Cik liels ir viss nenovērojamais Visums? Kā izskatās Visums? Kā izskatās viss Visums.

Visuma liela mēroga struktūras simulācija parāda sarežģītas, neatkārtojas kopas. Bet no mūsu viedokļa mēs varam redzēt ierobežoto Visuma apjomu. Kas slēpjas aiz tā?

Pirms 13,8 miljardiem gadu mums pazīstamais Visums sākās ar Lielo sprādzienu. Šajā laikā telpa paplašinājās, matērija piedzīvoja gravitācijas pievilcību, un rezultātā mēs ieguvām Visumu, kuru šodien novērojam. Bet, pat ja tas ir milzīgs, mūsu novērojumiem ir robežas. Noteiktā attālumā galaktikas pazūd, zvaigznes aptumšo, un mēs nesaņemam signālus no Visuma attālām daļām. Un kas pārsniedz šo robežu? Šonedēļ lasītājs jautā:

Ja Visums ir ierobežots pēc apjoma, kur ir tā robeža? Vai jūs varat viņai tuvoties? Kā tas izskatīsies?

Mūsu tiešā tuvumā Visums ir pilns ar zvaigznēm. Ja jūs aizlidojat prom uz 100 000 gaismas gadiem, jūs varat atstāt Piena ceļu. Aiz tā atrodas galaktiku jūra - iespējams, divi triljoni novērojamā Visuma robežās. Viņu šķirņu, formu, izmēru un masu ir ļoti daudz. Bet, aplūkojot attālākas galaktikas, jūs varat redzēt kaut ko neparastu: jo tālāk galaktika atrodas, jo lielāka varbūtība, ka tā būs mazāka izmēra un masas, un tās zvaigznes gravitēs uz zilo pusi vairāk nekā tuvumā esošās galaktikas.

Kā galaktikas dažādos laikos atšķiras Visuma vēsturē

Tam ir jēga, ja Visumam ir sākums: dzimšanas diena. Tas ir tieši tas, kas bija Lielais sprādziens, dienā, kad dzimis mums pazīstamais Visums. Galaktikas vecums, kas atrodas salīdzinoši tuvu mums, sakrīt ar mūsu vecumu. Bet, aplūkojot galaktiku miljardu gaismas gadu attālumā, mēs redzam gaismu, kurai bija jāceļo miljardiem gadu, pirms tā nonāca mūsu acīs. Galaktikas vecumam, kura gaismai vajadzēja 13 miljardus gadu, lai mūs sasniegtu, jābūt mazāk nekā miljardu gadu vecam, un, lūkojoties tālāk kosmosā, mēs patiesībā meklējam pagātni.

Habla ultravioletās, redzamās un infrasarkanās gaismas kompozīcija eXtreme Deep Field - lielākais tālā Visuma attēls, kāds jebkad izlaists

Augšpusē redzams Habla eXtreme Deep Field (XDF) projekta attēls, kas ir visattālākais attālā Visuma attēls. Tas parāda tūkstošiem galaktiku ļoti atšķirīgos attālumos no mums un viens no otra. Bet vienkāršā krāsā jūs nevarat redzēt, ka ar katru galaktiku ir saistīts īpašs spektrs, kurā gāzes mākoņi absorbē ļoti specifisku viļņu garumu, pateicoties vienkāršai atoma fizikai. Paplašinoties Visumam, šis garums stiepjas, tāpēc tālākas galaktikas mums šķiet sarkanākas. Šī fizika ļauj mums pieņemt pieņēmumus par attālumu līdz viņiem, un, pieliekot šos attālumus, izrādās, ka visattālākās galaktikas ir jaunākās un mazākās.

Aiz galaktikām jābūt pirmajām zvaigznēm, un tad nekas cits kā neitrāla gāze - kad Visumam nebija laika ievilkt matēriju pietiekami blīvās struktūrās, lai izveidotu zvaigznes. Pagājis pirms dažiem miljoniem gadu, mēs redzēsim, ka starojums Visumā bija tik karsts, ka neitrālie atomi tur nevarēja veidoties, kas nozīmē, ka fotoni nepārtraukti atlēca no uzlādētajām daļiņām. Kad izveidojās neitrālie atomi, šai gaismai bija jāiet tikai taisnā līnijā un jāiet mūžīgi, jo to neietekmē nekas cits kā Visuma paplašināšanās. Šī atlikušā mirdzuma - relikvijas starojuma - atklāšana pirms vairāk nekā 50 gadiem bija galīgais Lielā sprādziena apstiprinājums.

Sistemātiska Visuma vēstures diagramma, kas apraksta reionizāciju. Pirms zvaigžņu un galaktiku veidošanās Visums bija piepildīts ar neitrāliem atomiem, kas bloķēja gaismu. Un, lai gan lielākā daļa Visuma reionizāciju piedzīvoja tikai pēc 550 miljoniem gadu, dažas veiksmīgākas teritorijas tika reionizētas agrāk nekā šoreiz.

