terdekat). Pada masa yang sama, ia akan dipersembahkan kepada anda bahawa anda berada di tengah-tengah ujian universal yang luas, dan tidak ada yang aneh di dalamnya – jika anda berada di kismis yang lain, semuanya akan menjadi sama dengan anda. Oleh itu, galaksi berselerak dengan satu sebab yang mudah: fabrik ruang dunia itu sendiri berkembang. Semua pemerhati (dan kami tidak terkecuali) menganggap diri mereka berada di tengah-tengah Alam Semesta. Pemikir abad ke-15 Nikolai Kuzansky merumuskan yang terbaik dari semua ini: "Titik mana pun adalah pusat Universe yang tidak terhingga".

Walau bagaimanapun, undang-undang Hubble memberitahu kita sesuatu yang lain tentang sifat Alam Semesta – dan "sesuatu" ini hanyalah sesuatu yang luar biasa. Alam semesta mempunyai permulaan dalam masa. Dan ini adalah satu kesimpulan yang sangat mudah: ia cukup untuk mengambil dan mental "tatal semula" imej filem bersyarat pengembangan Semesta yang kita sedang memerhati – dan kita akan sampai ke titikapabila semua perkara alam semesta dikompresi menjadi sekelompok prototaip yang padat, tertutup dalam jumlah yang sangat kecil berbanding dengan skala semasa Alam Semesta. Konsep Alam Semesta, yang dilahirkan dari sekumpulan superdetik yang sangat panas dan sejak itu berkembang dan menyejukkan, telah dipanggil teori Big Bang, dan tidak ada lagi model kosmologi asal usul dan evolusi Universe. Undang-undang Hubble, dengan cara ini, juga membantu untuk menganggarkan umur Alam Semesta (tentu saja, sangat sederhana dan anggaran). Katakan bahawa semua galaksi bergerak dari kami dari awal dengan kelajuan yang sama vyang kita lihat hari ini. Biarkan t – masa berlalu sejak permulaan perkembangan mereka. Ini akan menjadi zaman Alam Semesta, dan ia ditentukan oleh hubungan:

v x t = r, atau t = r/V

Tetapi undang-undang Hubble menunjukkan bahawa

r/v = 1/H

di mana H – Pemalar Hubble. Jadi, mengukur kelajuan pemindahan galaksi luaran dan menentukan secara eksperimen Hkita juga memperoleh anggaran masa di mana galaksi berselerak. Ini adalah masa anggaran kewujudan alam semesta. Cuba ingat: menurut anggaran terkini, umur Alam Semesta kita adalah kira-kira 15 bilion tahun, ditambah atau dikurangkan beberapa bilion tahun.(Sebagai perbandingan: umur Bumi dianggarkan pada 4.5 bilion tahun, dan kehidupan di atasnya berasal kira-kira 4 bilion tahun lalu.)

Lihat juga:
1980-an
Alam Semesta Awal
Edwin Powell HUBBL
Edwin Powell Hubble, 1889-1953

Ahli astronomi Amerika. Dilahirkan di Marshfield (Missouri, Amerika Syarikat), dibesarkan di Wheaton (Illinois) – maka ia bukan sebuah universiti, tetapi pinggiran bandar perindustrian di Chicago. Beliau lulus dengan kepujian dari University of Chicago (di mana beliau membezakan dirinya juga dengan pencapaian sukan). Semasa masih di kolej, beliau bekerja sebagai pembantu makmal pemenang Hadiah Nobel Robert Milliken (lihat Pengalaman Milliken), dan semasa cuti musim panas sebagai juruukur dalam pembinaan keretapi. Selepas itu, Hubble suka mengingati bagaimana, bersama dengan pekerja lain, mereka telah tertinggal di belakang kereta api terakhir, yang telah mengambil semula pasukan geodesik mereka untuk faedah tamadun. Mereka menghabiskan tiga hari di hutan sebelum mereka sampai ke kawasan penduduk. Mereka tidak mempunyai sebarang peruntukan dengan mereka, tetapi, mengikut Hubble sendiri, "Sudah tentu, tentu saja, untuk membunuh landak atau burung, tetapi mengapa? Perkara utama ialah terdapat air yang mencukupi. "

