الكون من الجانب. ما هو الكون؟ هيكل الكون. ألمع مجرة ​​في الكون. معلومات عامة عن الهيكل

ما هو حجم هذا الجزء من الكون الذي نلاحظه؟ دعونا نفكر في المدى الذي يمكننا أن نرى في الفضاء.

تُظهر صورة مأخوذة من تلسكوب هابل الفضائي مجموعة ضخمة من المجرات PLCK_G308.3-20.2 تتوهج بشكل ساطع في الظلام. هذا ما تبدو عليه أقسام ضخمة من الكون البعيد. لكن إلى أي مدى يمتد الكون المعروف ، بما في ذلك الجزء الذي لا يمكننا رؤيته؟

حدث الانفجار العظيم قبل 13.8 مليار سنة. كان الكون مليئًا بالمادة ، والمادة المضادة ، والإشعاع ، وكان موجودًا في حالة فائقة السخونة وفائقة الكثافة ، ولكن في حالة تمدد وتبريد.

كيف يبدو الكون

حتى الآن ، اتسع حجمه ، بما في ذلك الكون الذي نلاحظه ، إلى دائرة نصف قطرها 46 مليار سنة ضوئية ، والضوء الذي يدخل أعيننا لأول مرة اليوم في حدود ما يمكننا قياسه. وماذا بعد؟ ماذا عن الجزء غير المرئي من الكون؟



يتم تحديد تاريخ الكون بشكل جيد فقط بقدر ما يمكننا رؤيته باستخدام أدوات وتلسكوبات مختلفة. لكن يمكن للمرء أن يقول ، باللجوء إلى علم الحشو ، أن ملاحظاتنا يمكن أن تعطينا فقط معلومات حول الأجزاء المرصودة منه. كل شيء آخر يجب تخمينه ، وهذه التخمينات جيدة فقط مثل الافتراضات الأساسية.

اليوم ، الكون بارد ومتكتل ، كما أنه يتمدد ويمارس قوة الجاذبية. بالنظر بعيدًا إلى الفضاء ، لا ننظر فقط إلى المسافات البعيدة ، بل نرى أيضًا الماضي البعيد ، بسبب السرعة المحدودة للضوء.

الأجزاء البعيدة من الكون أقل تكتلًا وأكثر تجانسًا ، وكان لديها وقت أقل لتشكيل هياكل أكبر وأكثر تعقيدًا تحت تأثير الجاذبية.

كان الكون المبكر البعيد أكثر سخونة أيضًا. يؤدي توسع الكون إلى زيادة الطول الموجي للضوء المنتشر من خلاله. مع تمدده ، يفقد الضوء الطاقة ويبرد. هذا يعني أن الكون كان أكثر سخونة في الماضي البعيد - وقد أكدنا هذه الحقيقة بملاحظة خصائص الأجزاء البعيدة من الكون.



توفر دراسة 2011 (النقاط الحمراء) أفضل دليل حتى الآن على أن درجة حرارة الإشعاع CMB كانت أعلى في الماضي. تؤكد الخصائص الطيفية والحرارية للضوء القادم من بعيد حقيقة أننا نعيش في فضاء متسع.

بحث

يمكننا قياس درجة حرارة الكون اليوم ، بعد 13.8 مليار سنة من الانفجار العظيم ، من خلال دراسة الإشعاع المتبقي من تلك الحالة المبكرة الساخنة والكثيفة.

يتجلى اليوم في جزء الميكروويف من الطيف ويعرف باسم CMB. يتناسب مع طيف إشعاع الجسم الأسود ودرجة حرارته 2.725 كلفن ، ومن السهل جدًا إظهار أن هذه الملاحظات تتوافق مع دقة مذهلة مع تنبؤات نموذج الانفجار العظيم لكوننا.



ضوء حقيقي من الشمس (منحنى أصفر يسار) والجسم أسود (رمادي). نظرًا لسمك الغلاف الضوئي للشمس ، فهو أكثر ارتباطًا بالأجسام السوداء. على اليمين يوجد إشعاع الخلفية الحقيقي ، والذي يتزامن مع إشعاع جسم أسود ، وفقًا لقياسات القمر الصناعي COBE. لاحظ أن انتشار الأخطاء في المؤامرة على اليمين صغير بشكل مدهش (في منطقة 400 سيجما). إن تزامن النظرية مع الممارسة هو أمر تاريخي.

علاوة على ذلك ، نحن نعرف كيف تتغير طاقة هذا الإشعاع مع توسع الكون. تتناسب طاقة الفوتون عكسًا مع الطول الموجي. عندما كان الكون نصف الحجم ، كانت الفوتونات المتبقية من الانفجار العظيم تمتلك ضعف الطاقة. عندما كان حجم الكون 10٪ من حجمه الحالي ، كانت طاقة هذه الفوتونات أكبر بعشر مرات.

إذا أردنا العودة إلى الوقت الذي كان فيه الكون 0.092٪ من حجمه الحالي ، نجد أن الكون كان أسخن بمقدار 1089 مرة مما هو عليه اليوم: حوالي 3000 كلفن في درجات الحرارة هذه ، يكون الكون قادرًا على تأين كل الكون. يحتوي على ذرات. فبدلاً من المواد الصلبة أو السائلة أو الغازية ، كانت كل المادة في الكون كله على شكل بلازما مؤينة.



يصبح الكون ، الذي تصطدم فيه الإلكترونات والبروتونات الحرة بالفوتونات ، محايدًا وشفافًا للفوتونات ، حيث يبرد ويتمدد. على اليسار - البلازما المتأينة قبل انبعاث إشعاع بقايا ، على اليمين - الكون المحايد ، شفاف للفوتونات.

