Kas universum on ruumis lõpmatu. Mitu universumit on universumis? Lõpmatus on

On kaks võimalust: kas universum on piiratud ja sellel on suurus või see on lõpmatu ja venib igavesti. Mõlemad variandid panevad mõtlema. Kui suur on meie universum? Kõik sõltub vastusest ülaltoodud küsimustele. Kas astronoomid on püüdnud seda mõista? Muidugi nad proovisid. Võib öelda, et neil on neile küsimustele vastuste otsimine kinnisideeks ning tänu nende otsingutele ehitame tundlikke kosmoseteleskoope ja satelliite. Astronoomid vaatavad kosmilise mikrolaineahju tausta, Suurest Paugust järele jäänud KMB. Kuidas saate seda ideed lihtsalt taevasse vaadates testida?

Teadlased on püüdnud leida tõendeid selle kohta, et taeva ühes otsas olevad elemendid on seotud teise otsaga, näiteks pudeli ümbrise servade kokkusobivus. Seni pole leitud tõendeid selle kohta, et taeva servi saaks omavahel ühendada.

Inimese mõistes tähendab see, et 13,8 miljardi valgusaasta jooksul igas suunas universum ei kordu. Valgus liigub enne universumist lahkumist edasi-tagasi läbi kõik 13,8 miljardit valgusaastat. Universumi paisumine on nihutanud universumist väljuva valguse piire 47,5 miljardi aasta võrra. Võime öelda, et meie universumi läbimõõt on 93 miljardit valgusaastat. Ja see on miinimum. Võib-olla on see arv 100 miljardit valgusaastat või isegi triljonit. Me ei tea. Võib-olla me ei teagi. Samuti võib universum olla lõpmatu.

Kui universum on tõesti lõpmatu, siis saame väga huvitava tulemuse, mis paneb sind tõsiselt oma ajusid raputama.

Nii et kujutage ette. Ühes kuupmeetris (lihtsalt sirutage oma käed laiali) on selles piirkonnas olemas piiratud arv osakesi ja nendel osakestel võib olla piiratud arv konfiguratsioone, arvestades nende pöörlemist, laengut, asendit, kiirust jne.

Tony Padilla Numberphile'ist arvutas välja, et arv peaks olema kümme kuni kümnendik kuni seitsmekümnenda astmeni. See on nii suur arv, et seda ei saa kirjutada kõigi universumi pliiatsidega. Muidugi eeldades, et teised eluvormid ei ole leiutanud igavesi pliiatseid või et pole olemas täiendavat dimensiooni, mis oleks täielikult täidetud pliiatsidega. Ja ikkagi, ilmselt pole piisavalt pliiatseid.

Vaadeldavas universumis on ainult 10^80 osakest. Ja seda on palju vähem kui aine võimalikud konfiguratsioonid ühes kuupmeetris. Kui Universum on tõesti lõpmatu, siis Maast eemaldudes leiate lõpuks koha, kus on meie ruumi kuupmeetri täpne koopia. Ja mida edasi, seda rohkem duplikaate.

Mõtle, ütled. Üks vesinikupilv näeb välja samasugune kui teine. Kuid peaksite teadma, et läbides kohti, mis tunduvad üha tuttavamad, jõuate lõpuks kohta, kust leiate end. Ja enda koopia leidmine on võib-olla kõige kummalisem asi, mis lõpmatus universumis juhtuda saab.

Kui jätkate, avastate vaadeldavast universumist terveid duplikaate koos teie täpsete ja ebatäpsete koopiatega. Mis järgmiseks? Võimalik, et lõpmatu arv vaadeldavate universumite duplikaate. Nende leidmiseks ei pea te isegi multiversumis lohistama. Need on korduvad universumid meie enda lõpmatus universumis.

Äärmiselt oluline on vastata küsimusele, kas Universum on lõplik või lõpmatu, sest ükskõik milline vastustest on meeleheitlik. Kuigi astronoomid ei tea vastust. Kuid ärge kaotage lootust.

Sarnaseid analoogiaid olete juba näinud: aatomid meenutavad päikesesüsteeme, universumi mastaapsed struktuurid on sarnased inimese aju neuronitega ja on ka kurioosseid kokkusattumusi: tähtede arv galaktikas, galaktikad universumis, aatomid universumis. rakk ja rakud elusolendis on ligikaudu samad (10 ^ 11 kuni 10 ^ 14). Tekib järgmine küsimus, nagu sõnastas Mike Paul Hughes:

Kas me oleme lihtsalt suurema planeedi olendi ajurakud, kes pole veel eneseteadlik? Kuidas me saame teada? Kuidas me saame seda testida?

Uskuge või mitte, idee, et universumis leiduva kõikehõlmav summa on tundlik olend, on eksisteerinud väga pikka aega ning see on osa Marveli universumi ja ülima olendi, igaviku kontseptsioonist.

Sellist laadi küsimusele on raske otsest vastust anda, sest me pole 100% kindlad, mida teadvus ja eneseteadvus tegelikult tähendavad. Kuid me usaldame mõningaid füüsilisi asju, mis aitavad meil leida sellele küsimusele parima võimaliku vastuse, sealhulgas vastused järgmistele küsimustele:

Mis on universumi vanus?

Kui kaua peavad erinevad objektid üksteisele signaale saatma ja üksteiselt signaale vastu võtma?

Kui suured on suurimad gravitatsiooniga seotud struktuurid?

"Ja kui palju signaale peab olema erineva suurusega ühendatud ja ühendamata struktuuridel, et vahetada omavahel igasugust teavet?"