No savas pašreizējās atrašanās vietas mēs varam skatīties jebkurā virzienā un redzēt to pašu kosmiskās vēstures gaitu. Šodien, 13,8 miljardus gadu pēc Lielā sprādziena, mums ir zināmās galaktikas un zvaigznes. Agrāk galaktikas bija mazākas, zilākas, jaunākas un mazāk attīstītas. Pirms tam bija pirmās zvaigznes, un pirms tam bija tikai neitrālie atomi. Pirms neitrāliem atomiem bija jonizēta plazma, un pirms tās - brīvie protoni un neitroni, vielas un antimatteras spontāna parādīšanās, brīvie kvarki un gluoni, visas Standarta modeļa nestabilās daļiņas un, visbeidzot, pats Lielā sprādziena brīdis. Raugoties aizvien tālākos attālumos, tas ir kā ieskatīties pagātnē.

Mākslinieka pārstāvēšana kā novērojamā Visuma logaritmiska koncepcija. Galaktikām aizmugurē seko liela mēroga struktūra un karsta, blīva Lielā sprādziena plazma. Mala ir robeža tikai laikā.

Lai gan tas nosaka mūsu novērojamo Visumu - pie Lielā sprādziena teorētiskās robežas atrodas -, tā nebūs nekāda reāla kosmosa robeža. Tā ir tikai laika robeža; tam, ko mēs varam redzēt, ir ierobežojumi, jo gaismas ātrums ir ļāvis informācijai ceļot tikai 13,8 miljardus gadu kopš karstā Lielā sprādziena. Šis attālums ir vairāk nekā 13,8 miljardi gaismas gadu, jo Visuma audums ir paplašinājies (un turpina paplašināties), taču tas joprojām ir ierobežots. Bet kā ar laiku pirms Lielā sprādziena? Ko jūs redzētu, ja jūs kaut kā nokļūtu sekundes daļā, pirms Visumam piemīt visaugstākā enerģija, tas ir blīvs, karsts, pilns ar vielu, antimatēriju un starojumu?

Inflācija ir devusi karstu Lielo sprādzienu un ir radījusi novērojamo Visumu, kuram mums ir pieeja. Inflācijas svārstības iestādīja sēklas, kas izauga tādā struktūrā, kāda tā ir šodien

Jūs atradīsit kosmiskas inflācijas stāvokli, kurā Visums paplašinājās ārkārtīgi strauji un kurā dominēja kosmosam raksturīgā enerģija. Telpa šajā laikā eksponenciāli paplašinājās, tika izstiepta līdz plakanam stāvoklim, visās vietās ieguva tādas pašas īpašības, daļiņas, kas toreiz pastāvēja, tika izkaisītas dažādos virzienos, un kvantu laukiem raksturīgās svārstības tika izstieptas visā Visumā. Kad inflācija beidzās tur, kur mēs atrodamies, karsts Lielais sprādziens piepildīja Visumu ar matēriju un starojumu un radīja to Visuma daļu - novērojamo Visumu, kuru mēs redzam šodien. Un tagad, 13,8 miljardus gadu vēlāk, mums ir tas, kas mums ir.

Novērojamais Visums var šķist vairāk nekā 46 miljardus gaismas gadu no mūsu viedokļa visos virzienos, taču noteikti ir vairāk Visuma nenovērojamu daļu, iespējams, pat bezgalīgi daudz, līdzīgu tai, kurā atrodamies.

Mūsu atrašanās vieta neatšķiras ne telpā, ne laikā. Tas, ko mēs varam redzēt 46 miljardu gaismas gadu attālumā, šai robežai vai vietai nepiešķir īpašu nozīmi. Tas ir tikai mūsu redzes lauka ierobežojums. Ja mēs kaut kādā veidā varētu nofotografēt visu Visumu, sniedzoties ārpus novērojamās robežas, jo tas kļuva par 13,8 miljardiem gadu pēc Lielā sprādziena, tas viss izskatītos pēc mūsu tuvākās daļas. Tam būtu lielisks kosmiskais galaktiku, kopu, galaktisko pavedienu, kosmisko tukšumu tīkls, kas sniedzas tālāk par mums redzamo salīdzinoši mazo laukumu. Jebkurš novērotājs jebkurā vietā redzētu Visumu, ļoti līdzīgu tam, ko mēs redzam no sava viedokļa.

Viens no visattālākajiem novērojumiem Visumā parāda tuvumā esošās zvaigznes un galaktikas, bet galaktikas no ārējiem reģioniem vienkārši izskatās jaunākas un mazāk attīstītas. No viņu viedokļa viņiem ir 13,8 miljardi gadu, un viņi ir vairāk attīstīti, bet mēs viņiem šķietam tādi kā pirms miljardiem gadu

Atsevišķās detaļas būtu atšķirīgas, tāpat kā atšķiras mūsu Saules sistēmas, Galaxy, vietējās grupas utt. no cita novērotāja detaļām. Bet Visuma apjoms nav ierobežots - tikai tā daļa, kuru mēs novērojam, ir ierobežota. Iemesls tam ir laika līnija - Lielais sprādziens -, kas mūs šķir no pārējiem. Mēs tam varam tuvoties tikai ar teleskopiem, kas aplūko Visuma sākuma laikus, un teorētiski. Kamēr mēs neizdomāsim, kā pārspēt straumi vienā virzienā, šī būs mūsu vienīgā pieeja Visuma "robežas" izpratnei. Bet telpā nav robežu. Cik mēs zinām, kāds mūsu novērojamā Visuma malā vienkārši redzētu mūs sava novērojamā Visuma malā!