ثلاثة أسئلة رئيسية

نقترب من حجم كون اليوم من خلال فهم ثلاثة أسئلة ذات صلة:

  1. مدى سرعة توسع الكون اليوم هو شيء يمكننا قياسه بعدة طرق.
  2. ما مدى سخونة الكون اليوم - يمكننا اكتشاف ذلك من خلال دراسة إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف.
  3. مما يتكون الكون - بما في ذلك المادة والإشعاع والنيوترينوات والمادة المضادة والمادة المظلمة والطاقة المظلمة وما إلى ذلك.

باستخدام الحالة الحالية للكون ، يمكننا استقراء العودة إلى المراحل الأولى من الانفجار العظيم الساخن والتوصل إلى قيم لعمر الكون وحجمه.


مخطط لوغاريتمي لحجم الكون المرئي ، بالسنوات الضوئية ، مقابل مقدار الوقت منذ الانفجار العظيم. كل هذا ينطبق فقط على الكون المرئي.

من المجموعة الكاملة للرصدات المتاحة ، بما في ذلك إشعاع الخلفية الكونية ، وبيانات المستعر الأعظم ، ورصد الهياكل واسعة النطاق وتذبذبات الباريون الصوتية ، نحصل على صورة تصف كوننا.

بعد 13.8 مليار سنة من الانفجار العظيم ، يبلغ نصف قطره 46.1 مليار سنة ضوئية. هذه هي حافة ما يمكن ملاحظته. أي شيء أبعد ، حتى إذا كان يتحرك بسرعة الضوء منذ الانفجار العظيم الساخن ، لن يكون لديه الوقت الكافي للوصول إلينا.

مع مرور الوقت ، يزداد عمر الكون وحجمه ، وسيكون هناك دائمًا حدود لما يمكننا رؤيته.



تمثيل فني للكون المرئي على مقياس لوغاريتمي. لاحظ أننا مقيدون في المدى الذي يمكن أن ننظر فيه إلى الماضي بمقدار الوقت منذ الانفجار العظيم الساخن. هذا هو 13.8 مليار سنة ، أو (بالنظر إلى توسع الكون) 46 مليار سنة ضوئية. كل شخص يعيش في كوننا ، في أي وقت فيه ، سيرى الصورة نفسها تقريبًا.

ماذا في الخارج

ماذا يمكننا أن نقول عن ذلك الجزء من الكون الذي يتجاوز ملاحظاتنا؟ لا يمكننا التخمين إلا بناءً على قوانين الفيزياء وما يمكننا قياسه في الجزء الذي يمكن ملاحظته.

على سبيل المثال ، نرى أن الكون مسطح مكانيًا على نطاقات كبيرة: فهو ليس منحنيًا سواء بشكل إيجابي أو سلبي ، بدقة تبلغ 0.25٪. إذا افترضنا أن قوانين الفيزياء لدينا صحيحة ، فيمكننا تقدير حجم الكون حتى ينغلق على نفسه.



تتحدث أحجام المناطق الساخنة والباردة ومقاييسها عن انحناء الكون. بقدر ما يمكننا قياسه بدقة ، فإنه يبدو مسطحًا تمامًا. توفر اهتزازات الباريون الصوتية طريقة أخرى لفرض قيود الانحناء ، وتؤدي إلى نتائج مماثلة.

يوفر لنا مسح Sloan Digital Sky والقمر الصناعي Planck أفضل البيانات حتى الآن. يقولون أنه إذا كان الكون منحنيًا ، مغلقًا على نفسه ، فإن ذلك الجزء الذي يمكننا رؤيته لا يمكن تمييزه عن الجزء المسطح بحيث يجب أن يكون نصف قطره أكبر بـ 250 مرة على الأقل من نصف قطر الجزء المرصود.

هذا يعني أن الكون غير المرصود ، إذا لم يكن به شذوذ طوبولوجي ، يجب أن يبلغ قطره على الأقل 23 تريليون سنة ضوئية ، ويجب أن يكون حجمه على الأقل 15 مليون مرة أكبر مما نلاحظه.

لكن إذا سمحنا لأنفسنا بالتفكير نظريًا ، يمكننا أن نثبت بشكل مقنع تمامًا أن أبعاد الكون غير المرئي يجب أن تتجاوز هذه التقديرات بشكل كبير.



قد يبلغ طول الكون المرئي 46 مليار سنة ضوئية في جميع الاتجاهات من موقعنا ، ولكن هناك بالتأكيد جزء كبير منه وراء ذلك ، غير قابل للرصد ، وربما لانهائي ، مشابه لما نراه. بمرور الوقت ، سنتمكن من رؤية المزيد ، ولكن ليس كله.

قد يشير الانفجار العظيم الساخن إلى ولادة الكون المرئي كما نعرفه ، لكنه لا يشير إلى ولادة المكان والزمان نفسه. قبل الانفجار العظيم ، مر الكون بفترة تضخم كوني. لم يكن مليئا بالمادة والإشعاع ، ولم يكن حارا ، ولكن:

يتسبب التضخم في زيادة المساحة بشكل كبير ، مما قد يجعل المساحة المنحنية أو غير المستوية تبدو مسطحة بسرعة كبيرة. إذا كان الكون منحنيًا ، فإن نصف قطر انحناءه أكبر بمئات المرات مما يمكننا ملاحظته.


