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가장 중요한 과학적 발견
허블 법칙. 과학적 발견의 역사와 본질
T. Regge는 그의 책에서 "1744년 스위스의 천문학자 de Chezo와 독립적으로 1826년 Olbers가 다음과 같은 역설을 공식화했습니다. 이는 당시 순진한 우주론 모델의 위기로 이어졌습니다. 지구 주위의 공간이 무한하다고 상상해보십시오. , 영원하고 불변하며 별들로 균일하게 채워져 있으며 밀도는 평균적으로 일정합니다. 간단한 계산의 도움으로 Szezo와 Olbers는 별이 지구로 보내는 빛의 총량이 무한해야 함을 보여 주었습니다. 밤하늘은 검지 않을 것이지만, 간단히 말해서 빛으로 가득 차게 될 것입니다. 그들의 역설을 없애기 위해 그들은 가장 먼 별을 가리는 광대한 방황하는 불투명한 성운이 우주에 존재한다고 가정했습니다. 상황을 벗어나는 방법: 별의 빛을 흡수함으로써 성운은 무의식적으로 가열되고 별과 같은 빛을 방출합니다. 따라서 우주론적 원리가 사실이라면 우리는 아리스토텔레스의 영원불변의 우주론을 받아들일 수 없다. 여기에서 상대성 이론의 경우와 마찬가지로 자연은 상상의 아리스토텔레스적 완전성보다 발달 과정에서 대칭을 선호하는 것으로 보입니다. 그러나 우주의 불가침성에 대한 가장 심각한 타격은 항성 진화 이론이 아니라 위대한 미국 천문학자 에드윈 허블이 얻은 은하의 후퇴 속도 측정 결과에 의해 처리되었습니다. 에드윈 허블 (1889-1953)은 미주리주 마시필드라는 작은 마을에서 보험 대리점인 John Powell Hubble과 그의 아내 버지니아 리 제임스 사이에서 태어났습니다. Edwin은 작은 망원경을 직접 만든 외할아버지의 영향으로 일찍부터 천문학에 관심을 갖게 되었습니다. 에드윈은 1906년에 고등학교를 졸업했습니다. XNUMX세에 허블은 당시 미국 최고의 교육 기관 XNUMX위 안에 드는 시카고 대학교에 입학했습니다. 천문학자 F.R. 태양계의 기원에 대한 잘 알려진 이론의 저자 멀턴. 그는 Hubble의 추가 선택에 큰 영향을 미쳤습니다. 대학을 졸업한 후 허블은 로즈 장학금을 받고 XNUMX년 동안 영국으로 가서 학업을 계속했습니다. 그러나 그는 자연과학 대신에 케임브리지에서 법학을 공부해야 했습니다. 1913년 여름, 에드윈은 고국으로 돌아왔지만 변호사가 되지는 못했습니다. 허블은 과학을 열망하고 시카고 대학으로 돌아와 프로스트 교수의 지도 아래 예르케 천문대에서 철학박사 학위 논문을 준비했습니다. 그의 작업은 하늘의 여러 영역에 있는 희미한 나선 성운에 대한 통계적 연구였으며 특별히 독창적이지는 않았습니다. 하지만 그럼에도 불구하고 허블은 “나선형은 종종 수백만 광년 단위로 측정되는 거리에 있는 항성계”라는 의견을 공유했습니다. 이때 뛰어난 과학 조직자 D.E.가 이끄는 윌슨 산 천문대라는 천문학 분야의 큰 사건이 다가오고있었습니다. Hale은 가장 큰 망원경인 250인치 반사경(1917cm - 저자 메모)을 시운전할 준비를 하고 있었습니다. 허블은 천문대에서 일하라는 초대를 받았습니다. 그러나 1918년 봄, 그가 논문을 마무리하고 있을 무렵, 미국이 제1919차 세계대전에 참전했습니다. 젊은 과학자는 초대를 거절하고 군대에 자원했습니다. 미국 원정군의 일원으로 허블 소령은 전쟁이 끝나기 직전인 XNUMX년 가을에 유럽에 도착했으며 적대 행위에 참여할 시간이 없었습니다. XNUMX년 여름, 허블은 제대되었고 헤일의 초대를 받아들이기 위해 서둘러 패서디나로 향했습니다. 천문대에서 허블은 먼저 은하수 띠에서 보이는 물체에 초점을 맞추어 성운을 연구하기 시작했습니다. 1900세기 1975분의 XNUMX 동안 가장 뛰어난 연구를 재현한 K. Lang과 O. Gingerich(미국)의 선집 “The Book of Primary Sources on Astronomy and Asphysics, XNUMX–XNUMX”에는 허블의 세 작품이 포함되어 있으며, 그 중 첫 번째는 은하외 성운의 분류에 관한 연구입니다. 나머지 두 가지는 이 성운의 본질을 확립하고 적색편이 법칙을 발견하는 것과 관련이 있습니다. 1923년에 허블은 6822인치와 XNUMX인치 반사체를 가지고 안드로메다 별자리의 성운을 관찰하기 시작했습니다. 과학자는 큰 안드로메다 성운이 실제로 또 다른 항성계라고 결론지었습니다. 허블은 MOS XNUMX 성운과 삼각형자리 성운에 대해 동일한 결과를 얻었습니다. 많은 천문학자들이 곧 허블의 발견을 알게 되었지만 공식적인 발표는 G. 러셀이 미국천문학회 회의에서 허블의 보고서를 낭독한 1년 1925월 XNUMX일에야 이루어졌습니다. 유명한 천문학자 D. 스테빈스(D. Stebbins)는 허블의 보고서가 "물질 세계의 양을 XNUMX배로 확장했고 나선의 본질에 대한 오랜 논쟁을 확실히 해결했으며, 나선은하가 우리 은하와 크기가 거의 비슷한 거대한 별들의 집합체임을 증명했다"고 썼습니다. " 이제 우주는 천문학자들에게 별섬, 즉 은하로 가득 찬 공간으로 나타납니다. 