Zinātnieki pirmo reizi saņēma nopietnus pierādījumus, ka ir vēl vairāki

Debesu kartes noslēpumi

Sensacionāli iedvesmojoties no Eiropas Kosmosa aģentūras satelīta Planck datiem, zinātnieki ir izveidojuši visprecīzāko mikroviļņu fona karti - tā saukto relikto starojumu, kas saglabājies kopš Visuma sākuma - un redzēja vairāk nekā dīvainas pēdas.

Tiek uzskatīts, ka šis ļoti reliktais starojums, kas ir piepildīts ar kosmosu, ir Lielā sprādziena atbalss - kad pirms 13,8 miljardiem gadu kaut kas neticami niecīgs un neticami blīvs pēkšņi "uzsprāga", paplašinājās un pārvērtās par apkārtējo pasauli. Tas ir, mūsu Visumā.

Izpratne par to, kā notika "radīšanas akts", nedarbosies ar visām vēlmēm. Tikai ar ļoti tālas līdzības palīdzību var iedomāties, ka kaut kas dārdēja, uzliesmoja un tika aiznests prom. Bet bija vai nu "atbalss", vai "pārdomas", vai arī daži lūžņi. Tieši viņi veidoja mozaīku, kas parādīta kartē, kur gaismas ("karstās") vietas atbilst jaudīgākam elektromagnētiskajam starojumam. Un otrādi.

Mikroviļņu fona "karstajiem" un "aukstajiem" punktiem jābūt vienmērīgi mainīgiem. Bet karte rāda, ka nav pasūtīta izplatīšanas. Daudz spēcīgāks relikvijas starojums nāk no debesu dienvidu daļas nekā no ziemeļu. Un kas ir pilnīgi pārsteidzoši: mozaīka ir pārpilna ar tumšām spraugām - dažām bedrēm un pagarinātām spraugām, kuru izskatu nevar izskaidrot no mūsdienu fizikas viedokļa.

Kaimiņi liek par sevi manīt

Vēl 2005. gadā teorētiskā fiziķe Laura Mersini-Houghton no Ziemeļkarolīnas Universitātes Chapel Hill un viņas kolēģis Ričards Holmans, Karnegijas Melones profesors Universitāte) paredzēja mikroviļņu fona anomāliju esamību. Un viņi pieņēma, ka tie radās tāpēc, ka mūsu Visumu ietekmē citi tuvumā esošie Visumi. Tāpat jūsu dzīvokļa griestos parādās plankumi no "noplūdušajiem" kaimiņiem, kuri par sevi jutās no šādām "ģipša fona" vizuālām anomālijām.

Iepriekšējā - mazāk skaidrā - kartē, kas apkopota no NASA zondes WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) datiem, kas lidoja kopš 2001. gada, nekas īsts neparasts nebija redzams. Daži padomi. Un tagad attēls ir skaidrs. Un sensacionāls. Pēc zinātnieku domām, novērotās anomālijas nozīmē tieši to, ka mūsu Visums nav viens. Citi ir neskaitāmi.

Arī Laura un Ričards savos uzskatos nav vieni. Piemēram, Stīvens Fīnijs no Londonas Universitātes koledžas mikroviļņu fona attēlā redzēja vismaz četrus nenormāli "aukstus" apļveida plankumus, kurus viņš sauca par "sasitumiem". Un tagad viņš pierāda, ka šie "zilumi" radās no kaimiņu Visumu tiešajiem triecieniem mūsu pusē.

Pēc viņa domām, Stefanna, Visumi rodas un pazūd kā tvaika burbuļi vārošā šķidrumā. Un, kad tie rodas, viņi saduras. Un atleciet viens no otra, atstājot pēdas.

Kur tas viņus ved?

Pirms dažiem gadiem NASA komanda, kuru vadīja astrofiziķis Aleksandrs Kašļinskis, atklāja dīvainu izturēšanos aptuveni 800 tālu galaktiku kopās. Izrādījās, ka viņi visi lido vienā virzienā - uz noteiktu kosmosa daļu - ar ātrumu 1000 kilometri sekundē. Šo universālo kustību sauca par "Dark Stream".

Nesen tika atklāts, ka "Dark Stream" aptver pat 1400 galaktiku kopas. Un tas viņus nogādā apgabalā, kas atrodas kaut kur netālu no mūsu Visuma robežām. Kāpēc tas notika? Vai arī tur - ārpus robežām, nepieejamām novērojumiem - ir kāda neticami milzīga masa, kas piesaista matēriju. Kas ir maz ticams. Vai nu galaktikas iesūcas citā Visumā.

Lido no pasaules uz pasauli

Vai ir iespējams nokļūt no mūsu Visuma kādā citā? Vai arī kaimiņus šķir kāda nepārvarama barjera?