في الجزء الخاص بنا من الكون ، انتهى التضخم بالفعل. لكن ثلاثة أسئلة لا نعرف إجاباتها ليكون لها تأثير كبير على الحجم الفعلي للكون ، وما إذا كان لانهائيًا:

  1. ما هو حجم رقعة الكون بعد التضخم التي أدت إلى الانفجار العظيم؟
  2. هل فكرة التضخم الأبدي ، والتي بموجبها يتمدد الكون بلا حدود ، صحيحة ، على الأقل في بعض المناطق؟
  3. كم من الوقت استمر التضخم قبل أن يتوقف ويحدث انفجارًا كبيرًا حارًا؟

من المحتمل أن الجزء من الكون الذي كان يحدث فيه التضخم يمكن أن ينمو إلى حجم ليس أكبر بكثير مما يمكننا ملاحظته. من الممكن في أي لحظة أن يكون هناك دليل على "الحافة" حيث انتهى التضخم. ولكن من الممكن أيضًا أن يكون الكون أكبر بمرات من الكون الذي يمكن ملاحظته. بدون الإجابة على هذه الأسئلة ، لن نحصل على إجابة على السؤال الرئيسي.



العدد الهائل من المناطق المنفصلة التي حدث فيها الانفجار العظيم مقسومًا على الفضاء ، ويتزايد باستمرار نتيجة للتضخم الأبدي. لكن ليس لدينا أي فكرة عن كيفية اختبار أو قياس أو الوصول إلى ما يكمن خارج كوننا المرئي.

إلى جانب ما يمكننا رؤيته ، من المحتمل أن يكون هناك كون أكثر من كوننا تمامًا ، مع نفس قوانين الفيزياء ، ونفس الهياكل الكونية ، ونفس فرص الحياة المعقدة.

وأيضًا ، يجب أن يكون لـ "الفقاعة" التي انتهى فيها التضخم حجمًا محدودًا ، بالنظر إلى أن عددًا كبيرًا بشكل كبير من هذه الفقاعات يتم احتواؤه في زمكان أكبر ومتوسع.

ولكن حتى لو كان هذا الكون بأكمله ، أو الكون المتعدد ، كبيرًا بشكل لا يصدق ، فقد لا يكون لانهائيًا. في الواقع ، ما لم يستمر التضخم إلى ما لا نهاية ، أو وُلد الكون كبيرًا إلى ما لا نهاية ، فلا بد أنه محدود.



بغض النظر عن حجم الجزء الذي نلاحظه من الكون ، وبغض النظر عن المدى الذي يمكن أن ننظر فيه ، كل هذا ليس سوى جزء صغير مما يجب أن يوجد هناك ، بعده.

أكبر مشكلة هي أنه ليس لدينا معلومات كافية للإجابة بشكل قاطع على السؤال. نحن نعرف فقط كيفية الوصول إلى المعلومات المتاحة داخل كوننا المرئي: تلك الـ 46 مليار سنة ضوئية في جميع الاتجاهات.

قد تكون الإجابة على السؤال الأكبر ، حول محدودية أو لانهاية الكون ، مخفية في الكون نفسه ، لكن لا يمكننا معرفة جزء كبير منه بما يكفي لنعرفه على وجه اليقين. وحتى نكتشف ذلك ، أو نتوصل إلى مخطط ذكي لدفع حدود الفيزياء ، فلن يتبقى لنا سوى الاحتمالات.

> هيكل الكون

ادرس المخطط هياكل الكون: مقاييس الفضاء ، خريطة الكون ، عناقيد عملاقة ، عناقيد ، مجموعات مجرات ، مجرات ، نجوم ، سور سلون العظيم.

نحن نعيش في فضاء لانهائي ، لذلك من المثير للاهتمام دائمًا معرفة شكل الكون وحجمه. الهيكل العالمي العالمي عبارة عن فراغات وألياف يمكن تقسيمها إلى مجموعات ومجموعات مجرية وفي النهاية نفسها. إذا قمنا بالتصغير مرة أخرى ، فكر في و (الشمس واحدة منهم).

إذا فهمت شكل هذا التسلسل الهرمي ، يمكنك فهم الدور الذي يلعبه كل عنصر مسمى في بنية الكون بشكل أفضل. على سبيل المثال ، إذا اخترقنا المزيد ، فسنلاحظ أن الجزيئات تنقسم إلى ذرات ، وتلك إلى إلكترونات وبروتونات ونيوترونات. يتحول الأخيران أيضًا إلى كواركات.

لكن هذه أشياء صغيرة. وماذا عن العملاقين؟ ما هي العناقيد العملاقة والفراغات والشعيرات؟ دعنا ننتقل من صغير إلى كبير. أدناه يمكنك أن ترى كيف تبدو خريطة الكون على مقياس (تظهر الخيوط والألياف والفراغات بوضوح هنا).

هناك مجرات مفردة ، لكن معظمها يفضل أن يكون في مجموعات. عادة ما تكون هذه المجرات 50 مجرة ​​، يشغل قطرها 6 ملايين سنة ضوئية. تحتوي مجموعة درب التبانة على أكثر من 40 مجرة.

العناقيد هي مناطق بها 50-1000 مجرة ​​، تصل أحجامها من 2 إلى 10 ميغا فرسخ (قطر). من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن سرعاتهم عالية بشكل لا يصدق ، مما يعني أنه يجب عليهم التغلب على الجاذبية. لكنهم ما زالوا متمسكين ببعضهم البعض.

تظهر مناقشات المادة المظلمة في مرحلة النظر في الحشود المجرية. يُعتقد أنه يخلق القوة التي لا تسمح للمجرات بالانتشار في اتجاهات مختلفة.

في بعض الأحيان تنضم المجموعات أيضًا معًا لتشكيل عنقود فائق. هذه واحدة من أكبر الهياكل في الكون. أكبرها هو سور سلون العظيم ، الذي يمتد بطول 500 مليون سنة ضوئية ، وعرضه 200 مليون سنة ضوئية ، وسمكه 15 مليون سنة ضوئية.