Kui teha selliseid arvutusi ja võrrelda neid andmetega, mis tekivad isegi kõige lihtsamates ajutaolistes struktuurides, siis saame anda vähemalt võimalikult täpse vastuse küsimusele, kas universumis on kus - või suuri kosmilisi struktuure. intelligentsete võimetega.

universum hetkest peale suur pauk on eksisteerinud umbes 13,8 miljardit aastat ja on sellest ajast alates paisunud väga kiire (kuid kahaneva) kiirusega ning koosneb umbes 68% tumeenergiast, 27% tumeainest, 4,9% normaalainest, 0,1% neutriinodest ja umbes 0,01 % footonitest (antud protsentuaalne suhe oli varem erinev – ajal, mil aine ja kiirgus olid olulisemad).

Kuna valgus liigub alati valguse kiirusel – läbi paisuva universumi –, saame kindlaks teha, kui palju on toimunud erinevat sidet kahe selle paisumisprotsessiga hõivatud objekti vahel.

Kui defineerida "kommunikatsiooni" kui aega, mis kulub teabe saatmiseks ja vastuvõtmiseks ühes suunas, siis see on tee, mille saame läbida 13,8 miljardi aasta pärast:

- 1 side: kuni 46 miljardit valgusaastat, kogu vaadeldav universum;

- 10 sidet: kuni 2 miljardit valgusaastat ehk umbes 0,001% universumist; järgmised 10 miljonit galaktikat.

- 100 sidet: peaaegu 300 miljonit valgusaastat või mittetäielik kaugus koomaparvest, mis sisaldab ligikaudu 100 tuhat galaktikat.

- 1000 sidet: 44 miljonit valgusaastat, peaaegu Neitsi superparve (Neitsi parve) piirid, mis sisaldab ligikaudu 400 galaktikat.

- 100 tuhat sidet: 138 tuhat valgusaastat või peaaegu kogu Linnutee pikkus, kuid mitte kaugemale.

- 1 miljard sidet - 14 valgusaastat või ainult järgmised 35 (umbes) tähte ja pruunid kääbused; see indikaator muutub, kui tähed galaktikas liiguvad.

Meie kohalikul rühmal on gravitatsioonilised sidemed - see koosneb meist, Andromeedast, galaktikast kolmnurk ja võib-olla veel 50 palju väiksemast kääbusest ning lõpuks moodustavad nad kõik ühe ühendatud struktuuri, mis on mitusada tuhat valgusaastat (see sõltub enam-vähem seotud struktuuri suuruse kohta).

Enamikul rühmadel ja parvedel on tulevikus sama saatus: kõik nendega seotud galaktikad moodustavad koos ühe hiiglasliku, mitmesaja tuhande valgusaasta suuruse struktuuri ja see struktuur eksisteerib umbes 110^15 aastat.

Hetkel, kui universum on oma praegusest 100 000 korda vanem, kasutavad viimased tähed oma kütuse ära ja vajuvad pimedusse ning ainult väga harvad sähvatused ja kokkupõrked põhjustavad taas termotuumasünteesi ning see jätkub seni, kuni objektid ise enam ei hakka. gravitatsiooniliselt eraldiseisev - ajavahemikus 10^17 kuni 10^22 aastat.

Need eraldiseisvad suured grupid aga kaugenevad üksteisest üha enam ja seetõttu ei ole neil pikemat aega võimalik omavahel kohtuda ega suhelda. Kui me näiteks täna oma asukohast valguskiirusel signaali saadaksime, siis võiksime praegu vaadeldavas universumis jõuda vaid 3%-ni galaktikatest ja ülejäänu jääb meile juba kättesaamatuks.

Seetõttu on loota ainult üksikud ühendatud rühmad või klastrid ning meiesugused väikseimad - ja enamik neist - sisaldavad umbes triljonit (10^12) tähte, samas kui suurimates (nagu tulevane koomaparv) on umbes üks triljon (10^12) tähte. 10^15 tähte.

Aga kui me tahame tuvastada eneseteadvust, siis on parim võimalus võrrelda inimese ajuga, milles on umbes 100 miljardit (10^11) neuronit ja vähemalt 100 triljonit (10^14) närviühendust, samal ajal kui iga neuron süttib. umbes 200 kord sekundis. Lähtudes sellest, inimelu, kestab keskmiselt kuskil 2-3 miljardit sekundit, siis saate kogu perioodi jooksul palju signaale!

Vaja oleks triljonite tähtede võrgustikku miljoni valgusaasta ulatuses 10^15 aasta jooksul, et saada midagi, mis on võrreldav inimese aju neuronite arvu, neuronaalsete ühenduste ja edastatavate signaalide mahuga. Teisisõnu, need kombineeritud arvud – inimaju ja suurte, täielikult moodustunud lõplike galaktikate puhul – on tegelikult omavahel võrreldavad.

Peamine erinevus seisneb aga selles, et ajusisestel neuronitel on ühendatud ja määratletud struktuurid, samas kui tähed ühendatud galaktikate või rühmade sees liiguvad kiiresti, liikudes kas üksteise poole või üksteisest eemaldudes, mis toimub kõigi teiste tähtede mõjul. ja massid sees.galaktikad.

Usume, et selline allikate ja orientatsioonide juhusliku valiku meetod ei võimalda stabiilsete signaalistruktuuride moodustumist, kuid see võib olla vajalik või mitte. Tuginedes meie teadmistele selle kohta, kuidas teadvus tekib (eriti ajus), usun, et erinevate üksuste vahel ei liigu lihtsalt piisavalt ühtset teavet, et see oleks võimalik.