Šķērslis ir pārvarams, - saka profesors Thibault Damour no Francijas progresīvo zinātnisko pētījumu institūta (Institut des Hautes E "tudes Scientifiques - IHE" S) un viņa kolēģis, fizikas un matemātikas doktors Sergejs Soloduhins no Krievijas Zinātņu akadēmijas Ļebedeva fiziskā institūta (FIAN ), kurš tagad strādā Vācijas Starptautiskajā Brēmenes universitātē. Pēc zinātnieku domām, ir fragmenti, kas ved uz citām pasaulēm. No ārpuses viņi - šie fragmenti - izskatās tieši kā "melnie caurumi". Bet patiesībā viņi tā nav.

Tuneļus, kas savieno mūsu Visuma attālākās daļas, daži astrofiziķi sauc par tārpu caurumiem, bet citi - par tārpu caurumiem. Secinājums ir tāds, ka, iegremdējoties šādā bedrē, jūs gandrīz uzreiz varat izkļūt kaut kur citā galaktikā, kas atrodas miljonu, ja ne miljardu gaismas gadu attālumā. Vismaz teorētiski šāds ceļojums ir iespējams mūsu Visumā. Un, ja jūs ticat Damuram un Soloduhinam, tad jūs varat parādīties vēl tālāk - pavisam citā Visumā. Šķiet, ka ceļš atpakaļ ir atklāts.

Zinātnieki ar aprēķinu palīdzību ir parādījuši, kā jāizskatās "tārpu caurumiem", kas ved tieši uz kaimiņu Visumiem. Un izrādījās, ka šādi objekti īpaši neatšķiras no jau zināmiem "melnajiem caurumiem". Un viņi izturas tāpat - absorbē matēriju, deformē telpas-laika audumu.

Vienīgā būtiskā atšķirība: jūs varat tikt cauri "caurumam". Un paliec vesels. Un "melnais caurums" saplēš kuģi, kas tam tuvojas, par atomiem ar savu zvērīgo gravitācijas lauku.

Diemžēl Tibiba un Soloduhins nezina, kā lielā attālumā precīzi atšķirt "melno caurumu" no "tārpa cauruma". Viņi saka, ka tas tiks atklāts tikai iegremdēšanas procesā.

Tiesa, radiācija rodas no "melnajiem caurumiem" - tā sauktā Hokinga starojuma. Un "tārpu caurumi" neko neizdala. Bet starojums ir tik mazs, ka ir neticami grūti to notvert uz citu avotu fona.

Pagaidām nav skaidrs, un cik ilgs laiks paies, lai pārietu citā Visumā. Varbūt sekundes daļu, varbūt miljardiem gadu.

Un pats pārsteidzošākais: pēc zinātnieku domām, "tārpu caurumus" var izveidot mākslīgi - pie lielā hadronu sadursmes (LHC), sadurot daļiņas enerģijā, kas ir daudzkārt lielāka par pašreizējo līmeni. Tas ir, neveidosies "melnie caurumi", kas nobijās vēl pirms Lielā sprādziena modelēšanas eksperimentu sākuma, bet atvērsies "tārpu caurumi". Cik biedējoša ir šī konkrētā notikumu attīstība, fiziķi vēl nav paskaidrojuši. Bet pati izredze izveidot ieeju citā Visumā ir vilinoša.

BTW

Mēs dzīvojam futbola bumbas iekšpusē

Vēl nesen zinātnieki ir piedāvājuši daudzas iespējas mūsu pasaules formai: sākot ar banālu bumbiņu-burbuļu, beidzot ar torusa-virtuļa, parabolīda. Vai pat ... krūzītes ar rokturi. No Zemes jūs nevarat redzēt, kā Visums izskatās no ārpuses. Tomēr tagad, cieši aplūkojot relikta starojuma izplatības ainu, astrofiziķi ir secinājuši, ka Visums ir kā futbola bumba, kas zinātniskā nozīmē “šūta” no piecstūriem - dodekaedriem.

"Bumba, protams, ir milzīga," saka Duglass Skots no Britu Kolumbijas Universitātes (Kanāda), "taču nepietiek, lai to uzskatītu par bezgalīgu.

Zinātnieki atkal atsaucas uz dīvaino "auksto" un "karsto" zonu izplatību. Un tiek uzskatīts, ka šāda mēroga "modelis" varētu rasties tikai ierobežota izmēra Visumā. No aprēķiniem izriet: no malas līdz malai tikai 70 miljardi gaismas gadu.

Un kas ir aiz malas? Viņi dod priekšroku nedomāt par to. Paskaidrojiet, ka telpa ir it kā slēgta pati par sevi. Un šķiet, ka "bumba", kurā mēs dzīvojam, ir "spogulis" no iekšpuses. Un, ja jūs sūtīsit staru no Zemes jebkurā virzienā, tad tas noteikti kādreiz atgriezīsies. Un daži stari it kā jau ir atgriezušies, atstarojoties no "spoguļa malas". Un ne reizi vien. Līdzīgi kā no šī astronomi redz dažas (tās pašas) galaktikas dažādās debess daļās. Un pat no dažādām pusēm.