لا تزال الأجهزة الحديثة غير قوية بما يكفي لتكبير الصور. الآن يمكننا النظر في مكونين. الهياكل الخيطية - تتكون من مجرات معزولة ومجموعات وعناقيد وعناقيد عملاقة. وكذلك الفراغات - فقاعات فارغة عملاقة. شاهد مقاطع فيديو شيقة لمعرفة المزيد عن بنية الكون وخصائص عناصره.

التكوين الهرمي للمجرات في الكون

عالمة الفيزياء الفلكية أولغا سيلتشينكو عن خواص المادة المظلمة والمادة في بدايات الكون والخلفية الأثرية:

المادة والمادة المضادة في الكون

izik Valery Rubakov حول الكون المبكر واستقرار المادة وشحنة الباريون:

تعتقد قبيلة Boshongo في وسط إفريقيا أنه منذ العصور القديمة لم يكن هناك سوى الظلام والماء والإله العظيم بومبا. ذات يوم ، كان بومبو مريضًا جدًا لدرجة أنه تقيأ. وهكذا ظهرت الشمس. جفت جزءًا من المحيط العظيم ، وحُررت الأرض تحت مياهه. أخيرًا ، تقيأ بومبا القمر والنجوم ثم ولدت بعض الحيوانات. الأول كان نمرًا ، يليه تمساح ، وسلحفاة ، وأخيراً رجل. اليوم سنتحدث عن ماهية الكون في النظرة الحديثة.

فك رموز المفهوم

الكون هو فضاء مهيب لا يسبر غوره مليء بالكوازارات والنجوم النابضة والثقوب السوداء والمجرات والمادة. كل هذه المكونات في تفاعل مستمر وتشكل كوننا بالشكل الذي نتخيله. غالبًا ما تكون النجوم في الكون ليست وحدها ، ولكن في تكوين مجموعات ضخمة. قد يحتوي بعضها على مئات أو حتى آلاف من هذه الأشياء. يقول علماء الفلك أن التجمعات الصغيرة والمتوسطة الحجم ("تفرخ الضفدع") تشكلت مؤخرًا. لكن التكوينات الكروية قديمة وقديمة جدًا ، ولا تزال "تتذكر" الكون الأساسي. يحتوي الكون على العديد من هذه التكوينات.

معلومات عامة عن الهيكل

النجوم والكواكب تشكل المجرات. خلافًا للاعتقاد الشائع ، فإن أنظمة المجرات متحركة للغاية وتتحرك عبر الفضاء طوال الوقت تقريبًا. النجوم هي أيضا كمية متغيرة. يولدون ويموتون ، ويتحولون إلى نجوم نابضة وثقوب سوداء. شمسنا نجمة "متوسطة". يعيش هؤلاء الناس (وفقًا لمعايير الكون) قليلًا جدًا ، لا يزيد عن 10-15 مليار سنة. بالطبع ، يوجد في الكون بلايين من النجوم ، في معلماتها تشبه شمسنا ، ونفس العدد من الأنظمة التي تشبه الشمس. على وجه الخصوص ، يقع سديم أندروميدا بالقرب منا.

هذا هو الكون. لكن كل شيء بعيد عن أن يكون بهذه البساطة ، نظرًا لوجود عدد هائل من الأسرار والتناقضات ، لم تتوفر إجابات لها بعد.

بعض مشاكل وتناقضات النظريات

تحاول أساطير الشعوب القديمة حول خلق كل الأشياء ، مثل العديد من الآخرين قبلهم وبعدهم ، الإجابة عن الأسئلة التي تهمنا جميعًا. لماذا نحن هنا ، من أين أتت كواكب الكون؟ من اين اتينا؟ بالطبع ، بدأنا في الحصول على إجابات أكثر أو أقل وضوحًا الآن فقط ، عندما أحرزت تقنياتنا بعض التقدم. ومع ذلك ، عبر تاريخ الإنسان ، غالبًا ما كان هناك ممثلو القبيلة البشرية الذين قاوموا فكرة أن الكون له بداية على الإطلاق.

أرسطو وكانط

على سبيل المثال ، اعتقد أرسطو ، أشهر الفلاسفة اليونانيين ، أن "أصل الكون" مصطلح خاطئ ، لأنه موجود دائمًا. الشيء الأبدي هو أكثر كمالاً من شيء مخلوق. كان الدافع وراء الإيمان بخلود الكون بسيطًا: لم يكن أرسطو راغبًا في الاعتراف بوجود نوع من الإله يمكنه خلقه. بالطبع ، استشهد خصومه في الخلافات الجدلية بمثال خلق الكون كدليل على وجود عقل أعلى. لفترة طويلة ، كان كانط مسكونًا بسؤال واحد: "ماذا حدث قبل ظهور الكون؟" لقد شعر أن جميع النظريات التي كانت موجودة في ذلك الوقت بها العديد من التناقضات المنطقية. طور العالم ما يسمى بالتضاد ، والذي لا يزال يستخدم من قبل بعض نماذج الكون. ها هي مواقفها:

  • إذا كان للكون بداية ، فلماذا انتظر أبدًا قبل أن يبدأ؟
  • إذا كان الكون أبديًا ، فلماذا له وقت على الإطلاق؟ لماذا تحتاج لقياس الخلود؟

بالطبع ، في وقته ، سأل أكثر من الأسئلة الصحيحة. لكنهم اليوم عفا عليهم الزمن إلى حد ما ، لكن بعض العلماء ، للأسف ، يواصلون توجيههم في أبحاثهم. وضعت نظرية أينشتاين ، التي تلقي الضوء على بنية الكون ، حداً لإلقاء كانط (بتعبير أدق ، خلفاؤه). لماذا هو صادم جدا للمجتمع العلمي؟

وجهة نظر أينشتاين

في نظريته النسبية ، لم يعد المكان والزمان مطلقين ، مرتبطين بنقطة مرجعية ما. اقترح أنهم قادرون على التطور الديناميكي ، الذي تحدده الطاقة في الكون. زمن أينشتاين غير محدد لدرجة أنه لا توجد حاجة خاصة لتعريفه. سيكون مثل معرفة الاتجاه جنوب القطب الجنوبي. لا معنى له. أي ما يسمى بـ "بداية" الكون سيكون مصطنعًا بمعنى أنه يمكن للمرء أن يحاول التفكير في الأزمنة "السابقة". ببساطة ، هذه ليست مشكلة جسدية بقدر ما هي مشكلة فلسفية. اليوم ، تنخرط أفضل العقول البشرية في حلها ، الذين يفكرون بلا كلل في تكوين أجسام أولية في الفضاء الخارجي.

