В нашата част на Вселената инфлацията наистина е приключила. Но три въпроса, на които не знаем отговорите, за да имат огромно влияние върху действителния размер на Вселената и дали тя е безкрайна:

1. Колко голям е постинфлационният участък на Вселената, който доведе до нашия Голям взрив?
2. Правилна ли е идеята за вечната инфлация, според която Вселената се разширява безкрайно, поне в някои региони?
3. Колко дълго продължи инфлацията, преди да спре и да създаде горещ Голям взрив?

Възможно е частта от Вселената, където е била инфлация, да нарасне до размер, не много по-голям от този, който можем да наблюдаваме. Възможно е във всеки един момент да има доказателства за „ръб“, където инфлацията е приключила. Но също така е възможно Вселената да е гугол пъти по-голяма от наблюдаваното. Без да отговорим на тези въпроси, няма да получим отговор на основния.

Огромният брой отделни региони, в които се е случил Големият взрив, е разделен на пространството, което непрекъснато нараства в резултат на вечната инфлация. Но ние нямаме представа как да тестваме, измерваме или получаваме достъп до това, което се намира извън нашата наблюдаема вселена.

Отвъд това, което можем да видим, вероятно има повече вселена като нашата, със същите закони на физиката, същите космически структури и същите шансове за сложен живот.

Също така, "балонът", в който е приключила инфлацията, трябва да има краен размер, като се има предвид, че експоненциално голям брой такива мехурчета се съдържат в по-голямо, разширяващо се пространство-време.

Но дори и цялата тази вселена или Мултивселната да е невероятно голяма, тя може да не е безкрайна. Всъщност, освен ако инфлацията не продължи безкрайно или Вселената се роди безкрайно голяма, тя трябва да бъде крайна.

Колкото и голяма част от Вселената да наблюдаваме, колкото и далеч да погледнем, всичко това е само малка част от това, което трябва да съществува там, отвъд.

Най-големият проблем е, че нямаме достатъчно информация, за да дадем категоричен отговор на въпроса. Ние знаем само как да получим достъп до информацията, налична в нашата наблюдаема вселена: тези 46 милиарда светлинни години във всички посоки.

Отговорът на най-големия въпрос за крайността или безкрайността на Вселената може да е скрит в самата вселена, но не можем да знаем достатъчно голяма част от нея, за да знаем със сигурност. И докато не разберем това или не измислим хитра схема, с която да прокараме границите на възможностите на физиката, ще останем само с вероятностите.

> Структура на Вселената

Проучете схемата структури на Вселената: мащаби на пространството, карта на Вселената, свръхкупове, купове, групи галактики, галактики, звезди, Великата стена на Слоун.

Живеем в безкрайно пространство, така че винаги е интересно да знаем как изглежда структурата и мащабът на Вселената. Глобалната универсална структура е празнини и нишки, които могат да бъдат разделени на клъстери, галактически групи и в крайна сметка самите тях. Ако отново намалим мащаба, тогава разгледайте и (Слънцето е едно от тях).

Ако разберете как изглежда тази йерархия, можете по-добре да разберете каква роля играе всеки наименуван елемент в структурата на Вселената. Например, ако проникнем още по-далеч, ще забележим, че молекулите се разделят на атоми, а тези на електрони, протони и неутрони. Последните две също се трансформират в кварки.

Но това са дребни предмети. А какво да кажем за гигантските? Какво представляват суперклъстери, кухини и нишки? Да преминем от малко към голямо. По-долу можете да видите как изглежда картата на Вселената в мащаб (тук ясно се виждат нишки, влакна и празнини на пространството).

Има единични галактики, но повечето предпочитат да са в групи. Обикновено това са 50 галактики, заемащи 6 милиона светлинни години в диаметър. Групата Млечния път съдържа повече от 40 галактики.

Куповете са региони с 50-1000 галактики, достигащи размери от 2-10 мегапарсека (диаметър). Интересно е да се отбележи, че скоростите им са невероятно високи, което означава, че трябва да преодолеят гравитацията. Но те все още се придържат заедно.

Дискусиите за тъмната материя се появяват на етапа на разглеждане на галактическите купове. Смята се, че той създава силата, която не позволява на галактиките да се разпръснат в различни посоки.