Kuid signaalide koguarv, mida galaktilisel tasandil saab tähtede eksisteerimise ajal vahetada, on atraktiivne ja huvitav ning see näitab, et on olemas potentsiaal teabevahetuseks, mis on mõnel teisel asjal, millest me teame, et ta. omab eneseteadvust.

Siiski on oluline märkida järgmist: isegi kui sellest piisaks, oleks meie galaktika võrdväärne vaid 6 tundi tagasi sündinud vastsündinud lapsega – see pole kuigi suur tulemus. Mis puutub laiemasse teadvusse, siis see pole veel ilmunud.

Veelgi enam, võime öelda, et mõiste "igavik", sealhulgas kõik universumi tähed ja galaktikad, on kahtlemata liiga suur, arvestades tumeenergia olemasolu ja seda, mida me oma universumi saatusest teame.

Kahjuks on ainus viis seda kontrollida kas simulatsioonil (sellel valikul on omad vead) või istumisel, ootamisel ja toimuva jälgimisel. Kuni suurem luureandmed saadavad meile ilmse "intelligentse" signaali, jääb meile krahv Monte Cristo valik: oodata ja loota.

Ethan Siegel, ajaveebi Starts With A Bang asutaja, NASA kolumnist ning Lewis & Clarki kolledži professor.

Me näeme tähistaevast kogu aeg. Kosmos tundub salapärane ja tohutu ning me oleme vaid väike osa sellest tohutust maailmast, salapärane ja vaikne.

Kogu elu küsib inimkond erinevaid küsimusi. Mis on seal väljaspool meie galaktikat? Kas on midagi väljaspool ruumi? Ja kas ruumil on piir? Isegi teadlased on nende küsimuste üle mõtisklenud pikka aega. Kas ruum on lõpmatu? See artikkel sisaldab teavet, mis teadlastel praegu on.

Lõpmatuse piirid

Arvatakse, et meie päikesesüsteem tekkis Suure Paugu tulemusena. See tekkis aine tugeva kokkusurumise tõttu ja rebis selle laiali, hajutades gaase eri suundades. See plahvatus andis elu galaktikatele ja päikesesüsteemidele. Varem arvati, et Linnutee on 4,5 miljardit aastat vana. 2013. aastal võimaldas Plancki teleskoop aga teadlastel päikesesüsteemi vanuse ümber arvutada. Nüüd on see hinnanguliselt 13,82 miljardit aastat.

Kõige kaasaegsem tehnoloogia ei suuda katta kogu kosmost. Kuigi uusimad seadmed suudavad püüda meie planeedist 15 miljardi valgusaasta kaugusel asuvate tähtede valgust! Need võivad olla isegi juba surnud tähed, kuid nende valgus liigub endiselt läbi kosmose.

Meie päikesesüsteem on vaid väike osa tohutust galaktikast, mida nimetatakse Linnuteeks. Universum ise sisaldab tuhandeid selliseid galaktikaid. Ja kas ruum on lõpmatu, pole teada ...

See, et Universum pidevalt paisub, moodustades üha uusi kosmilisi kehasid, on teaduslik fakt. Tõenäoliselt muutub selle välimus pidevalt, nii et miljoneid aastaid tagasi, nagu mõned teadlased on kindlad, nägi see välja hoopis teistsugune kui praegu. Ja kui universum kasvab, siis on sellel kindlasti piirid? Mitu universumit on selle taga? Kahjuks ei tea seda keegi.

Ruumi laiendamine

Tänapäeval väidavad teadlased, et kosmos laieneb väga kiiresti. Kiiremini, kui nad varem arvasid. Universumi paisumise tõttu eemalduvad eksoplaneedid ja galaktikad meist erineva kiirusega. Kuid samal ajal on selle kasvutempo sama ja ühtlane. Lihtsalt need kehad asuvad meist erineval kaugusel. Niisiis, Päikesele lähim täht "jookseb" meie Maalt ära kiirusega 9 cm / s.

Nüüd otsivad teadlased vastust teisele küsimusele. Mis põhjustab universumi paisumist?

Tumeaine ja tumeenergia

Tumeaine on hüpoteetiline aine. See ei tooda energiat ja valgust, kuid võtab enda alla 80% ruumist. Selle tabamatu aine olemasolu kosmoses arvasid teadlased juba eelmise sajandi 50ndatel. Kuigi otsesed tõendid selle olemasolu kohta puudusid, tekkis iga päevaga aina rohkem selle teooria pooldajaid. Võib-olla sisaldab see meile tundmatuid aineid.

Kuidas tekkis tumeaine teooria? Fakt on see, et galaktikaparved oleksid ammu kokku varisenud, kui nende mass koosneks ainult meile nähtavatest materjalidest. Selle tulemusena selgub, et suuremat osa meie maailmast esindab tabamatu, kuid meile veel tundmatu aine.

1990. aastal avastati nn tume energia. Lõppude lõpuks, enne kui füüsikud arvasid, et gravitatsioonijõud aeglustab, peatub ühel päeval universumi paisumine. Kuid mõlemad meeskonnad, kes seda teooriat uurisid, näitasid ootamatult laienemise kiirenemist. Kujutage ette, et viskate õuna õhku ja ootate, kuni see kukub, kuid selle asemel hakkab see teist eemalduma. See viitab sellele, et paisumist mõjutab teatud jõud, mida on nimetatud tumeenergiaks.