النهج الوضعي هو الأكثر شيوعًا اليوم. ببساطة ، نحن نفهم بنية الكون ذاتها كما نتخيلها. لن يتمكن أي شخص من التساؤل عما إذا كان النموذج المستخدم صحيحًا أم لا ، وما إذا كانت هناك خيارات أخرى. يمكن اعتباره ناجحًا إذا كان أنيقًا بدرجة كافية ويتضمن عضوياً جميع الملاحظات المتراكمة. لسوء الحظ ، نحن (على الأرجح) نفسر بعض الحقائق بشكل غير صحيح باستخدام نماذج رياضية مصطنعة ، مما يؤدي إلى تشويه الحقائق حول العالم من حولنا. بالتفكير في ماهية الكون ، فإننا نغفل ملايين الحقائق التي لم يتم اكتشافها بعد.

معلومات حديثة عن أصل الكون

"العصور الوسطى للكون" هي عصر الظلام الذي كان موجودًا قبل ظهور النجوم والمجرات الأولى.

في تلك الأوقات الغامضة ، تشكلت العناصر الثقيلة الأولى التي خلقنا منها والعالم كله من حولنا. الآن يقوم الباحثون بتطوير نماذج أولية للكون وطرق لدراسة الظواهر التي حدثت في ذلك الوقت. يقول علماء الفلك المعاصرون أن عمر الكون يبلغ حوالي 13.7 مليار سنة. قبل أن يبدأ الكون ، كان الكون شديد الحرارة لدرجة أن جميع الذرات الموجودة تم تقسيمها إلى نوى موجبة الشحنة وإلكترونات سالبة الشحنة. تحجب هذه الأيونات كل الضوء ، مما يمنعه من الانتشار. ساد الظلام ولم تكن نهايته وحافته.

الضوء الأول

بعد حوالي 400000 سنة من الانفجار العظيم ، برد الفضاء بما يكفي لتتحد الجسيمات المتباينة في ذرات ، وتشكل كواكب الكون و ... أول ضوء في الفضاء ، لا تزال أصداءه معروفة لنا باسم "أفق الضوء ". ما حدث قبل الانفجار العظيم ، ما زلنا لا نعرف. ربما كان هناك كون آخر في ذلك الوقت. ربما لم يكن هناك شيء. العدم العظيم .. كثير من الفلاسفة وعلماء الفيزياء الفلكية يصرون على هذا البديل.

تشير النماذج الحالية إلى أن المجرات الأولى في الكون بدأت تتشكل بعد حوالي 100 مليون سنة من الانفجار العظيم ، مما أدى إلى نشوء كوننا. استمرت عملية تكوين المجرات والنجوم تدريجيًا حتى تم دمج معظم الهيدروجين والهيليوم في الشمس الجديدة.

أسرار تنتظر من يكتشفها

هناك العديد من الأسئلة التي يمكن أن تساعد في الإجابة عليها دراسة العمليات الأصلية. على سبيل المثال ، متى وكيف نشأت الثقوب السوداء الكبيرة بشكل رهيب ، التي شوهدت في قلوب جميع التجمعات الكبيرة تقريبًا؟ من المعروف اليوم أن مجرة ​​درب التبانة بها ثقب أسود ، يبلغ وزنه حوالي 4 ملايين كتلة من شمسنا ، وبعض المجرات القديمة في الكون تحتوي على ثقوب سوداء يصعب تخيل حجمها بشكل عام. الأكبر هو التعليم في نظام ULAS J1120 + 0641. يبلغ وزن ثقبه الأسود ملياري ضعف كتلة نجمنا. نشأت هذه المجرة بعد 770 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم.

هذا هو اللغز الرئيسي: وفقًا للأفكار الحديثة ، فإن مثل هذه التشكيلات الضخمة ببساطة لم يكن لديها وقت للظهور. فكيف تشكلوا؟ ما هي "بذور" هذه الثقوب السوداء؟

المادة المظلمة

أخيرًا ، المادة المظلمة ، والتي وفقًا للعديد من الباحثين ، لا يزال 80٪ من الكون ، الكون ، "حصانًا أسود". ما زلنا لا نعرف طبيعة المادة المظلمة. على وجه الخصوص ، يثير هيكلها وتفاعل تلك الجسيمات الأولية التي تتكون منها هذه المادة الغامضة العديد من الأسئلة. اليوم نفترض أن الأجزاء المكونة لها عمليا لا تتفاعل مع بعضها البعض ، في حين أن نتائج ملاحظات بعض المجرات تتعارض مع هذه الأطروحة.

حول مشكلة أصل النجوم

مشكلة أخرى هي السؤال عن شكل النجوم الأولى ، والتي تشكل منها الكون النجمي. في ظل ظروف حرارة لا تصدق وضغط هائل في قلب هذه الشموس ، تم تحويل عناصر بسيطة نسبيًا مثل الهيدروجين والهيليوم ، على وجه الخصوص ، إلى كربون ، تقوم عليه حياتنا. يعتقد العلماء الآن أن النجوم الأولى كانت أكبر بكثير من حجم الشمس. ربما عاشوا لمئتي مليون سنة فقط ، أو حتى أقل من ذلك (ربما تكون هذه هي الطريقة التي تشكلت بها الثقوب السوداء الأولى).