Понякога групите също се обединяват, за да образуват суперклъстер. Това са едни от най-големите структури във Вселената. Най-голямата е Великата стена на Слоун, която се простира на 500 милиона светлинни години, 200 милиона светлинни години широка и 15 милиона светлинни години дебела.

Съвременните устройства все още не са достатъчно мощни, за да увеличават изображенията. Сега можем да разгледаме два компонента. Нишковидни структури – състоят се от изолирани галактики, групи, купове и свръхкупове. А също и празнини - гигантски празни мехурчета. Гледайте интересни видеоклипове, за да научите повече за структурата на Вселената и свойствата на нейните елементи.

Йерархично образуване на галактики във Вселената

Астрофизик Олга Силченко за свойствата на тъмната материя, материята в ранната Вселена и фона на реликвите:

Материя и антиматерия във Вселената

izik Валери Рубаков за ранната Вселена, стабилността на материята и барионния заряд:

Племето Бошонго в Централна Африка вярва, че от древни времена е имало само тъмнина, вода и великият бог Бумба. Един ден Бумбу беше толкова болен, че повърна. И така се появи слънцето. Той пресуши част от великия океан, освобождавайки земята, затворена под неговите води. Накрая Бумба повръща луната, звездите и след това се раждат някои животни. Първият беше леопард, последван от крокодил, костенурка и накрая човек. Днес ще говорим за това какво е Вселената в съвременния поглед.

Дешифриране на концепцията

Вселената е грандиозно, необозримо пространство, изпълнено с квазари, пулсари, черни дупки, галактики и материя. Всички тези компоненти са в постоянно взаимодействие и образуват нашата вселена във вида, в който си я представяме. Често звездите във Вселената не са сами, а в състава на грандиозни купове. Някои от тях могат да съдържат стотици или дори хиляди такива обекти. Астрономите казват, че малки и средни клъстери („жабешки хайвер“) са се образували съвсем наскоро. Но сферичните образувания са древни и много древни, все още "помнящи" първичния космос. Вселената съдържа много такива образувания.

Обща информация за структурата

Звездите и планетите образуват галактики. Противно на общоприетото схващане, галактическите системи са изключително мобилни и се движат в космоса почти през цялото време. Звездите също са променлива величина. Те се раждат и умират, превръщайки се в пулсари и черни дупки. Нашето Слънце е "средна" звезда. Такива хора живеят (по стандартите на Вселената) много малко, не повече от 10-15 милиарда години. Разбира се, във Вселената има милиарди светила, по своите параметри наподобяващи нашето слънце, и същия брой системи, наподобяващи Слънчевата. По-специално, мъглявината Андромеда се намира близо до нас.

Това е вселената. Но всичко далеч не е толкова просто, тъй като има грандиозен брой тайни и противоречия, отговорите на които все още не са налични.

Някои проблеми и противоречия на теориите

Митовете на древните народи за създаването на всички неща, както и много други преди и след тях, се опитват да отговорят на въпроси, които ни интересуват. Защо сме тук, откъде са дошли планетите на Вселената? откъде дойдохме? Разбира се, ние започваме да получаваме повече или по-малко разбираеми отговори едва сега, когато нашите технологии са постигнали известен напредък. Въпреки това, през цялата история на човека, често е имало онези представители на човешкото племе, които се съпротивлявали на идеята, че Вселената изобщо има начало.

Аристотел и Кант

Например Аристотел, най-известният от гръцките философи, вярвал, че „произходът на Вселената“ е грешен термин, тъй като винаги е съществувал. Нещо вечно е по-съвършено от нещо създадено. Мотивацията за вярата във вечността на Вселената беше проста: Аристотел не желаеше да признае съществуването на някакво божество, което би могло да го създаде. Разбира се, неговите опоненти в полемичните спорове просто цитират примера за създаването на Вселената като доказателство за съществуването на по-висш разум. Дълго време Кант беше преследван от един въпрос: „Какво се случи преди да възникне Вселената?“ Той смяташе, че всички теории, съществували по това време, имат много логически противоречия. Ученият разработи така наречената антитеза, която все още се използва от някои модели на Вселената. Ето нейните позиции:

• Ако Вселената е имала начало, тогава защо е чакала цяла вечност, преди да започне?
• Ако Вселената е вечна, защо изобщо има време; защо трябва да измерваш вечността?