Tänapäeval on teadlased väsinud vaidlemast selle üle, kas kosmos on lõpmatu või mitte. Nad püüavad mõista, milline nägi universum välja enne Suurt Pauku. Sellel küsimusel pole aga mõtet. Aeg ja ruum ise on ju samuti lõpmatud. Niisiis, vaatleme mitut teadlaste teooriat kosmose ja selle piiride kohta.

Lõpmatus on...

Selline mõiste nagu "lõpmatus" on üks üllatavamaid ja suhtelisemaid mõisteid. See on teadlastele pikka aega huvi pakkunud. Reaalses maailmas, kus me elame, on kõigel lõpp, ka elul. Seetõttu tõmbab lõpmatus oma salapära ja isegi mõningase müstikaga. Lõpmatust on raske ette kujutada. Aga see on olemas. Lõppude lõpuks lahendatakse tema abiga palju probleeme, mitte ainult matemaatilisi.

lõpmatus ja null

Paljud teadlased on lõpmatuse teoorias kindlad. Iisraeli matemaatik Doron Zelberger aga nende arvamust ei jaga. Ta väidab, et neid on tohutult palju ja kui sellele üks lisada, on lõpptulemus null. See arv jääb aga inimmõistusest nii kaugele kaugemale, et selle olemasolu ei saa kunagi tõestada. Just sellel asjaolul matemaatiline filosoofia nimega "Ultra Infinity".

Lõpmatu ruum

Kas on võimalus, et kahe identse arvu liitmisel saadakse sama arv? Esmapilgul tundub see täiesti võimatu, aga kui me räägime Universumist... Teadlaste arvutuste kohaselt annab lõpmatusest ühe lahutamine lõpmatuse. Kui kaks lõpmatust kokku liita, tuleb lõpmatus uuesti välja. Aga kui lahutada lõpmatusest lõpmatus, siis suure tõenäosusega saad ühe.

Muistsed teadlased mõtlesid ka, kas kosmosel on piir. Nende loogika oli lihtne ja samal ajal geniaalne. Nende teooriat väljendatakse järgmiselt. Kujutage ette, et olete jõudnud universumi servale. Nad sirutasid käe väljapoole selle piire. Maailma piirid on aga lahku läinud. Ja nii lõputult. Seda on väga raske ette kujutada. Kuid veelgi keerulisem on ette kujutada, mis eksisteerib väljaspool selle piire, kui see on tõesti olemas.

Tuhat maailma

See teooria ütleb, et kosmos on lõpmatu. Sellel on tõenäoliselt miljoneid, miljardeid teisi galaktikaid, mis sisaldavad miljardeid teisi tähti. Lõppude lõpuks, kui mõelda laiemalt, algab kõik meie elus ikka ja jälle – filmid järgnevad üksteise järel, elu, mis lõppeb ühes inimeses, algab teisest.

Tänapäeva maailmateaduses peetakse mitmekomponendilise universumi kontseptsiooni üldtunnustatud. Aga kui palju universumeid on? Keegi meist ei tea seda. Teistes galaktikates võivad olla täiesti erinevad taevakehad. Nendes maailmades valitsevad täiesti erinevad füüsikaseadused. Kuidas aga nende olemasolu eksperimentaalselt tõestada?

Seda saab teha ainult meie universumi ja teiste vastastikmõju avastamisega. See interaktsioon toimub teatud ussiaukude kaudu. Aga kuidas neid leida? Teadlaste üks viimaseid oletusi ütleb, et just meie päikesesüsteemi keskmes on selline auk.

Teadlased viitavad sellele, et juhul, kui kosmos on lõpmatu, on kuskil selle avarustes meie planeedi ja võib-olla ka kogu päikesesüsteemi kaksik.

Teine mõõde

Teine teooria ütleb, et kosmose suurusel on piirid. Asi on selles, et me näeme lähimat sellisena, nagu see oli miljon aastat tagasi. Veelgi kaugemal tähendab veelgi varem. Ruum ei avardu, ruum avardub. Kui suudame ületada valguse kiiruse, väljuda ruumi piiridest, siis langeme Universumi minevikuseisundisse.

Ja mis asub selle kurikuulsa piiri taga? Võib-olla veel üks mõõde, ilma ruumi ja ajata, mida ainult meie teadvus suudab ette kujutada.

Pärast seda, kui Einstein oli oma kogemuse relativistliku gravitatsiooniteooriaga põhimõtteliselt lõpetanud, püüdis ta korduvalt selle põhjal ehitada oma universumimudelit, mida paljud peavad võib-olla tema töö kõige olulisemaks osaks.

Siiski ei vabanenud Einsteini gravitatsioonivõrrand sama "aine" ühtlase jaotuse ("ruumi homogeensus ja isotroopia") eeldusel kosmoloogilistest paradoksidest: "universum" osutus ebastabiilseks ja et gravitatsioon seda kokku ei tõmbaks, ei leidnud Einstein midagi paremat, kuidas Zeligeri kombel oma võrrandisse lisada veel üks termin - seesama universaalne nn kosmoloogiline konstant. See konstant väljendab tähtede hüpoteetilist tõukejõudu. Seetõttu saadakse isegi masside puudumisel relativistlikus de Sitteri mudelis aegruumi konstantne negatiivne kõverus.