ومع ذلك ، فإن بعض "القدامى" قد يكونون موجودين في الفضاء الحديث. يجب أن يكونوا فقراء للغاية من حيث العناصر الثقيلة. ربما لا تزال بعض هذه التكوينات "مختبئة" في هالة درب التبانة. هذا اللغز لا يزال غير مفتوح. يجب على المرء أن يواجه مثل هذه الحوادث في كل مرة ، للإجابة على السؤال: "إذن ما هو الكون؟" لدراسة الأيام الأولى بعد حدوثها ، من المهم للغاية البحث عن أقدم النجوم والمجرات. بطبيعة الحال ، ربما تكون الأقدم هي تلك الأشياء التي تقع على حافة أفق الضوء. المشكلة الوحيدة هي أن التلسكوبات الأقوى والأكثر تطورًا هي فقط التي يمكنها الوصول إلى تلك الأماكن.

يعلق الباحثون آمالًا كبيرة على تلسكوب جيمس ويب الفضائي. تم تصميم هذه الأداة لتزويد العلماء بالمعلومات الأكثر قيمة حول الجيل الأول من المجرات التي تشكلت مباشرة بعد الانفجار العظيم. لا توجد صور لهذه الأشياء بجودة مقبولة عمليًا ، لذا لا تزال هناك اكتشافات عظيمة في المستقبل.

مذهل "خفيف"

تنشر كل المجرات الضوء. بعض التشكيلات تتألق بقوة ، وبعضها يختلف في "الإضاءة" المعتدلة. لكن هناك ألمع مجرة ​​في الكون ، لا تشبه شدتها أي شيء آخر. اسمها WISE J224607.57-052635.0. يقع هذا "المصباح" على مسافة تصل إلى 12.5 مليار سنة ضوئية من النظام الشمسي ، ويضيء مثل 300 تريليون شمس دفعة واحدة. لاحظ أنه يوجد اليوم حوالي 20 تشكيلًا من هذا القبيل ، ولا ينبغي لأحد أن ينسى مفهوم "أفق الضوء".

ببساطة ، من حيث نحن ، نرى فقط الأشياء التي تشكلت منذ حوالي 13 مليار سنة. لا يمكن الوصول إلى المناطق البعيدة عن طريق نظرات التلسكوبات لدينا لمجرد أن الضوء من هناك لم يكن لديه الوقت للوصول إليه. لذلك يجب أن يكون هناك شيء مشابه في تلك الأجزاء. هذه هي ألمع مجرة ​​في الكون (بتعبير أدق ، في الجزء المرئي منها).

كون! دورة البقاء على قيد الحياة [بين الثقوب السوداء. مفارقات الوقت ، عدم اليقين الكمومي] ديف غولدبرغ

ثانيًا. كيف تبدو حافة الكون؟

يدفعنا الحديث عن Tentaculus VII إلى تأملات مهمة. إذا كان لدينا مثل هذه التلسكوبات القوية التي تمكننا من رؤية كوكب د. كالاتشيك فيها ، فلن نرى ما يحدث هناك اليوم ، ولكن ما كان قبل حوالي مليار سنة. وإذا نظرنا إلى مجرة ​​أخرى أبعد ، فسننظر إلى ماضٍ أبعد. هذه هي الطريقة التي يدرس بها العلماء المراحل الأولى من الكون - فهم ينظرون إلى ما يحدث في المجرات البعيدة جدًا.

ومع ذلك ، وراء المجرات الأبعد هناك حد لا يمكننا النظر إلى أبعد منه. على الأرض ، نطلق على هذا الحد الأفق ، لكن الأفق نفسه موجود في الكون ككل. لا يمكننا أن نرى ما وراء الأفق لأن الضوء ينتقل بسرعة ثابتة. ونظرًا لوجود الكون مؤخرًا نسبيًا ، فقط حوالي 13.7 مليار سنة ، فإن كل شيء يقع على بعد أكثر من 13.7 مليار سنة ضوئية لن يكون متاحًا لأعيننا لبعض الوقت.

ومن أين أتى ، في الواقع ، تاريخ "بداية الكون"؟ لنبدأ من النهاية. إذا كانت جميع المجرات في الكون تبتعد عن بعضها البعض ، فلا بد أنه كانت هناك لحظة في الماضي عندما جلست (أو على الأقل الذرات التي تتكون منها) على رؤوس بعضها البعض. هذا "الحدث" نسميه الانفجار العظيم ، والذي تسبب في الكثير من المفاهيم الخاطئة والارتباك وكتابة الفصل التالي.

يمكننا تقدير وقت حدوث الانفجار العظيم إذا تذكرنا أن السرعة هي نسبة المسافة إلى الوقت. بافتراض (خطأ ، كما اتضح ، ولكن في الوقت الحالي يناسبنا هذا الخطأ) أن معدل انحسار المجرة حيث يقع Tentaculus كان ثابتًا منذ بداية الوقت ، يمكننا حساب سرعة الكون باستخدام حسابات magomathematic بسيطة. مجرد التفكير: كلما كانت المجرة بعيدة عنا اليوم ، كلما تقدم الكون ، لأن كل شيء يبتعد عن بعضه البعض بالمعدل الذي نعرفه. استبدل في هذه المعادلة الخطية البسيطة المتغيرات الصالحة لكوننا ، وقدّر أن عمر الكون يبلغ حوالي 13.8 مليار سنة: انظر ، النتيجة هي نفسها تقريبًا كما لو أجريت جميع الحسابات بالضبط ومع التصحيحات اللازمة .