Разбира се, за времето си той задаваше повече от правилните въпроси. Но днес те са малко остарели, но някои учени, за съжаление, продължават да се ръководят от тях в своите изследвания. Теорията на Айнщайн, която хвърля светлина върху устройството на Вселената, сложи край на хвърлянето на Кант (по-точно на неговите наследници). Защо е толкова шокиращо за научната общност?

Гледната точка на Айнщайн

В неговата теория на относителността пространството и времето вече не са абсолютни, обвързани с някаква референтна точка. Той предположи, че те са способни на динамично развитие, което се определя от енергията във Вселената. Времето на Айнщайн е толкова неопределено, че няма особена нужда да се дефинира. Би било като да разберете посоката на юг от Южния полюс. Доста безсмислено. Всяко така наречено „начало“ на Вселената би било изкуствено в смисъл, че човек би могъл да се опита да разсъждава за „по-ранни“ времена. Просто казано, това не е толкова физически, колкото дълбоко философски проблем. Днес в неговото решаване се занимават най-добрите умове на човечеството, които неуморно мислят за формирането на първични обекти в космоса.

Позитивисткият подход е най-разпространен днес. Просто казано, ние разбираме самата структура на Вселената, както можем да си я представим. Никой няма да може да попита дали използвания модел е верен, има ли други варианти. Може да се счита за успешен, ако е достатъчно елегантен и органично включва всички натрупани наблюдения. За съжаление ние (най-вероятно) неправилно интерпретираме някои факти, използвайки изкуствено създадени математически модели, което допълнително води до изкривяване на фактите за света около нас. Мислейки за това какво е Вселената, губим от поглед милиони факти, които просто все още не са открити.

Съвременна информация за произхода на Вселената

„Средновековието на Вселената“ е ерата на мрака, съществувала преди появата на първите звезди и галактики.

Именно в онези мистериозни времена се формират първите тежки елементи, от които сме създадени ние и целият свят около нас. Сега изследователите разработват първични модели на Вселената и методи за изследване на явленията, случили се по това време. Съвременните астрономи казват, че Вселената е на около 13,7 милиарда години. Преди да започне Вселената, космосът беше толкова горещ, че всички съществуващи атоми бяха разделени на положително заредени ядра и отрицателно заредени електрони. Тези йони блокираха цялата светлина, предотвратявайки разпространението й. Цареше мрак, чийто край и ръб не беше.

първа светлина

Приблизително 400 000 години след Големия взрив пространството се охлади достатъчно, за да могат различни частици да се комбинират в атоми, образувайки планетите на Вселената и ... първата светлина в космоса, ехото на която все още ни е известно като "светлинния хоризонт ". Какво се е случило преди Големия взрив, все още не знаем. Може би тогава е имало друга вселена. Може би нямаше нищо. Голямото нищо... Много философи и астрофизици настояват за този вариант.

Настоящите модели предполагат, че първите галактики във Вселената са започнали да се образуват около 100 милиона години след Големия взрив, давайки началото на нашата Вселена. Процесът на образуване на галактики и звезди постепенно продължава, докато по-голямата част от водорода и хелия не се включи в новите слънца.

Тайни, които чакат да бъдат проучени

Има много въпроси, на които проучването на първоначалните процеси би могло да помогне да се отговори. Например, кога и как са възникнали чудовищно големите черни дупки, наблюдавани в сърцата на почти всички големи клъстери? Днес е известно, че Млечният път има черна дупка, чието тегло е приблизително 4 милиона маси от нашето Слънце, а някои древни галактики на Вселената съдържат черни дупки, чийто размер обикновено е трудно да си представим. Най-голямото е образованието в системата ULAS J1120+0641. Неговата черна дупка има тегло 2 милиарда пъти масата на нашата звезда. Тази галактика е възникнала само 770 милиона години след Големия взрив.

Това е основната загадка: според съвременните идеи подобни масивни образувания просто не биха имали време да се появят. И така, как са се образували? Какви са "семената" на тези черни дупки?