Sellistes tingimustes andis gravitatsioonivõrrandite lahendamine Einsteinile lõpliku maailma, mis on "ruumi kõveruse" tõttu iseenesest suletud, nagu lõpliku raadiusega kera, silindrikujulise matemaatilise mudeli, kus on kõver kolmemõõtmeline ruum. moodustab selle pinna ja aeg on kõvera mõõde, mis kulgeb mööda silindri generaatorit.

Universum on muutunud "piiramatuks": mööda sfäärilist pinda liikudes on loomulikult võimatu ületada ühtegi piiri, kuid sellegipoolest pole see lõpmatu, vaid lõplik, nii et valgus, nagu Magellan, saab sellest mööda minna ja tagasi pöörduda teine ​​pool. Seega selgub, et observatoorium, mis vaatleb läbi fantastiliselt tugeva teleskoobi kahte erinevat tähte taeva vastaskülgedel, võib osutuda nägevaks sama tähte vastaskülgedelt ja nende identiteedi saab tuvastada mõne spektri tunnuse järgi. . Nii selgub, et maailma eraldatus on eksperimentaalseks vaatluseks kättesaadav.

Sellise mudeli põhjal selgub, et maailma ruumala ja ka selle aine mass osutub võrdseks täpselt määratletud lõpliku väärtusega. Kumerusraadius sõltub "aine" (massi) hulgast ja selle vähenemisest (tihedusest) universumis.

Kosmoloogid on võtnud kasutusele suured arvutused "maailma raadiuse" kohta. Einsteini järgi võrdub see 2 miljardi valgusaastaga! Selle raadiuse puhul, arvestades üldist "ruumi kõverust", ei kiiri ega kehasid; välja ei saa.

See "kaasaegne idee" asendada lõpmatus piiritu suletusega, kus lõplikkuse süüdistused on nende sõnul "arusaamatus", sest "lõplikke sirgeid" pole olemas", tekkis vähemalt üle-eelmise sajandi keskel, kui selle viis läbi Riemanni 3.

Ja nüüd, poolteist sajandit, on seda seletatud mõistujutuga kahemõõtmelisel kuulil roomavate lamedate, nagu varjude, olendite õpetlikest piirangutest: kes ei tea kõrgust ega sügavust, on targad "lamedad inimesed". hämmastunud avastades, et nende maailmal pole algust ega lõppu, kuid siiski lõplik.

Selle põhjal küsimus ise: mis on väljaspool suletud universumi piire? - positivistliku kombe kohaselt vastavad nad ainult alandava irooniaga - kui "mõttetu", sest sfääril pole piire.

Mis puutub Olbersi fotomeetrilisse paradoksi, siis Einsteini staatiline mudel ei andnud oma eraldusvõimet isegi näiliselt, kuna valgus peab selles igavesti pöörlema.

Tõmme ja tõrjumise vastasseis tähendas universumi ebastabiilsust: vähimgi tõuge – ja mudel kas hakkab paisuma – ja siis on meie tähtede ja valguse saar laiali lõputus ookeanis, maailm on laastatud. Või kahanema – olenevalt sellest, mis kaalub üles, milline on aine tihedus maailmas.

1922. aastal lahendas Leningradi matemaatik A. A. Fridman Einsteini võrrandid ilma kosmoloogilise terminita ja leidis, et universum peaks paisuma, kui aine tihedus ruumis on suurem kui 2 x 10 miinus 29 g/cm3. Einstein ei nõustunud Friedmani järeldustega kohe, kuid aastatel 1931–1932 märkis ta nende suurt fundamentaalset tähtsust. Ja kui 1920. aastatel leidis de Sitter Sliferi töödest Hubble'i uuringutega kinnitatud viiteid spiraalsete udukogude spektrite "punanihkele" ja Belgia astronoom Abbé Lemaitre pakkus Doppleri abil välja nende hajumise põhjuse, mõned füüsikud, sealhulgas Einstein, nägid selles ootamatut eksperimentaalset kinnitust "paisuva universumi" teooriale.

Lõpmatuse asendamine "piiramatu" isolatsiooniga on sofism. Väljend "ruumi kõverus – aeg" tähendab füüsiliselt gravitatsioonivälja ruumimuutust ("kõverust"); seda tunnistavad otseselt või kaudselt ka Einsteini teooria suurimad asjatundjad. Meetrilise tensori komponendid või muud "kõveruse" mõõtmised mängivad selles Newtoni potentsiaalide rolli. Seega viitab "ruum" siin lihtsalt aineliigile – gravitatsiooniväljale.

See on positivistide tavaline segadus, mis ulatub tagasi Platoni, Hume'i, Maupertuisi, Cliffordi ja Poincare'i ning viib absurdsusteni. Esiteks, ruumi eraldamisele mateeriast: kui gravitatsioon pole mateeria, vaid ainult selle olemasolu vorm - "ruum", siis selgub, et "aine vorm" ulatub "ainest" (nagu positivistid ainult nimetavad) kaugele. mass) ja seal see paindub ja sulgub. Teiseks viib see "ruumi" kujutamiseni erilise substantsina - lisaks mateeriale: "ruum" kannab energiat ja interakteerub põhjuslikult ainega. Kolmandaks viib see "ruumi ruumis" absurdsuseni - positivistide tavaline ebaselgus selle sõna kasutamisel: "ruumi" geomeetria määrab mateeria jaotus ruumis - sellises ja sellises ruumis. ("masside lähedal") "ruum" on kõver .

