Фотометричний парадокс: чому нічне небо темне, якщо Всесвіт нескінченний?

Історія вивчення фотометричного парадоксу

Фотометричний парадокс був вперше сформульований у 1744 році швейцарським астрономом Ж.Шезо  і згодом розглянутий у працях німецького астронома Генріха Вільгельма Ольберса у 1826 році. Суть парадоксу полягає у наступному запитанні: «Якщо Всесвіт нескінченний, то чому вночі темно?» На перший погляд, відповідь на це запитання здається очевидною, адже ми вивчаємо чергування дня та ночі ще в початковій школі.

Світловий потік зірок та нічне небо

У нескінченному Всесвіті, що випромінює світло з нескінченної кількості зірок, інтуїтивно можна було б очікувати, що небо буде яскраво освітлене вночі на зразок денного неба. Проте спостереження показують, що це не так, адже нічне небо значно темніше. Це пояснюється не тільки кількістю зірок, але й такими факторами, як абсорбція та розсіювання світла, віддаленість об'єктів та еволюція зір.

Математичні моделі Всесвіту

Для вирішення цього парадоксу вчені запропонували різні моделі Всесвіту. Наприклад, можливість існування безмежного, але водночас скінченного у обʼємі Всесвіту. Так, у математиці одновимірний простір може бути представлений у формі замкнутого кола, а двовимірний - у вигляді поверхні сфери без меж, але зі скінченною площею. Це наводить на думку про можливість існування тривимірного Всесвіту без меж і зі скінченним обʼємом, що дозволяє уникнути парадоксальних висновків фотометричного парадоксу.

Уявлення тривимірного Всесвіту

У тривимірному просторі, де ми існуємо, уявити замкнутий Всесвіт без меж зі скінченним обʼємом важко. У такому Всесвіті не існує центру, і всі точки в ньому є рівноправними. Перевірити наявність такого простору можна лише теоретично, адже на практиці космонавти не зможуть завершити навколосвітню подорож подібно до Маґеллана, який довів, що поверхня Землі є замкнутим двовимірним простором.

На зображенні представлено модель одновимірного простору Всесвіту, у формі фігури тор.