Viens no galvenajiem jautājumiem, kas neiznāk no cilvēka apziņas, vienmēr ir bijis un ir jautājums: "Kā parādījās Visums?" Protams, uz šo jautājumu nav viennozīmīgas atbildes, un maz ticams, ka tas tiks iegūts tuvākajā nākotnē, taču zinātne strādā šajā virzienā un veido noteiktu teorētisku mūsu Visuma rašanās modeli. Pirmkārt, jāapsver galvenās Visuma īpašības, kuras jāapraksta kosmoloģiskā modeļa ietvaros:

• Modelī jāņem vērā novērotie attālumi starp objektiem, kā arī to kustības ātrums un virziens. Šādi aprēķini ir balstīti uz Habla likumu: cz \u003dH 0Dkur z - objekta sarkanā nobīde, D - attālums līdz šim objektam, c Vai gaismas ātrums.
• Visuma vecumam modelī jāpārsniedz vecāko objektu vecums pasaulē.
• Modelī jāņem vērā sākotnējā elementu pārpilnība.
• Modelī jāņem vērā novērojamais.
• Modelī jāņem vērā novērotais relikvijas fons.

Apsveriet īsi vispārpieņemto Visuma rašanās un agrīnās evolūcijas teoriju, kuru atbalsta lielākā daļa zinātnieku. Mūsdienās Lielā sprādziena teorija nozīmē karstā Visuma modeļa un Lielā sprādziena kombināciju. Un, lai gan šie jēdzieni vispirms pastāvēja neatkarīgi viens no otra, to apvienošanās rezultātā bija iespējams izskaidrot Visuma sākotnējo ķīmisko sastāvu, kā arī relikvijas starojuma klātbūtni.

Saskaņā ar šo teoriju Visums radās apmēram pirms 13,77 miljardiem gadu no kāda blīva apsildāma objekta, ko mūsdienu fizikas ietvaros ir grūti aprakstīt. Cita starpā kosmoloģiskās īpatnības problēma ir tā, ka, aprakstot to, lielākā daļa fizisko lielumu, piemēram, blīvums un temperatūra, mēdz būt bezgalīgi. Tajā pašā laikā ir zināms, ka bezgalīgā blīvumā (haosa mērā) vajadzētu būt nullei, kas nesakrīt ar bezgalīgu temperatūru.

• • Pirmās 10 -43 sekundes pēc Lielā sprādziena tiek sauktas par kvantu haosa posmu. Visuma daba šajā eksistences posmā apšauba aprakstu mums zināmās fizikas ietvaros. Notiek nepārtraukta viena laiktelpas sadalīšanās kvantos.

• Plankas moments ir kvantu haosa beigu brīdis, kas iekrīt 10–43 sekundēs. Šajā brīdī Visuma parametri bija vienādi, piemēram, Plankas temperatūra (apmēram 10 32 K). Plankas laikmeta laikā visas četras fundamentālās mijiedarbības (vāja, spēcīga, elektromagnētiska un gravitācijas) tika apvienotas vienā mijiedarbībā. Plancka momentu nav iespējams uzskatīt par noteiktu ilgu periodu, jo mūsdienu fizika nedarbojas ar mazākiem parametriem nekā Planck parametri.
• Skatuve. Nākamais posms Visuma vēsturē bija inflācijas posms. Pirmajā inflācijas brīdī gravitācijas mijiedarbība atdalījās no vienotā supersimetriskā lauka (kas iepriekš ietvēra fundamentālās mijiedarbības laukus). Šajā periodā matērijai ir negatīvs spiediens, kas izraisa Visuma kinētiskās enerģijas eksponenciālu pieaugumu. Vienkārši sakot, šajā periodā Visums sāka ļoti ātri uzbriest, un uz beigām fizisko lauku enerģija tiek pārveidota parasto daļiņu enerģijā. Šī posma beigās vielas un starojuma temperatūra ievērojami paaugstinās. Līdz ar inflācijas posma beigām izceļas spēcīga mijiedarbība. Arī šajā brīdī rodas.
• Radiācijas dominēšanas stadija. Nākamais Visuma attīstības posms, kas ietver vairākus posmus. Šajā posmā Visuma temperatūra sāk samazināties, veidojas kvarki, pēc tam hadroni un leptoni. Nukleosintēzes laikmetā notiek sākotnējo ķīmisko elementu veidošanās, tiek sintezēts hēlijs. Tomēr radiācija joprojām dominē pār matēriju.
• Vielu dominēšanas laikmets. Pēc 10 000 gadiem vielas enerģija pamazām pārsniedz radiācijas enerģiju, un notiek to atdalīšanās. Viela sāk dominēt starojumā, parādās relikvijas fons. Arī vielas atdalīšana ar radiāciju ievērojami palielināja sākotnējās neviendabīgumu vielas sadalījumā, kā rezultātā sāka veidoties galaktikas un supergalaktikas. Visuma likumi ir nonākuši tādā formā, kādā mēs tos šodien ievērojam.

Iepriekšējais attēls sastāv no vairākām fundamentālām teorijām un sniedz vispārēju priekšstatu par Visuma veidošanos tā pastāvēšanas agrīnās stadijās.

No kurienes radies Visums?

Ja Visums radās no kosmoloģiskas vienreizības, tad no kurienes tā radās? Pagaidām nav iespējams precīzi atbildēt uz šo jautājumu. Apsveriet dažus kosmoloģiskos modeļus, kas ietekmē "Visuma dzimšanu".