Vahepeal võib Einsteini "universumi isoleerimine" tähendada tegelikult ainult selle eraldiseisva moodustise isoleerimist, milles pole midagi erakordset: tähesüsteemid ja planeedid ja organismid ja molekulid ja aatomid ja elementaarosakesed on suletud. Tuumajõud ei ulatu üle 3 x 10 miinus 13 cm piirkonnani, kuid see ruum on avatud elektromagnetilistele ja gravitatsioonijõududele.

Astronoomid viitavad "mustade aukude" olemasolule – kokkuvarisenud tähed, mille gravitatsiooniväli on nii tugev, et see ei "vabasta" valgust. Võib oletada, et gravitatsioonijõudude levimisel on kuskil piir, mis on avatud mõnele teisele jõududele. Samamoodi võib meie teleskoopidele ligipääsetavate galaktikate must ja sädelev lumetorm olla suhteliselt suletud – mingi osa maailmast, kuhu kuulub ka meile tuntud maailm.

Kui kosmoloogid teaksid selgelt, et me räägime mingi universumi osa suhtelisest isolatsioonist, siis selle osa raadiuse arvutused ei naudiks müstikute nii põnevil tähelepanu.

Newtoni, Einsteini ja teiste gravitatsiooniteooriate erinevate lisatingimuste postuleerimisel saadakse palju võimalikke kosmoloogilisi mudeleid. Kuid igaüks neist näib kirjeldavat ainult mõnda universumi piiratud piirkonda. Ükskõik, kuidas tunnetuse õnnestumised meid inspireerivad, on lihtsustatud ja ekslik kujutada kogu maailma tuntud mudeli järgi - monotoonne hunnik sama, mis absolutiseerib selle eraldiseisva osa omadused ja seadused.

Lõpmatus on lõplike vahenditega põhimõtteliselt tundmatu. Ei kosmoloogia ega ükski teine ​​teadus ei saa olla terve lõpmatu maailma teadus. Ja lisaks annab selline ekstrapoleerimine toitu ka erinevatele müstilistele spekulatsioonidele.

Pedagoogikateaduste doktor E. LEVITAN.

Vaadake universumi varem kättesaamatutesse sügavustesse.

Uudishimulik palverändur on jõudnud "maailma lõppu" ja proovib näha: mis seal äärepool on?

Illustratsioon hüpoteesile metagalaktikate sünnist lagunevast hiiglaslikust mullist. Universumi kiire "inflatsiooni" staadiumis kasvas mull tohutuks. (Joonis ajakirjast "Maa ja Universum".)

Kas pole artikli pealkiri kummaline? Kas universum pole üksi? 20. sajandi lõpuks sai selgeks, et pilt universumist on mõõtmatult keerulisem kui see, mis sada aastat tagasi tundus täiesti ilmne. Ei Maa, Päike ega meie galaktika osutunud universumi keskpunktiks. Maailma geotsentrilised, heliotsentrilised ja galaktotsentrilised süsteemid on asendunud ideega, et me elame laienevas metagalaktikas (meie universum). See sisaldab lugematul hulgal galaktikaid. Igaüks, nagu meiegi, koosneb kümnetest või isegi sadadest miljarditest päikesetähtedest. Ja keskust pole. Iga galaktika elanikele näib ainult, et just nende kaudu paiskuvad teised tähesaared igas suunas laiali. Paar aastakümmet tagasi võisid astronoomid vaid oletada, et sellised planeedisüsteemid nagu meie päikesesüsteem eksisteerisid kuskil. Nüüd nimetavad nad suure kindlusega mitmeid tähti, millelt on avastatud "protoplanetaarsed kettad" (need moodustavad kunagi planeete), ja räägivad enesekindlalt mitme planeedisüsteemi avastamisest.

Universumi tundmise protsess on lõputu. Ja mida kaugemale, seda julgemaid, kohati täiesti fantastilistena tunduvaid ülesandeid püstitavad teadlased. Miks siis mitte eeldada, et astronoomid avastavad kunagi teised universumid? Lõppude lõpuks on üsna tõenäoline, et meie metagalaktika ei ole kogu universum, vaid ainult osa sellest...

On ebatõenäoline, et tänapäeva astronoomid ja isegi väga kauge tuleviku astronoomid suudavad kunagi oma silmaga näha teisi universumeid. Sellegipoolest on teadusel juba praegu andmeid selle kohta, et meie metagalaktika võib osutuda üheks paljudest miniuniversumitest.

Vaevalt et keegi kahtleb, et elu ja intelligents saab tekkida, eksisteerida ja areneda ainult Universumi evolutsiooni teatud etapis. Raske on ette kujutada, et mingid eluvormid ilmusid enne tähti ja nende ümber liikuvaid planeete. Ja mitte iga planeet, nagu me teame, ei sobi eluks. Vajalikud on teatud tingimused: üsna kitsas temperatuurivahemik, hingamiseks sobiv õhu koostis, vesi ... In Päikesesüsteem sellises "eluvöös" oli Maa. Ja meie Päike asub ilmselt Galaktika "päästevööndis" (teatud kaugusel selle keskpunktist).