성운의 진정한 본성에 대한 한 번의 확립으로 천문학 역사에서 허블의 위치가 결정되었습니다. 그러나 훨씬 더 뛰어난 업적인 적색편이 법칙의 발견은 그의 몫이었습니다. 나선 및 타원 "성운"에 대한 스펙트럼 연구는 이러한 고려 사항에 기초하여 1912년에 시작되었습니다.1 만약 그것들이 실제로 우리 은하 외부에 위치한다면, 그것들은 회전에 참여하지 않으므로 그들의 방사 속도는 태양의 운동을 나타낼 것입니다 . 이러한 속도는 초당 200-300km 정도일 것으로 예상되었습니다. 즉, 은하 중심 주위의 태양 속도에 해당합니다. 한편, 몇 가지 예외를 제외하고 은하의 반경 방향 속도는 훨씬 더 빠른 것으로 판명되었습니다. 초당 수천 및 수만 킬로미터로 측정되었습니다. 1929년 36월 중순, 허블은 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the US National Academy of Sciences)에서 "은하외 성운의 반경과 거리 사이의 관계에 대하여"라는 짧은 메모를 발표했습니다. 그 당시 허블은 이미 XNUMX개의 물체에 대한 거리와 은하의 속도를 일치시키는 능력을 가지고 있었습니다. 이 두 양은 직접 비례 조건과 관련이 있음이 밝혀졌습니다. 속도는 거리에 허블 상수를 곱한 값과 같습니다. 이 표현을 허블 법칙이라고 합니다. 1929년 과학자는 500km/(s x Mpc)에서 허블 상수의 수치를 결정했습니다. 그러나 그는 은하까지의 거리를 설정하는 데 실수를 저질렀다. 이러한 거리를 반복적으로 수정하고 개선한 후 허블 상수의 수치 값은 이제 50km/(s x Mpc)로 간주됩니다. 윌슨 산 천문대는 훨씬 더 먼 은하의 반경 방향 속도를 결정하기 시작했습니다. 1936년까지 M. Humason은 42개의 성운에 대한 데이터를 발표했습니다. 초속 000km의 기록적인 속도는 큰곰자리의 먼 은하단에서 기록되었습니다. 그러나 이것은 이미 XNUMX인치 망원경의 한계였습니다. 더 강력한 도구가 필요했습니다. T. Regge는 "더 친숙하고 직관적인 이미지를 사용하여 우주의 허블 팽창 문제에 접근할 수 있습니다."라고 말합니다. 1m.명령이 실행되는 방식에 관계없이 나란히 서 있는 두 병사의 상대 속도는 2m/min, 서로 1m 거리에 서 있는 두 병사의 상대 속도는 100m/분입니다. 분 , 우리가 그들 사이의 거리가 100에서 100 미터로 증가한다는 것을 고려하면. 따라서 상호 제거 속도는 거리에 비례합니다. 행을 확장한 후에도 우주론적 원리는 유효합니다. "병사 "은하"는 여전히 균일하게 분포되어 있으며 서로 다른 거리 간에도 동일한 비율입니다. 우리 비교의 유일한 단점은 실제로 군인 중 한 명이 항상 광장 중앙에 움직이지 않고 서 있는 반면 나머지는 더 빠른 속도로 흩어지며 중앙까지의 거리가 더 멀어진다는 것입니다. 그러나 우주에서는 속도를 절대적으로 측정할 수 있는 이정표가 없습니다. 우리는 상대성 이론에 의해 그러한 기회를 박탈당했습니다. 모든 사람은 자신의 움직임을 옆에 걷는 사람들의 움직임과 만 비교할 수 있으며 동시에 그들이 그에게서 도망가는 것처럼 보일 것입니다. 그러므로 우리는 허블의 법칙이 우주론적 원리가 항상 변하지 않고 유지된다는 것을 보장하며, 이는 법칙과 원리 자체가 모두 실제로 유효하다는 의견에서 우리를 확증한다는 것을 봅니다. 직관적인 이미지의 또 다른 예는 폭탄의 폭발입니다. 이 경우 조각이 더 빨리 날아갈수록 더 멀리 날아갑니다. 폭발 자체 후 잠시 후, 파편이 허블의 법칙, 즉 속도가 거리에 비례하여 분포하는 것을 볼 수 있습니다. 그러나 여기서 우주론적 원리는 위반됩니다. 왜냐하면 우리가 폭발 현장에서 충분히 멀리 이동하면 파편을 볼 수 없기 때문입니다. 이와 같이 현대 우주론에서 가장 유명한 용어인 '빅뱅'이 제안된다. 이 아이디어에 따르면, 약 20억 년 전, 우주의 모든 물질은 한 지점에서 수집되었으며, 이때부터 우주가 현대 크기로 급속히 팽창하기 시작했습니다. 허블의 법칙은 거의 즉시 과학에서 인정되었습니다. 허블 발견의 중요성은 높이 평가되었습니다. 아인슈타인. 1931년 XNUMX월에 그는 다음과 같이 썼습니다. "적색편이에 대한 허블과 휴메이슨의 새로운 관측은 ... 우주의 일반적인 구조가 고정되어 있지 않다는 것을 그럴듯하게 만듭니다." 허블의 발견은 마침내 아리스토텔레스 시대부터 존재했던 정적이고 흔들리지 않는 우주에 대한 생각을 무너뜨렸습니다. 현재, 허블의 법칙은 먼 은하와 퀘이사까지의 거리를 결정하는 데 사용됩니다. 저자: Samin D.K.
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