Cikliskie modeļi

Šie modeļi ir balstīti uz apgalvojumu, ka Visums vienmēr ir pastāvējis un laika gaitā mainās tikai tā stāvoklis, pārejot no paplašināšanās uz saraušanos - un otrādi.

• Steinhardt-Turok modelis. Šis modelis ir balstīts uz virkņu teoriju (M-teorija), jo tajā tiek izmantots objekts, piemēram, "brane". Saskaņā ar šo modeli redzamais Visums atrodas 3-pakāpju iekšpusē, kas periodiski, reizi vairākos triljonos gados, saduras ar citu 3-klaņu, kas izraisa sava veida Lielo sprādzienu. Turpmāk mūsu 3 klani sāk attālināties no otra un paplašināties. Kādā brīdī tumšās enerģijas īpatsvars ir prioritārs, un palielinās 3 pakāpju izplešanās ātrums. Kolosālā izplešanās izkliedē matēriju un starojumu tik ļoti, ka pasaule kļūst gandrīz viendabīga un tukša. Galu galā notiek atkārtota 3-pakāpju sadursme, kā rezultātā mūsējie atgriežas sava cikla sākuma fāzē, atkārtoti ģenerējot mūsu "Visumu".

• Lorisa Bauma un Pola Framptona teorija arī apgalvo, ka Visums ir ciklisks. Saskaņā ar viņu teoriju pēdējais pēc Lielā sprādziena tumšās enerģijas dēļ paplašināsies, līdz tas tuvojas paša laiktelpas "sadalīšanās" brīdim - Lielajam Ripam. Kā jūs zināt, “slēgtā sistēmā entropija nemazinās” (otrais termodinamikas likums). No šī apgalvojuma izriet, ka Visums nevar atgriezties sākotnējā stāvoklī, jo šāda procesa laikā entropijai jāsamazinās. Tomēr šī problēma tiek atrisināta šīs teorijas ietvaros. Saskaņā ar Bauma un Framptona teoriju, mirklis pirms Lielā plīsuma, Visums sadalās daudzos "plāksteros", no kuriem katram ir diezgan maza entropijas vērtība. Piedzīvojot fāžu pāreju virkni, šie bijušā Visuma "lūžņi" rada matēriju un attīstās līdzīgi kā sākotnējais Visums. Šīs jaunās pasaules nedarbojas savā starpā, jo tās izkliedē ar ātrumu, kas ir lielāks par gaismas ātrumu. Tādējādi zinātnieki ir izvairījušies no kosmoloģiskās vienreizības, ar kuru Visuma dzimšana sākas saskaņā ar lielāko daļu kosmoloģisko teoriju. Tas ir, sava cikla beigās Visums sadalās daudzās citās bezmijiedarbības pasaulēs, kas kļūs par jauniem Visumiem.
• Konformālā cikliskā kosmoloģija ir Roger Penrose un Vahagn Gurzadyan cikliskais modelis. Saskaņā ar šo modeli Visums spēj iekļūt jaunā ciklā, nepārkāpjot otro termodinamikas likumu. Šī teorija balstās uz pieņēmumu, ka melnie caurumi iznīcina absorbēto informāciju, kas kaut kā "likumīgi" pazemina Visuma entropiju. Tad katrs šāds Visuma esamības cikls sākas ar Lielā sprādziena izskatu un beidzas ar vienskaitli.

Citi Visuma rašanās modeļi

Starp citām hipotēzēm, kas izskaidro redzamā Visuma izskatu, vispopulārākās ir šādas divas:

• Haotiskā inflācijas teorija ir Andreja Lindes teorija. Saskaņā ar šo teoriju pastāv noteikts skalārais lauks, kas ir neviendabīgs visā tā apjomā. Tas ir, dažādos Visuma reģionos skalārajam laukam ir atšķirīga nozīme. Tad apgabalos, kur lauks ir vājš, nekas nenotiek, savukārt apgabali ar spēcīgiem laukiem tā enerģijas dēļ sāk paplašināties (inflācija), tādējādi veidojot jaunus Visumus. Šāds scenārijs nozīmē, ka pastāv daudzas pasaules, kas radušās vienlaikus un kurām ir savs elementāru daļiņu kopums un līdz ar to arī dabas likumi.
• Lī Smolina teorija - pieņem, ka Lielais sprādziens nav Visuma pastāvēšanas sākums, bet tikai fāzes pāreja starp diviem tā stāvokļiem. Tā kā pirms Lielā sprādziena Visums pastāvēja kosmoloģiskas īpatnības formā, kas pēc būtības bija tuvu melnās cauruma īpatnībām, Smolins norāda, ka Visums varēja rasties no melnā cauruma.

Rezultāts

Neskatoties uz to, ka cikliskie un citi modeļi atbild uz vairākiem jautājumiem, uz kuriem atbildes nevar sniegt Lielā sprādziena teorija, tostarp kosmoloģiskās vienreizības problēma. Tomēr kopā ar inflācijas teoriju Lielais sprādziens pilnīgāk izskaidro Visuma izcelsmi un arī saplūst ar daudziem novērojumiem.