Paljud äärmiselt nõrgad (heledusega) ja kauged galaktikad on sel viisil pildistatud. Kõige silmatorkavamatel neist õnnestus arvestada mõningate detailidega: struktuur, struktuursed omadused. Pildil saadud galaktikate nõrgima heledus on 27,5 m ja punktobjektid (tähed) veelgi nõrgemad (kuni 28,1 m)! Tuletage meelde, et palja silmaga näevad hea nägemisega inimesed ja kõige soodsamates vaatlustingimustes umbes 6-meetriseid tähti (see on 250 miljonit korda heledam objekt kui 27-meetrise tähesuurusega objekt).
Sarnased praegu loodavad maapealsed teleskoobid on oma võimete poolest juba võrreldavad Hubble'i kosmoseteleskoobi omadega ja mõnes mõttes isegi ületavad neid.
Milliseid tingimusi on vaja tähtede ja planeetide tekkeks? Esiteks on selle põhjuseks sellised fundamentaalsed füüsikalised konstandid nagu gravitatsioonikonstant ja muude füüsikaliste vastasmõjude (nõrk, elektromagnetiline ja tugev) konstandid. Nende konstantide arvväärtused on füüsikutele hästi teada. Isegi koolilapsed, kes õpivad universaalse gravitatsiooni seadust, tutvuvad gravitatsiooni konstantse (konstandiga). Üldfüüsika kursuse õpilased saavad teada ka kolme teist tüüpi füüsilise interaktsiooni konstantidest.

Hiljuti on astrofüüsikud ja kosmoloogid mõistnud, et universumi jaoks on vaja olemasolevaid füüsikaliste vastastikmõjude konstantide väärtusi. Teiste füüsikaliste konstantidega oleks Universum täiesti erinev. Näiteks Päikese eluiga võiks olla vaid 50 miljonit aastat (see on liiga lühike elu tekkeks ja arenguks planeetidel). Või ütleme, kui universum koosneks ainult vesinikust või ainult heeliumist – see muudaks selle ka täiesti elutuks. Universumi variandid teiste prootonite, neutronite, elektronide massidega ei sobi kuidagi eluks sellisel kujul, nagu me seda tunneme. Arvutused veenavad: vajame elementaarosakesi täpselt sellistena, nagu nad on! Ja ruumi mõõde on nii planeedisüsteemide kui ka üksikute aatomite (elektronidega ümber tuumade liikuvate) olemasolu jaoks ülioluline. Me elame kolmemõõtmelises maailmas ega saaks elada enam-vähem mõõtmetega maailmas.

Selgub, et kõik universumis näib olevat “kohandatud” selleks, et seal võiks tekkida ja areneda elu! Muidugi oleme joonistanud väga lihtsustatud pildi, sest mitte ainult füüsikal, vaid ka keemial ja bioloogial on elu tekkimisel ja arengul tohutu roll. Kuid erineva füüsikaga võivad nii keemia kui ka bioloogia muutuda erinevaks ...

Kõik need kaalutlused viivad selleni, mida filosoofias nimetatakse antroopiliseks printsiibiks. See on katse käsitleda Universumit "inimese-dimensioonilises" dimensioonis, see tähendab selle olemasolu seisukohast. Antroopiline printsiip iseenesest ei suuda seletada, miks universum on selline, nagu me seda vaatleme. Kuid mingil määral aitab see teadlastel uusi probleeme sõnastada. Näiteks meie universumi põhiomaduste hämmastavat "sobivust" võib pidada tõendiks meie universumi ainulaadsusest. Ja siit näib olevat üks samm hüpoteesini täiesti erinevate universumite olemasolust, maailmadest, mis meie omadega absoluutselt ei sarnane. Ja nende arv võib põhimõtteliselt olla piiramatult suur.

Nüüd proovime läheneda teiste universumite olemasolu probleemile tänapäevase kosmoloogia, universumit kui tervikut uuriva teaduse (erinevalt kosmogooniast, mis uurib planeetide, tähtede, galaktikate päritolu) seisukohast.

Pidage meeles, et avastus, et metagalaktika laieneb, viis peaaegu kohe Suure Paugu hüpoteesini (vt "Teadus ja elu" nr 2, 1998). Arvatakse, et see toimus umbes 15 miljardit aastat tagasi. Väga tihe ja kuum aine möödus üksteise järel "kuuma universumi" etapist. Niisiis, 1 miljard aastat pärast Suurt Pauku hakkasid selleks ajaks moodustunud vesiniku ja heeliumi pilvedest ilmuma "protogalaktikad" ja nendes - esimesed tähed. "Kuuma universumi" hüpotees põhineb arvutustel, mis võimaldavad meil jälgida varase universumi ajalugu sõna otseses mõttes esimesest sekundist.

Meie kuulus füüsik akadeemik Ya. B. Zeldovitš kirjutas selle kohta järgmist: "Suure Paugu teooria aastal praegu ei ole märgatavaid vigu. Ma isegi ütleksin, et see on täpselt sama kindlalt välja kujunenud ja tõsi, kui tõsi, et Maa tiirleb ümber Päikese. Mõlemal teoorial oli oma aja universumi pildis keskne koht ja mõlemal oli palju vastaseid, kes väitsid, et neisse põimitud uued ideed on absurdsed ja vastuolus terve mõistusega. Kuid sellised kõned ei suuda takistada uute teooriate edu.

Seda öeldi 80ndate alguses, kui juba tehti esimesi katseid "kuuma universumi" hüpoteesi oluliselt täiendada olulise ideega selle kohta, mis juhtus "loomise" esimesel sekundil, kui temperatuur oli üle 10 28 K. Võtke tänu elementaarosakeste füüsika viimastele saavutustele oli võimalik astuda veel üks samm "päris alguse" poole. Just füüsika ja astrofüüsika ristumiskohas hakkas arenema "puhutava universumi" hüpotees (vt "Teadus ja elu" nr 8, 1985). Oma ebatavalise olemuse tõttu võib "paisuva universumi" hüpoteesi liigitada üsnagi "hullumate" hulka. Teaduse ajaloost on aga teada, et just sellised hüpoteesid ja teooriad muutuvad sageli teaduse arengu olulisteks verstapostideks.