Тъмна материя

И накрая, тъмната материя, от която според много изследователи 80% от космоса, Вселената, все още е „тъмен кон“. Все още не знаем каква е природата на тъмната материя. По-специално, неговата структура и взаимодействието на онези елементарни частици, които съставляват това мистериозно вещество, повдигат много въпроси. Днес приемаме, че съставните му части практически не взаимодействат помежду си, докато резултатите от наблюденията на някои галактики противоречат на тази теза.

По проблема за произхода на звездите

Друг проблем е въпросът какви са били първите звезди, от които се е образувала звездната вселена. При условия на невероятна топлина и огромно налягане в ядрата на тези слънца, сравнително прости елементи като водород и хелий се превръщат по-специално във въглерод, на който се основава нашият живот. Сега учените вярват, че първите звезди са били много пъти по-големи от слънцето. Може би са живели само няколкостотин милиона години или дори по-малко (вероятно така са се образували първите черни дупки).

Въпреки това, някои от "старите хора" може да съществуват в съвременното пространство. Те трябва да са били много бедни по отношение на тежките елементи. Може би някои от тези образувания все още може да се „крият“ в ореола на Млечния път. Тази мистерия все още не е открита. Човек трябва да се сблъсква с подобни инциденти всеки път, отговаряйки на въпроса: „И така, какво е Вселената?“ За изследване на първите дни след възникването му е изключително важно да се търсят най-ранните звезди и галактики. Естествено, най-древните вероятно са тези обекти, които се намират на самия ръб на светлия хоризонт. Единственият проблем е, че само най-мощните и сложни телескопи могат да достигнат до тези места.

Изследователите възлагат големи надежди на космическия телескоп Джеймс Уеб. Този инструмент е предназначен да даде на учените най-ценната информация за първото поколение галактики, образували се непосредствено след Големия взрив. На практика няма изображения на тези обекти с приемливо качество, така че големите открития все още предстоят.

невероятна "светлина"

Всички галактики разпространяват светлина. Някои образувания блестят силно, някои се различават по умерено "осветяване". Но има най-ярката галактика във Вселената, чийто интензитет е различен от нищо друго. Името й е WISE J224607.57-052635.0. Тази „крушка“ се намира на разстояние до 12,5 милиарда светлинни години от Слънчевата система и свети като 300 трилиона слънца наведнъж. Имайте предвид, че днес има около 20 такива формации и не бива да забравяме концепцията за "светъл хоризонт".

Просто казано, от мястото, където се намираме, виждаме само обекти, които са се образували преди около 13 милиарда години. Далечните региони са недостъпни за погледа на нашите телескопи просто защото светлината оттам просто не е имала време да достигне. Така че трябва да има нещо подобно в тези части. Това е най-ярката галактика във Вселената (по-точно във видимата й част).

Вселената! Курс за оцеляване [Сред черните дупки. времеви парадокси, квантова несигурност] Дейв Голдбърг

II. Как изглежда ръбът на Вселената?

Говоренето за Tentaculus VII ни подтиква към важни разсъждения. Ако разполагахме с толкова мощни телескопи, че в тях можехме да видим родната планета на д-р Калачик, щяхме да видим не това, което се случва там днес, а това, което е било преди около милиард години. И ако погледнем друга, още по-далечна галактика, щяхме да погледнем в още по-далечно минало. Така учените изучават ранните етапи на Вселената – гледат какво се случва в много далечни галактики.

Отвъд най-далечните галактики обаче има граница, отвъд която не можем да погледнем. На Земята ние наричаме тази граница хоризонт, но точно същият хоризонт съществува във Вселената като цяло. Не можем да видим отвъд хоризонта, защото светлината се движи с постоянна скорост. И тъй като Вселената съществува сравнително скоро, само от около 13,7 милиарда години, всичко, което се намира по-далеч от 13,7 милиарда светлинни години, няма да бъде достъпно за очите ни за известно време.

И откъде всъщност дойде тази дата на „началото на Вселената“? Да започнем от края. Ако всички галактики във Вселената се отдалечават една от друга, тогава трябва да е имало момент в миналото, когато те (или поне атомите, които ги изграждат) са си седнали на главите. Това „събитие“ наричаме Големия взрив, което предизвика големи погрешни схващания, объркване и написването на следващата глава.