Mūsdienās pētnieki turpina intensīvi pētīt iespējamos Visuma rašanās scenārijus, lai sniegtu neapgāžamu atbildi uz jautājumu "Kā parādījās Visums?" - diez vai izdosies tuvākajā nākotnē. Tam ir divi iemesli: tiešs kosmoloģisko teoriju pierādījums ir praktiski neiespējams, tikai netiešs; pat teorētiski nav iespējams iegūt precīzu informāciju par pasauli pirms Lielā sprādziena. Šo divu iemeslu dēļ zinātnieki var izvirzīt tikai hipotēzes un veidot kosmoloģiskos modeļus, kas visprecīzāk aprakstīs mūsu novērotā Visuma būtību.

Neticami fakti

Vai esat kādreiz domājuši, cik liels ir Visums?

8. Tomēr tas nav nekas, salīdzinot ar Sauli.

Zemes foto no kosmosa

9. Un tas skats uz mūsu planētu no Mēness.

10. Mēs esam mēs no Marsa virsmas.

11. Un tas skats uz zemi aiz Saturna gredzeniem.

12. Un šī ir slavena fotogrāfija " Bāli zils punkts"kur Zeme tiek fotografēta no Neptūna, gandrīz 6 miljardu kilometru attālumā.

13. Šeit ir izmērs Zeme pret Saulitas pat neiederas pilnībā fotoattēlā.

Lielākā zvaigzne

14. Un tas Saule no Marsa virsmas.

15. Kā reiz teica slavenais astronoms Karls Sagans, kosmosā vairāk zvaigžņu nekā smilšu graudu visās Zemes pludmalēs.

16. Ir daudz zvaigznes, kas ir daudz lielākas par mūsu sauli... Paskatieties, cik maza ir Saule.

Piena ceļa galaktikas foto

18. Bet nekas nepārspēj galaktikas lielumu. Ja samazināsi Saule līdz leikocītu lielumam (baltās asins šūnas) un samazinot Piena Ceļa galaktiku, izmantojot to pašu mērogu, Piena ceļš būtu ASV lielums.

19. Tas ir tāpēc, ka Piena ceļš ir milzīgs. Šeit atrodas Saules sistēma.

20. Bet mēs redzam tikai ļoti neliela mūsu galaktikas daļa.

21. Bet pat mūsu galaktika ir niecīga, salīdzinot ar citām. Šeit Piena ceļš pret IC 1011, kas atrodas 350 miljonu gaismas gadu attālumā no Zemes.

22. Šajā Habla teleskopa uzņemtajā fotoattēlā ņemiet vērā: tūkstošiem galaktiku, katrā no tām ir miljoniem zvaigžņu, katrai ir savas planētas.

23. Šeit ir viens no galaktikas UDF 423, kas atrodas 10 miljardu gaismas gadu attālumā... Aplūkojot šo fotogrāfiju, jūs skatāties uz miljardiem gadu pagātnē. Dažas no šīm galaktikām izveidojās vairākus simtus miljonus gadu pēc Lielā sprādziena.

24. Bet atcerieties, ka šī fotogrāfija ir ļoti ļoti maza Visuma daļa... Tas ir tikai niecīgs gabals no nakts debesīm.

25. Var droši pieņemt, ka kaut kur ir melnie caurumi... Šeit ir melnā cauruma lielums, salīdzinot ar Zemes orbītu.

Visums! Izdzīvošanas kurss [Starp melnajiem caurumiem. laika paradoksi, kvantu nenoteiktība] Goldbergs Deivs

II. Kā izskatās Visuma mala?

Runāšana par Tentaculus VII liek mums veikt svarīgas pārdomas. Ja mums būtu tik jaudīgi teleskopi, ka mēs tajos varētu redzēt doktora Kalačika mājas planētu, mēs redzētu nevis to, kas tur notiek šodien, bet gan to, kas bija apmēram pirms miljardu gadu. Un, ja mēs aplūkotu citu, vēl tālāku galaktiku, mēs skatītos vēl tālākā pagātnē. Šādi zinātnieki pēta Visuma attīstības sākumposmu - viņi vēro, kas notiek ļoti tālās galaktikās.

Tomēr aiz visattālākajām galaktikām ir robeža, kuru pārsniedzot mēs nevaram skatīties. Uz Zemes mēs šo robežu saucam par horizontu, bet tieši tāds pats horizonts pastāv arī Visumam kopumā. Mēs nevaram skatīties ārpus horizonta, jo gaisma pārvietojas nemainīgā ātrumā. Tā kā Visums pastāv salīdzinoši nesen, tikai kādus 13,7 miljardus gadu, viss, kas atrodas tālāk par 13,7 miljardiem gaismas gadu, kādu laiku mūsu acīm nebūs pieejams.

Un no kurienes šis “Visuma sākuma” datums? Sāksim beigās. Ja visas Visuma galaktikas attālinās viena no otras, tas nozīmē, ka kādreiz pagātnē bija brīdis, kad viņi (vai vismaz atomi, kas tos veido) sēdēja viens otram uz galvas. Mēs šo "notikumu" saucam par Lielo sprādzienu, kas izraisīja lielus nepareizus priekšstatus, visdažādākās neskaidrības un nākamās nodaļas rakstīšanu.