"Täispuhuva universumi" hüpoteesi olemus seisneb selles, et "alguses" laienes universum koletult kiiresti. Umbes 10–32 sekundi jooksul on tekkiva Universumi suurus kasvanud mitte 10 korda, nagu eeldaks "tavalise" paisumise korral, vaid 10 50 või isegi 10 100 000 korda. Laienemine kiirenes ja energia mahuühiku kohta jäi muutumatuks. Teadlased tõestavad, et laienemise alghetked toimusid "vaakumis". See sõna pannakse siia jutumärkidesse, kuna vaakum ei olnud tavaline, vaid vale, sest tavaliseks "vaakumiks" tihedusega 10 77 kg / m 3 on raske nimetada! Sellisest valest (või füüsilisest) vaakumist, millel olid hämmastavad omadused (näiteks alarõhk), võis tekkida mitte üks, vaid palju metagalaktikaid (sealhulgas muidugi meie oma). Ja igaüks neist on miniuniversum, millel on oma füüsikaliste konstantide komplekt, oma struktuur ja muud sellele omased tunnused (vt täpsemalt "Maa ja universum" nr 1, 1989).

Aga kus on need meie metagalaktika "sugulased"? Suure tõenäosusega tekkisid need, nagu ka meie universum, domeenide "paisutamise" tulemusena ("domeenid" prantsuse keelest domaine - ala, sfäär), milleks väga varane universum kohe lagunes. Kuna iga selline piirkond on paisunud Metagalaktika praegusest suurusest suuremaks, on nende piirid üksteisest eraldatud suurte vahemaadega. Võib-olla on lähim miniuniversum umbes 10 35 valgusaasta kaugusel. Tuletage meelde, et metagalaktika suurus on "ainult" 10 10 valgusaastat! Selgub, et mitte meie kõrval, vaid kusagil üksteisest väga-väga kaugel on teised, meie arusaamade järgi ilmselt täiesti võõrad maailmad ...

Seega on võimalik, et maailm, milles me elame, on palju keerulisem, kui seni arvati. On tõenäoline, et see koosneb lugematutest universumitest universumis. Sellest suurest universumist, keerulisest, üllatavalt mitmekesisest, ei tea me siiani praktiliselt mitte midagi. Kuid ühte asja me siiski näime teadvat. Ükskõik, millised muud minimaailmad meist kaugel on, on igaüks neist tõeline. Need ei ole väljamõeldud, nagu mõned praegu moes "paralleelmaailmad", millest teaduskauged inimesed praegu sageli räägivad.

Noh, millele see kõik lõpuks taandub? Tähed, planeedid, galaktikad, metagalaktikad kokku hõivavad üliharuldase aine piiritutes avarustes vaid kõige pisema koha... Kas universumis pole midagi muud? See on liiga lihtne... Seda on kuidagi isegi raske uskuda.

Ja astrofüüsikud on juba ammu universumist midagi otsinud. Vaatlused annavad tunnistust "varjatud massi", mingi nähtamatu "tumeda" aine olemasolust. Seda ei saa näha isegi kõige võimsamas teleskoobis, kuid see avaldub gravitatsioonilise mõjuna tavaainele. Kuni viimase ajani eeldasid astrofüüsikud, et galaktikates ja nendevahelises ruumis on sellist peidetud ainet umbes sama palju kui vaadeldavat ainet. Viimasel ajal on aga paljud teadlased jõudnud veelgi sensatsioonilisema järelduseni: "tavaline" aine meie universumis - mitte rohkem kui viis protsenti, ülejäänud - "nähtamatu".

Eeldatakse, et 70 protsenti neist on kvantmehaanilised, ruumis ühtlaselt jaotunud vaakumstruktuurid (just need määravad metagalaktika paisumise) ja 25 protsenti erinevad eksootilised objektid. Näiteks väikese massiga, peaaegu punktitaolised mustad augud; väga laiendatud objektid - "stringid"; domeeni seinad, mida me juba mainisime. Kuid lisaks sellistele objektidele võib "peidetud" mass koosneda tervetest hüpoteetiliste elementaarosakeste klassidest, näiteks "peegelosakestest". Tuntud vene astrofüüsik, Venemaa Teaduste Akadeemia akadeemik N. S. Kardašev (kunagi olime mõlemad Moskva planetaariumi astronoomiaringi aktiivsed liikmed) viitab meile nähtamatule “peegelmaailmale” oma planeetide ja tähtedega. võib koosneda "peegelosakestest" . Ja aineid on "peeglimaailmas" umbes viis korda rohkem kui meil. Selgub, et teadlastel on põhjust arvata, et "peegelmaailm" paistab meie omast läbi imbuvat. Lihtsalt ei leia seda veel.

Idee on peaaegu vapustav, fantastiline. Aga kes teab, võib-olla saab üks teist – praegustest astronoomiasõpradest – tulevasel XXI sajandil teadlaseks ja suudab paljastada “peegeluniversumi” saladuse.

Seotud väljaanded ajakirjas "Teadus ja elu"

Shulga V. Kosmilised läätsed ja tumeaine otsimine universumis. - 1994, nr 2.

Roizen I. Universum hetke ja igaviku vahel. - 1996, nr 11, 12.

Sazhin M., Shulga V. Kosmiliste stringide mõistatused. - 1998, nr 4.