إذا كان لدينا تلسكوب قوي بما فيه الكفاية ، فهل سنكون قادرين على رؤية بداية الكون بأعيننا؟ تقريبًا ، لكن ليس تمامًا. حامل الرقم القياسي الحالي للمسافة ، وهو كائن يُدعى A 1689-zD1 ، يقع على مسافة مننا لدرجة أن صورته ، المرئية في تلسكوب هابل الفضائي ، تعود إلى الوقت الذي كان فيه عمر الكون 700 مليون سنة فقط (حوالي 5 سنوات) ؟٪ من عمرها الحالي) عندما كان حجمها أقل من / 8 من عمرها الحالي.

والأسوأ من ذلك ، أن A 1689-zD1 يتحرك بعيدًا عنا بنحو 8 أضعاف سرعة الضوء. (سننتظر بينما تقلب الكتاب إلى الفصل الأول ، حيث ذكرنا بوضوح وبشكل قاطع أن هذا مستحيل). يتم حل اللغز على الفور إذا تذكرنا أن الكون هو الذي يتمدد ، وليس المجرة تتحرك. المجرة لا تزال قائمة.

هل ما زلت تعتقد أننا نغش؟ لا على الاطلاق. لا تقول النسبية الخاصة أن الأجسام لا تستطيع الابتعاد عن بعضها بسرعة تفوق سرعة الضوء. ما تقوله هو أنني إذا أرسلت إشارة بات إلى السماء ، فلن يتمكن باتمان من تجاوزه على متن طائرة باتمان ، بغض النظر عن مدى انتفاخه. بمعنى أكثر عمومية ، هذا يعني أنه لا يمكن لأي معلومات (مثل جسيم أو إشارة) أن تنتقل أسرع من الضوء. هذا صحيح تمامًا ، حتى لو كان الكون يتوسع بسرعة كبيرة. نحن غير قادرين على استخدام تمدد الكون لتجاوز شعاع من الضوء.

في الواقع ، نحن قادرون على النظر إلى الماضي أكثر من A 1689-zD1 ، لكن لهذا نحتاج إلى أجهزة راديو. يمكننا أن نلقي نظرة خاطفة على وقت كان عمر الكون فيه 380.000 سنة فقط ولم يتألف من شيء أكثر من مزيج هائج من الهيدروجين والهيليوم وإشعاع عالي الطاقة للغاية.

ثم كل شيء في الضباب - حرفيا. نظرًا لأن الكون كان مليئًا بالمادة في مراحله الأولى ، فإن الأمر يشبه محاولة إلقاء نظرة خاطفة خلف ستائر جارك. ما وراءهم غير مرئي ، لكننا نعرف كيف يبدو الكون الآن وكيف بدا في كل لحظة من مراحله المبكرة حتى يومنا هذا ، حتى نتمكن من تخمين ما وراء هذا الستار الكوني. يجعلك تريد أن تنظر خلفها ، أليس كذلك؟

لذلك ، على الرغم من أننا لا نستطيع النظر إلى ما وراء الأفق ، فإننا نرى ما يكفي لإرضاء فضولنا وفضول الآخرين على حساب الدولة. أجمل شيء هو أنه كلما طال انتظارنا ، كلما أصبح الكون أقدم وكلما تحرك الأفق بعيدًا. بعبارة أخرى ، هناك أركان بعيدة من الكون يصل ضوءها إلينا الآن فقط.

وماذا وراء الأفق؟ لا أحد يعرف ، لكننا أحرار في عمل تخمينات متعلمة. تذكر أن كوبرنيكوس وأتباعه أوضحوا لنا ، "عندما تذهب إلى مكان ما ، لا يزال ينتهي بك الأمر في مكان ما" ، لذلك يمكننا أن نفترض أنه بعد الأفق يبدو الكون تمامًا كما هو هنا. بالطبع ، ستكون هناك مجرات أخرى ، لكن سيكون هناك نفس العدد تقريبًا من حولنا ، وستبدو مثل جيراننا تقريبًا. ولكن هذا ليس صحيحا بالضرورة. نحن نفترض هذا الافتراض لأنه ليس لدينا سبب للتفكير بخلاف ذلك.

من كتاب الثقوب السوداء والأكوان الشابة مؤلف هوكينج ستيفن ويليام

9. أصل الكون السؤال عن أصل الكون يشبه إلى حد ما المشكلة الأقدم: ما الذي جاء أولاً - الدجاجة أم البيضة؟ بمعنى آخر ، ما هي القوة التي خلقت الكون وما الذي خلق هذه القوة؟ أو ربما كان الكون أو القوة التي خلقته موجودة

من كتاب الحقائق الأحدث. المجلد 3 [الفيزياء والكيمياء والتكنولوجيا. التاريخ وعلم الآثار. متنوع] مؤلف كوندراشوف أناتولي بافلوفيتش

من كتاب أسرار المكان والزمان المؤلف كوماروف فيكتور

من كتاب الكون. دليل التعليمات [كيفية النجاة بين الثقوب السوداء ومفارقات الوقت وعدم اليقين الكمي] بواسطة ديف غولدبرغ

من كتاب الحركة. الحرارة مؤلف Kitaygorodsky الكسندر ايزاكوفيتش

من كتاب طرق باب السماء [النظرة العلمية للكون] بواسطة راندال ليزا

من كتاب التغريدات حول الكون بواسطة تشون ماركوس

من كتاب بين النجوم: العلم وراء الكواليس مؤلف ثورن كيب ستيفن

ثانيًا. كيف تبدو حافة الكون؟ يدفعنا الحديث عن Tentaculus VII إلى تأملات مهمة. إذا كان لدينا مثل هذه التلسكوبات القوية التي تمكننا من رؤية كوكب موطن الدكتور كالاتشيك فيها ، فلن نرى ما يحدث هناك اليوم ، ولكن ما كان