Mēs varam novērtēt, kad notika Lielais sprādziens, ja atceramies, ka ātrums ir attāluma un laika attiecība. Pieņemot (kļūdaini, kā izrādās, bet līdz šim šī kļūda mums ir piemērota), ka galaktikas, kurā atrodas Tentakuls, noņemšanas ātrums ir bijis nemainīgs kopš laika sākuma, mēs varam aprēķināt Visuma ātrumu, izmantojot vienkāršus maģiskus aprēķinus. Vienkārši padomājiet: jo tālāk no mums galaktika atrodas šodien, jo vecāks ir mūsu Visums, jo viss izkliedējas viens no otra tādā ātrumā, kādu mēs zinām. Šajā vienkāršajā lineārajā vienādojumā aizstāsim mainīgos, kas ir derīgi mūsu Visumam, un novērtēsim, ka Visuma vecums ir aptuveni 13,8 miljardi gadu: skatieties, rezultāts ir gandrīz tāds pats, it kā jūs visus aprēķinus veiktu precīzi un ar nepieciešamajiem labojumiem.

Ja mums būtu pietiekami jaudīgs teleskops, vai mēs savām acīm varētu redzēt Visuma izcelsmi? Gandrīz, bet ne gluži. Pašreizējais attāluma rekordists, objekts ar segvārdu A 1689-zD1 atrodas tādā attālumā no mums, ka tā attēls, kas redzams caur Habla kosmosa teleskopu, datējams ar laiku, kad Visumam bija tikai 700 miljoni gadu (apmēram 5? % no viņas pašreizējā vecuma), kad viņas lielums bija mazāks par / 8 no viņas pašreizējā vecuma.

Vēl trakāk, ka A 1689-zD1 attālinās no mums ar ātrumu, kas ir aptuveni 8 reizes lielāks par gaismas ātrumu. (Mēs gaidīsim, un jūs grāmatu pagriezīsit atpakaļ uz 1. nodaļu, kur mēs skaidri un gaiši paziņojām, ka tas nav iespējams.) Mīkla tiks uzreiz atrisināta, ja atcerēsimies, ka paplašinās Visums, nevis Galaktika kustas. Galaktika stāv uz vietas.

Vai jums joprojām šķiet, ka mēs krāpjamies? Nepavisam. Īpašā relativitātes teorija nesaka, ka objekti nevar attālināties viens no otra ar ātrumu, kas lielāks par gaismas ātrumu. Un viņa saka šādi: ja es nosūtīšu Sikspārņa signālu debesīs, Betmens nespēs viņu apsteigt ar Batplānu, lai arī cik uzpūsts. Vispārīgāk tas nozīmē, ka neviena informācija (piemēram, daļiņa vai signāls) nevar pārvietoties ātrāk par gaismu. Tas ir absolūti taisnība, pat ja Visums ļoti strauji paplašinās. Mēs nevaram izmantot Visuma paplašināšanos, lai apsteigtu gaismas staru.

Patiesībā mēs varam ielūkoties vēl tālākā pagātnē nekā A 1689-zD1, taču tam mums ir vajadzīgi radioaparāti. Mēs varam atskatīties uz laiku, kad Visumam bija tikai 380 tūkstoši gadu un tas sastāvēja tikai no ūdeņraža, hēlija un ārkārtīgi augstas enerģijas starojuma maisījuma.

Tad viss ir miglā - burtiski. Tā kā Visums tā attīstības sākumposmā bija cieši piepildīts ar matēriju, tas ir kā mēģinājums ielūkoties aiz kaimiņa aizkariem. Tas, kas atrodas aiz viņiem, nav redzams, bet mēs zinām, kā Visums izskatās tagad un kā tas izskatījās katrā laika momentā no sākuma posmiem līdz mūsdienām, tāpēc varam uzminēt, kas slēpjas aiz šī kosmiskā priekškara. Tik kārdināts paskatīties aiz viņas, vai ne?

Tātad, kaut arī mēs nevaram skatīties ārpus horizonta, mēs redzam pietiekami daudz, lai apmierinātu savu un citu cilvēku ziņkāri uz valsts rēķina. Pats labākais ir tas, ka, jo ilgāk mēs gaidām, jo \u200b\u200bvecāks kļūst Visums un tālāk horizonts attālinās. Citiem vārdiem sakot, ir tālu Visuma stūri, kuru gaisma mūs sasniedz tikai tagad.

Un kas ir ārpus horizonta? To neviens nezina, bet mums ir tiesības izdarīt izglītotus minējumus. Atcerieties, ka Koperniks un viņa sekotāji mums skaidri parādīja: “Kad jūs kaut kur dodaties, jūs tik un tā kaut kur atnāksit,” tāpēc varam pieņemt, ka aiz horizonta Visums izskatās apmēram tāds pats kā šeit. Protams, būs arī citas galaktikas, taču to būs apmēram tikpat daudz, cik mums apkārt, un tās izskatīsies apmēram tāpat kā mūsu kaimiņi. Bet tas ne vienmēr ir taisnība. Mēs izdarām šo pieņēmumu, jo mums nav pamata domāt citādi.