Можем да преценим кога се е случил Големият взрив, ако помним, че скоростта е съотношението на разстоянието към времето. Ако приемем (погрешно, както се оказва, но за момента такава грешка ни устройва), че скоростта на отдалечаване на галактиката, където се намира Tentaculus е постоянна от началото на времето, можем да изчислим скоростта на Вселената, използвайки прости магоматематически изчисления. Само помислете: колкото по-далеч е една галактика от нас днес, толкова по-стара е нашата вселена, тъй като всичко бяга едно от друго със скоростта, която познаваме. Заменете в това просто линейно уравнение променливите, които са валидни за нашата Вселена, и оценете, че възрастта на Вселената е около 13,8 милиарда години: вижте, резултатът е почти същият, както ако сте направили всички изчисления точно и с необходимите корекции .

Ако имахме достатъчно мощен телескоп, бихме ли могли да видим началото на Вселената със собствените си очи? Почти, но не съвсем. Настоящият рекордьор по разстояние, обект с прякор A 1689-zD1, е на такова разстояние от нас, че изображението му, видимо в космическия телескоп Хъбъл, датира от времето, когато Вселената е била само на 700 милиона години (около 5 ? % от текущата й възраст), когато размерът й е бил по-малък от / 8 от настоящата й възраст.

Още по-лошо, A 1689-zD1 се отдалечава от нас с около 8 пъти скоростта на светлината. (Ще изчакаме, докато върнете книгата обратно към глава 1, където ясно и недвусмислено заявихме, че това е невъзможно.) Загадката е незабавно разрешена, ако си спомним, че Вселената се разширява, а не галактиката се движи. Галактиката стои неподвижно.

Все още ли мислиш, че изневеряваме? Въобще не. Специалната теория на относителността не казва, че обектите не могат да се отдалечават един от друг по-бързо от скоростта на светлината. Това, което тя казва, е, че ако изпратя сигнал на прилеп в небето, Батман няма да може да го изпревари в самолета на Батплана, без значение колко е надут. В по-общ смисъл това означава, че никаква информация (като частица или сигнал) не може да пътува по-бързо от светлината. Това е абсолютно вярно, дори ако Вселената се разширява много бързо. Не можем да използваме разширяването на Вселената, за да изпреварим лъч светлина.

Всъщност ние сме в състояние да погледнем дори по-далеч в миналото от A 1689-zD1, но за това имаме нужда от радиостанции. Можем да надникнем във време, когато Вселената е била само на 380 000 години и се е състояла от нищо повече от кипяща смес от водород, хелий и изключително високоенергийна радиация.

Тогава всичко е в мъгла – буквално. Тъй като Вселената е била пълна с материя в ранните си етапи, това е като да се опитвате да надникнете зад завесите на съседа си. Това, което е зад тях, не се вижда, но знаем как изглежда Вселената сега и как е изглеждала във всеки един момент във времето от ранните си етапи до наши дни, така че можем да гадаем какво се крие зад тази космическа завеса. Кара те да искаш да погледнеш зад нея, нали?

Така че, въпреки че не можем да погледнем отвъд хоризонта, виждаме достатъчно, за да задоволим собственото си и чуждото любопитство за сметка на държавата. Най-красивото е, че колкото по-дълго чакаме, толкова по-стара става Вселената и толкова по-далеч се връща хоризонтът. С други думи, има далечни кътчета на Вселената, чиято светлина достига до нас едва сега.

И какво има отвъд хоризонта? Никой не знае, но ние сме свободни да правим обосновани предположения. Не забравяйте, че Коперник и неговите последователи ни казаха ясно: „Когато отидете някъде, вие пак се озовавате някъде“, така че можем да предположим, че отвъд хоризонта Вселената изглежда почти същата като тук. Разбира се, ще има и други галактики, но ще има приблизително същия брой от тях като около нас и те ще изглеждат приблизително по същия начин като нашите съседи. Но това не е непременно вярно. Правим това предположение, защото нямаме причина да мислим другояче.