من كتاب Being Hawking بواسطة جين هوكينج

كيف تبدو الحركة الحرارية؟

من كتاب المؤلف

مقياس الكون تبدأ رحلتنا بالمقياس المألوف لنا - الذي نعيش فيه ، ونستخدم أشياء مختلفة ، ونرى ونلمسها. ليس من قبيل المصادفة أن مترًا واحدًا - وليس واحدًا على مليون منه ولا عشرة آلاف متر - يناسب الحجم بشكل أفضل

من كتاب المؤلف

جولة في الكون يبدأ الكتاب والفيلم "قوى العشرة" - إحدى الرحلات الكلاسيكية عبر عوالم وأبعاد بعيدة - وينتهي بصورة لشخصين جالسين على العشب في حديقة في شيكاغو ؛ يجب أن أقول أن هذا المكان هو مكان جيد للبدء.

من كتاب المؤلف

134. كيف تبدو سماء الميكروويف؟ إذا نظرت إلى سماء الليل ، سترى نجومًا منفردة. لكن الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن سماء الليل غالبًا ما تكون سوداء ، والضوء المرئي ما هو إلا جزء صغير من "الطيف الكهرومغناطيسي". تشمل الأنواع الأخرى من الضوء (غير المرئي)

من كتاب المؤلف

136. كيف تبدو السماء فوق البنفسجية؟ يتراوح طول الأشعة فوق البنفسجية (UV) بين 10 و 400 نانومتر (نانومتر). غير مرئية للعين البشرية ، ولكن بعض الحيوانات ، مثل النحل ، ترى في هذا النطاق. تحمل فوتونات الأشعة فوق البنفسجية طاقة أكثر بكثير من

من كتاب المؤلف

كيف يبدو الثقب الأسود نحن البشر ننتمي إلى غشائنا. لا يمكننا تركه والوصول إلى الجزء الأكبر (ما لم تنقلنا حضارة فائقة التطور إلى هناك في قطعة صغيرة أو أي جهاز آخر ، كما حدث مع Cooper ، انظر الفصل 29). بالتالي،

من كتاب المؤلف

كيف يبدو الثقب الدودي الذي يمكن اجتيازه كيف يبدو الثقب الدودي القابل للعبور بالنسبة لي ولك ولناس هذا الكون؟ لا أستطيع الإجابة على وجه اليقين. إذا كان من الممكن إبقاء الثقب الدودي مفتوحًا ، فإن الطريقة الدقيقة للقيام بذلك تظل لغزًا ، وبالتالي الشكل

من كتاب المؤلف

5. توسع الكون في هذه الأثناء ، في أواخر الستينيات ، انتظرتنا أزمة مرة أخرى ، رغم أنها أقل دراماتيكية بكثير من مقدمة روبرت المشؤومة لتأثيرات المخدرات. كانت عضوية ستيفن في الكلية كمساعد باحث تقترب من نهايتها ، وبما أن الفصل الدراسي قد انتهى بالفعل

كتاب "الكون. دليل العمليات هو الدليل المثالي لأهم أسئلة الفيزياء الحديثة - وبالتأكيد أكثرها إثارة -: "هل السفر عبر الزمن ممكن؟" "هل هناك أكوان موازية؟" "إذا كان الكون يتوسع ، فأين يتوسع؟ "،" ماذا يحدث إذا ، بعد أن تسارعت إلى سرعة الضوء ، نظرت إلى نفسك في المرآة؟ "،" لماذا نحتاج إلى مصادمات الجسيمات ولماذا يتعين عليهم العمل باستمرار؟ ألا يكررون نفس التجارب مرارًا وتكرارًا؟ الفكاهة ، التناقض ، الانبهار وإمكانية الوصول للعرض التقديمي وضعت هذا الكتاب على نفس الرف مع أكثر الكتب مبيعًا من جي بيرلمان ، إس هوكينج ، بي برايسون وبي. جرين! هدية حقيقية لكل من يهتم بالعلوم الحديثة - من طالب ثانوي فضولي إلى معلمه المفضل ، من طالب فقه اللغة إلى دكتور في العلوم الفيزيائية والرياضية!

ما وراءهم غير مرئي ، لكننا نعرف كيف يبدو الكون الآن وكيف بدا في كل لحظة من مراحله المبكرة حتى يومنا هذا ، حتى نتمكن من تخمين ما وراء هذا الستار الكوني. يجعلك تريد أن تنظر خلفها ، أليس كذلك؟

لذلك ، على الرغم من أننا لا نستطيع النظر إلى ما وراء الأفق ، فإننا نرى ما يكفي لإرضاء فضولنا وفضول الآخرين على حساب الدولة. أجمل شيء هو أنه كلما طال انتظارنا ، كلما أصبح الكون أقدم وكلما تحرك الأفق بعيدًا. بعبارة أخرى ، هناك أركان بعيدة من الكون يصل ضوءها إلينا الآن فقط.

وماذا وراء الأفق؟ لا أحد يعرف ، لكننا أحرار في عمل تخمينات متعلمة. تذكر ما أظهره لنا كوبرنيكوس وأتباعه بوضوح ؛ "عندما تذهب إلى مكان ما ، لا يزال ينتهي بك الأمر في مكان ما ،" لذلك يمكننا أن نفترض أنه بعد الأفق يبدو الكون كما هو هنا. بالطبع ، ستكون هناك مجرات أخرى ، لكن سيكون هناك نفس العدد تقريبًا من حولنا ، وستبدو مثل جيراننا تقريبًا. ولكن هذا ليس صحيحا بالضرورة. نحن نفترض هذا الافتراض لأنه ليس لدينا سبب للتفكير بخلاف ذلك.

<<< Назад
إلى الأمام >>>