Selepas menerima ijazah sarjana muda pada tahun 1910, Hubble pergi ke Oxford terima kasih kepada biasiswa Rhodes yang diterima.Di sana dia mula belajar hukum Rom dan British, tetapi dengan kata-katanya sendiri, "bertukar fikih untuk astronomi" dan kembali ke Chicago, di mana dia mula mempersiapkan untuk mempertahankan tesisnya. Kebanyakan pemerhatian saintis dilakukan di pangkalan Balai Cerap Yerkes, yang terletak di utara Chicago. Di sana ia diperhatikan oleh George Ellery Hale (George Ellery Hale, 1868-1938) dan pada tahun 1917 menjemput seorang pemuda ke pemerhatian Mount Wilson yang baru.

Walau bagaimanapun, di sini, campur tangan peristiwa sejarah. AS memasuki Perang Dunia Pertama, dan Hubble membawa disertasinya ke Ph degree dalam satu malam. D., keesokan paginya dia mempertahankannya – dan dengan segera menjadi sukarelawan untuk tentera. Penyelianya, Hale, menerima telegram dari Hubble berkata: "Saya menyesal penolakan tentang undangan untuk merayakan perlindungan. Pergi ke perang. " Di Perancis, unit sukarelawan tiba di akhir perang dan tidak mengambil bahagian dalam permusuhan itu, tetapi berjaya mendapatkan luka parah dari Hubble peluru yang sesat. Demobilisasi pada musim panas tahun 1919, saintis segera kembali ke pemerhatian Gunung Wilson di California, di mana dia mendapati bahawa alam semesta terdiri daripada galaksi yang menyebarkan galaksi, yang dipanggil undang-undang Hubble.

Pada tahun 1930-an, Hubble terus aktif meneroka dunia di luar Bima Sakti, yang mana dia tidak lama lagi mendapat pengiktirafan bukan sahaja dalam kalangan saintifik, tetapi juga di kalangan orang ramai yang luas. Kemuliaan jatuh pada citarasa beliau, dan dalam gambar-gambar tahun saintis itu sering dilihat berpose di dalam syarikat bintang filem terkenal era itu.

Buku sains terkenal Hubble Kingdom of Nebula (The Realm of Nebulae), yang menyaksikan cahaya pada tahun 1936, beliau menambah populariti ahli sains. Dalam keadilan, perlu diingat bahawa semasa Perang Dunia Kedua, saintis meninggalkan kaji selidik astrofiziknya dan secara jujur ​​terlibat dalam balistik yang digunakan sebagai ketua pegawai eksekutif tapak uji terowong angin supersonik di Aberdeen (Maryland), selepas itu ia kembali ke astrofizik hingga akhir zamannya berkhidmat sebagai pengerusi dewan akademik bersama Balai Cerap Mount Wilson dan Balai Cerap Palomar. Secara khusus, beliau memiliki idea pemanduan dan pembangunan teknikal reka bentuk asas teleskop Heil dua ratus inci (lima meter) yang terkenal, yang ditugaskan pada tahun 1949 berdasarkan Balai Cerap Palomar.Teleskop ini hingga ke hari ini tetap menjadi puncak yang terkandung dalam bahan astrometri. Dan mungkin benar bahawa Hubble adalah yang pertama di kalangan ahli astrofizik moden untuk melihat kedalaman Alam Semesta melalui mata alat muzik yang indah ini.

Selain dari astronomi, Edwin Hubble adalah seorang lelaki yang mempunyai kepentingan yang unik. Oleh itu, pada tahun 1938, beliau dipilih untuk Lembaga Pemegang Amanah Perpustakaan Southern California Huntington dan Galeri Seni yang melekatinya (Los Angeles, Amerika Syarikat). Ahli sains memberikan perpustakaan ini koleksi buku-buku lama yang unik mengenai sejarah sains. Aktiviti rekreasi kegemaran Hubble adalah memancing untuk berputar – dia mencapai puncaknya, dan rekodnya di gunung-gunung gunung Rocky Mountains (USA) dan Sungai Test (England) masih dianggap sukar ditandingi … Edwin Hubble mati tiba-tiba 28 September 1953 tahun akibat pendarahan di dalam otak.


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: