Meie universumi osas on inflatsioon tõepoolest lõppenud. Kuid kolm küsimust, millele me vastuseid ei tea, avaldavad tohutut mõju universumi tegelikule suurusele ja sellele, kas see on lõpmatu:

1. Kui suur on universumi inflatsioonijärgne laik, mis põhjustas meie Suure Paugu?
2. Kas idee igavesest inflatsioonist, mille kohaselt universum paisub lõpmatult, on õige, vähemalt mõnes piirkonnas?
3. Kui kaua kestis inflatsioon, enne kui see peatus ja tekitas kuuma Suure Paugu?

Võimalik, et universumi osa, kus inflatsioon toimus, võib kasvada mitte palju suuremaks, kui me võime vaadelda. Võimalik, et iga hetk ilmneb "serv", kus inflatsioon on lõppenud. Kuid on ka võimalik, et universum on vaadeldavast googoli korda suurem. Nendele küsimustele vastamata ei saa me vastust peamisele.

Tohutu hulk piirkondi, kus Suur Pauk toimus, jaguneb ruumi järgi, mis kasvab pidevalt igavese inflatsiooni tagajärjel. Kuid meil pole aimugi, kuidas testida, mõõta või juurde pääseda sellele, mis asub väljaspool meie vaadeldavat universumit.

Lisaks sellele, mida me näeme, on tõenäoliselt rohkem meiesugust universumit, millel on samad füüsikaseadused, samad kosmilised struktuurid ja samad võimalused keeruliseks eluks.

Samuti peab "mullil", millega inflatsioon lõppes, olema piiratud suurus, arvestades, et eksponentsiaalselt suur hulk selliseid mullikesi sisaldub suuremas, laienevas aegruumis.

Kuid isegi kui kogu see universum või multiversum võib olla uskumatult suur, ei pruugi see olla lõpmatu. Tegelikult, kui inflatsioon ei jätkunud lõputult või universum pole sündinud lõpmatult suureks, peab see olema lõplik.

Pole tähtis, kui suurt osa universumist me vaatleme, kui kaugele me ka ei vaataks, on see kõik vaid väike osa sellest, mis seal, kaugemal peaks eksisteerima.

Suurim probleem on see, et meil pole piisavalt teavet, et anda küsimusele lõplikku vastust. Me teame ainult, kuidas pääseda juurde meie vaadeldavas universumis saadaolevale teabele: need 46 miljardit valgusaastat kõigis suundades.

Vastus suurimale küsimusele universumi lõplikkuse või lõpmatuse kohta võib peituda universumis endas, kuid me ei saa teada piisavalt suurt osa sellest, et seda kindlalt teada saada. Ja kuni me selle välja ei mõtle või ei mõtle välja nutika skeemi füüsika piiride nihutamiseks, ei jää meile muud üle kui tõenäosused.

> Universumi struktuur

Uurige skeemi universumi struktuurid: ruumi mastaabid, universumi kaart, superparved, parved, galaktikate rühmad, galaktikad, tähed, Sloane'i suur müür.

Me elame lõpmatus ruumis, seega on alati huvitav teada, milline näeb välja universumi struktuur ja ulatus. Globaalne universaalne struktuur on tühimikud ja kiud, mida saab jagada klastriteks, galaktilisteks rühmadeks ja lõpuks iseendaks. Kui me uuesti välja suumime, siis arvestage ja (Päike on üks neist).

Kui mõistate, kuidas see hierarhia välja näeb, saate paremini aru, millist rolli iga nimetatud element universumi struktuuris mängib. Näiteks kui me tungime veelgi kaugemale, märkame, et molekulid jagunevad aatomiteks ning need elektronideks, prootoniteks ja neutroniteks. Kaks viimast muunduvad samuti kvarkideks.

Kuid need on väikesed asjad. Ja kuidas on lood hiiglaslikega? Mis on superparved, tühimikud ja filamendid? Liigume väikesest suureks. Allpool on näha, kuidas Universumi kaart skaalal välja näeb (siin on selgelt näha niidid, kiud ja ruumitühjad).

On üksikuid galaktikaid, kuid enamik eelistab olla rühmades. Tavaliselt on need 50 galaktikat, mille läbimõõt on 6 miljonit valgusaastat. Linnutee rühm sisaldab rohkem kui 40 galaktikat.

Parved on piirkonnad, kus on 50–1000 galaktikat, mille suurus ulatub 2–10 megaparsekini (läbimõõt). Huvitav on märkida, et nende kiirused on uskumatult suured, mis tähendab, et nad peavad ületama gravitatsiooni. Aga nad hoiavad ikka kokku.

Arutelud tumeaine üle tekivad galaktikaparvede kaalumise etapis. Arvatakse, et see loob jõu, mis ei lase galaktikatel eri suundades hajuda.

Mõnikord ühinevad rühmad ka superklastri moodustamiseks. Need on üks universumi suurimaid struktuure. Suurim on Sloane'i suur müür, mis ulatub 500 miljonit valgusaastat, 200 miljonit valgusaastat lai ja 15 miljonit valgusaastat paks.

Kaasaegsed seadmed pole ikka veel piisavalt võimsad, et pilte suurendada. Nüüd võime kaaluda kahte komponenti. Filamentsed struktuurid – koosnevad eraldatud galaktikatest, rühmadest, parvedest ja superparvedest. Ja ka tühimikud – hiiglaslikud tühjad mullid. Universumi ehituse ja selle elementide omaduste kohta lisateabe saamiseks vaadake huvitavaid videoid.

Galaktikate hierarhiline moodustumine universumis

Astrofüüsik Olga Silchenko tumeaine omadustest, mateeriast varajases universumis ja reliikvia taustast:

Mateeria ja antiaine universumis

izik Valeri Rubakov varajasest universumist, aine stabiilsusest ja barüonilaengust:

Boshongo hõim Kesk-Aafrikas usub, et iidsetest aegadest oli seal ainult pimedus, vesi ja suur jumal Bumba. Ühel päeval oli Bumbul nii paha, et ta oksendas. Ja nii ilmus päike. See kuivatas osa suurest ookeanist, vabastades selle vete all vangistatud maa. Lõpuks oksendas Bumba välja kuu, tähed ja siis sündisid mõned loomad. Esimene oli leopard, järgnesid krokodill, kilpkonn ja lõpuks mees. Täna räägime sellest, mis on universum tänapäevases vaates.

Mõiste dešifreerimine

Universum on grandioosne, mõõtmatu ruum, mis on täis kvasareid, pulsareid, musti auke, galaktikaid ja ainet. Kõik need komponendid on pidevas vastasmõjus ja moodustavad meie universumi sellisel kujul, nagu me seda ette kujutame. Sageli pole tähed universumis üksi, vaid koosnevad suurejoonelistest parvedest. Mõned neist võivad sisaldada sadu või isegi tuhandeid selliseid objekte. Astronoomid ütlevad, et väikesed ja keskmise suurusega klastrid ("konnakude") tekkisid üsna hiljuti. Kuid sfäärilised moodustised on iidsed ja väga iidsed, "mäletades" endiselt esmast kosmost. Universum sisaldab palju selliseid moodustisi.

Üldine teave struktuuri kohta

Tähed ja planeedid moodustavad galaktikaid. Vastupidiselt levinud arvamusele on galaktikate süsteemid äärmiselt mobiilsed ja liiguvad kosmoses peaaegu kogu aeg. Tähed on ka muutuv kogus. Nad sünnivad ja surevad, muutudes pulsariteks ja mustadeks aukudeks. Meie Päike on "keskmine" täht. Sellised inimesed elavad (universumi standardite järgi) väga vähe, mitte rohkem kui 10–15 miljardit aastat. Muidugi on universumis miljardeid valgustiid, mis oma parameetritelt meenutavad meie päikest, ja sama palju süsteeme, mis meenutavad Päikest. Eelkõige asub meie lähedal Andromeeda udukogu.

See on universum. Kuid kõik pole kaugeltki nii lihtne, kuna on tohutult palju saladusi ja vastuolusid, millele vastuseid pole veel saadaval.

Mõned probleemid ja teooriate vastuolud

Muistsete rahvaste müüdid kõigi asjade loomisest, nagu paljud teised enne ja pärast neid, püüavad vastata küsimustele, mis meid kõiki huvitavad. Miks me siin oleme, kust tulid universumi planeedid? Kust me tulime? Loomulikult hakkame enam-vähem arusaadavaid vastuseid saama alles nüüd, kui meie tehnoloogiad on mõnevõrra edasi arenenud. Kuid inimkonna ajaloo jooksul leidus sageli neid inimhõimu esindajaid, kes olid vastu ideele, et universumil on üldse algus.

Aristoteles ja Kant

Näiteks Aristoteles, kuulsaim kreeka filosoof, arvas, et "universumi päritolu" on vale termin, kuna see on alati eksisteerinud. Miski igavene on täiuslikum kui miski loodud. Motivatsioon universumi igavikku uskumiseks oli lihtne: Aristoteles ei tahtnud tunnistada mingisuguse jumaluse olemasolu, kes võiks selle luua. Muidugi tõid tema vastased poleemilistes vaidlustes just Universumi loomise näite kui tõendit kõrgema meele olemasolust. Pikka aega kummitas Kanti üks küsimus: "Mis juhtus enne universumi tekkimist?" Ta tundis, et kõigil tol ajal eksisteerinud teooriatel on palju loogilisi vastuolusid. Teadlane töötas välja nn antiteesi, mida mõned universumi mudelid kasutavad siiani. Siin on tema positsioonid:

• Kui universumil oli algus, siis miks ootas see terve igaviku, enne kui sai alguse?
• Kui universum on igavene, siis miks tal üldse aega on; miks on vaja igavikku mõõta?

Muidugi küsis ta oma aja kohta rohkem kui õigeid küsimusi. Kuid tänapäeval on need mõnevõrra aegunud, kuid kahjuks juhinduvad mõned teadlased neist oma uurimistöös jätkuvalt. Einsteini teooria, mis heidab valgust Universumi ehitusele, tegi Kanti (täpsemalt tema järglaste) viskamisele lõpu. Miks on see teadusringkondadele nii šokeeriv?

Einsteini vaatenurk

Tema relatiivsusteoorias ei olnud ruum ja aeg enam absoluutsed, seotud mingi pidepunktiga. Ta väitis, et nad on võimelised dünaamiliseks arenguks, mille määrab universumis leiduv energia. Einsteini aeg on nii ebamäärane, et selle määratlemiseks pole erilist vajadust. See oleks nagu lõunapooluse lõunasuuna väljamõtlemine. Üsna mõttetu. Igasugune universumi niinimetatud "algus" oleks kunstlik selles mõttes, et võiks püüda arutleda "varasemate" aegade üle. Lihtsamalt öeldes pole see niivõrd füüsiline, kuivõrd sügavalt filosoofiline probleem. Tänapäeval tegelevad selle lahendamisega inimkonna parimad meeled, kes väsimatult mõtlevad esmaste objektide tekkele avakosmoses.

Positivistlik lähenemine on tänapäeval kõige levinum. Lihtsamalt öeldes mõistame universumi struktuuri nii, nagu me seda ette kujutame. Keegi ei saa küsida, kas kasutatud mudel vastab tõele, kas on muid võimalusi. Seda võib lugeda õnnestunuks, kui see on piisavalt elegantne ja sisaldab orgaaniliselt kõiki kogunenud tähelepanekuid. Kahjuks tõlgendame me (suure tõenäosusega) kunstlikult loodud matemaatilisi mudeleid kasutades mõningaid fakte valesti, mis viib meid ümbritseva maailma faktide veelgi moonutamiseni. Kui mõtleme sellele, mis universum on, kaotame silmist miljonid faktid, mida pole lihtsalt veel avastatud.

Kaasaegne teave universumi päritolu kohta

"Universumi keskaeg" on pimeduse ajastu, mis eksisteeris enne esimeste tähtede ja galaktikate ilmumist.

Just neil salapärastel aegadel moodustusid esimesed rasked elemendid, millest loodi meie ise ja kogu meid ümbritsev maailm. Nüüd töötavad teadlased välja universumi esmaseid mudeleid ja meetodeid tol ajal aset leidnud nähtuste uurimiseks. Kaasaegsed astronoomid ütlevad, et universum on umbes 13,7 miljardit aastat vana. Enne universumi algust oli kosmos nii kuum, et kõik olemasolevad aatomid jagunesid positiivselt laetud tuumadeks ja negatiivselt laetud elektronideks. Need ioonid blokeerisid kogu valguse, takistades selle levikut. Valitses pimedus, mille ots ja serv ei olnud.

esimene tuli

Ligikaudu 400 000 aastat pärast Suurt Pauku jahtus ruum piisavalt, et erinevad osakesed ühinesid aatomiteks, moodustades universumi planeedid ja ... esimese valguse kosmoses, mille kajasid tunneme siiani kui "valguse horisondit". ". Mis juhtus enne Suurt Pauku, me ei tea siiani. Võib-olla oli siis mõni teine ​​universum. Võib-olla polnud midagi. Suur eimiski... Paljud filosoofid ja astrofüüsikud nõuavad seda võimalust.

Praegused mudelid viitavad sellele, et universumi esimesed galaktikad hakkasid moodustuma umbes 100 miljonit aastat pärast Suurt Pauku, millest sai alguse meie universum. Galaktikate ja tähtede moodustumise protsess jätkus järk-järgult, kuni suurem osa vesinikust ja heeliumist liideti uute päikestega.

Uurimist ootavad saladused

On palju küsimusi, millele võiks vastata algsete protsesside uurimine. Näiteks millal ja kuidas tekkisid peaaegu kõigi suurte klastrite südametes nähtud koletu suured mustad augud? Tänapäeval on teada, et Linnuteel on must auk, mille kaal on ligikaudu 4 miljonit meie Päikese massi, ning mõned universumi iidsed galaktikad sisaldavad musti auke, mille suurust on üldiselt raske ette kujutada. Suurim on haridus ULAS J1120+0641 süsteemis. Selle musta augu kaal on 2 miljardit korda suurem kui meie tähe mass. See galaktika tekkis alles 770 miljonit aastat pärast Suurt Pauku.

See on peamine mõistatus: tänapäevaste ideede kohaselt poleks sellistel massiivsetel moodustistel lihtsalt olnud aega tekkida. Kuidas nad siis tekkisid? Mis on nende mustade aukude "seemned"?

Tume aine

Lõpuks tumeaine, millest paljude teadlaste sõnul moodustab 80% kosmosest ehk Universumist ikkagi "tume hobune". Me ei tea siiani, mis on tumeaine olemus. Eelkõige tekitab palju küsimusi selle struktuur ja nende elementaarosakeste koosmõju, millest see salapärane aine koosneb. Täna eeldame, et selle koostisosad praktiliselt ei interakteeru, samas kui mõnede galaktikate vaatlustulemused on selle väitega vastuolus.

Tähtede päritolu probleemist

Teine probleem on küsimus, millised olid esimesed tähed, millest tekkis täheuniversum. Uskumatu kuumuse ja tohutu rõhu tingimustes nende päikeste tuumades muudeti suhteliselt lihtsad elemendid, nagu vesinik ja heelium, eelkõige süsinikuks, millel meie elu põhineb. Teadlased usuvad nüüd, et esimesed tähed olid Päikesest mitu korda suuremad. Võib-olla elasid nad vaid paarsada miljonit aastat või isegi vähem (tõenäoliselt tekkisid esimesed mustad augud).

Kuid mõned "vanaajalised" võivad kaasaegses ruumis eksisteerida. Need pidid olema raskete elementide poolest väga kehvad. Võib-olla võivad mõned neist moodustistest olla endiselt Linnutee oreoolis "peidus". See mõistatus pole ikka veel lahtine. Selliseid juhtumeid tuleb iga kord kohata, vastates küsimusele: "Mis on siis universum?" Esimeste päevade uurimiseks pärast selle tekkimist on äärmiselt oluline otsida kõige varasemaid tähti ja galaktikaid. Kõige iidsemad on loomulikult need objektid, mis asuvad valgushorisondi päris serval. Ainus probleem on selles, et nendesse kohtadesse pääsevad ainult kõige võimsamad ja keerukamad teleskoobid.

Teadlased panevad suuri lootusi James Webbi kosmoseteleskoobile. See tööriist on loodud selleks, et anda teadlastele kõige väärtuslikumat teavet esimese põlvkonna galaktikate kohta, mis tekkisid vahetult pärast Suurt Pauku. Vastuvõetava kvaliteediga pilte nendest objektidest praktiliselt pole, nii et suured avastused ootavad veel ees.

Hämmastav "valgus"

Kõik galaktikad levitavad valgust. Mõned moodustised säravad tugevalt, mõned erinevad mõõduka "valgustuse" poolest. Kuid seal on universumi eredaim galaktika, mille intensiivsus on erinev millestki muust. Tema nimi on WISE J224607.57-052635.0. See “pirn” asub Päikesesüsteemist lausa 12,5 miljardi valgusaasta kaugusel ja paistab korraga nagu 300 triljonit päikest. Pange tähele, et tänapäeval on selliseid moodustisi umbes 20 ja ei tohiks unustada mõistet "valgushorisont".

Lihtsamalt öeldes näeme meie asukohast ainult objekte, mis tekkisid umbes 13 miljardit aastat tagasi. Kauged piirkonnad on meie teleskoopide pilgule kättesaamatud lihtsalt seetõttu, et sealt tuleval valgusel ei olnud lihtsalt aega jõuda. Seega peab neis osades midagi sarnast olema. See on universumi heledaim galaktika (täpsemalt selle nähtavas osas).

Universum! Ellujäämiskursus [Mustade aukude seas. aja paradoksid, kvantmääramatus] Dave Goldberg

II. Kuidas näeb välja universumi serv?

Tentaculus VII-st rääkimine sunnib meid olulistele mõtisklustele. Kui meil oleks nii võimsad teleskoobid, et näeksime neis doktor Kalatšiku koduplaneeti, ei näeks me mitte seda, mis seal praegu toimub, vaid seda, mis oli umbes miljard aastat tagasi. Ja kui me vaataksime mõnda teist, veelgi kaugemat galaktikat, vaataksime veelgi kaugemasse minevikku. Nii uurivad teadlased universumi algusjärgus – nad vaatavad, mis toimub väga kaugetes galaktikates.

Kõige kaugematest galaktikatest kaugemale on aga piir, millest kaugemale me vaadata ei saa. Maal nimetame seda piiri horisondiks, kuid täpselt sama horisont eksisteerib ka universumis tervikuna. Me ei näe horisondist kaugemale, sest valgus liigub ühtlase kiirusega. Ja kuna universum eksisteerib suhteliselt hiljuti, vaid umbes 13,7 miljardit aastat, pole kõik, mis asub kaugemal kui 13,7 miljardit valgusaastat, mõnda aega meie silmadele kättesaadav.

Ja kust see "universumi alguse" kuupäev tegelikult tuli? Alustame lõpust. Kui kõik universumi galaktikad liiguvad üksteisest eemale, siis minevikus pidi olema hetk, mil nad (või vähemalt neid moodustavad aatomid) istusid üksteisele pähe. Seda "sündmust" nimetame Suureks Pauguks, mis tekitas suuri väärarusaamu, segadust ja järgmise peatüki kirjutamist.

Võime hinnata, millal Suur Pauk toimus, kui mäletame, et kiirus on vahemaa ja aja suhe. Eeldades (eksitult, nagu selgub, aga esialgu selline viga meile sobib), et Tentaculuse asukohaga galaktika taandumise kiirus on olnud aegade algusest konstantne, saame Universumi kiiruse arvutada kasutades lihtsad magomatemaatilised arvutused. Mõelge vaid: mida kaugemal galaktika meist täna on, seda vanem on meie universum, sest kõik jookseb üksteise eest meile teadaoleva kiirusega. Asendage selles lihtsas lineaarses võrrandis muutujad, mis kehtivad meie universumi kohta, ja hinnake, et universumi vanus on umbes 13,8 miljardit aastat: vaata, tulemus on peaaegu sama, kui teeksite kõik arvutused täpselt ja vajalike parandustega .

Kui meil oleks piisavalt võimas teleskoop, kas me näeksime oma silmaga universumi algust? Peaaegu, aga mitte päris. Praegune kauguse rekordiomanik, objekt hüüdnimega A 1689-zD1, on meist nii kaugel, et selle Hubble'i kosmoseteleskoobis nähtav kujutis pärineb ajast, mil universum oli vaid 700 miljonit aastat vana (umbes 5). ? % tema praegusest vanusest), kui tema suurus oli väiksem kui / 8 tema praegusest vanusest.

Veelgi hullem, A 1689-zD1 eemaldub meist umbes 8-kordse valguse kiirusega. (Ootame, kuni keerate raamatu tagasi 1. peatüki juurde, kus me selgelt ja ühemõtteliselt väitsime, et see on võimatu.) Mõistatus laheneb hetkega, kui mäletame, et universum laieneb, mitte galaktika liigub. Galaktika seisab paigal.

Kas sa ikka arvad, et me petame? Üldse mitte. Erirelatiivsusteooria ei ütle, et objektid ei saaks üksteisest valguse kiirusest kiiremini eemalduda. Ta ütleb, et kui ma saadan taevasse Bat-Signali, ei suuda Batman temast Batplane'is mööduda, ükskõik kui punnis ta ka poleks. Üldisemas mõttes tähendab see, et ükski teave (nagu osake või signaal) ei saa liikuda valgusest kiiremini. See on täiesti tõsi, isegi kui universum paisub väga kiiresti. Me ei saa kasutada universumi paisumist valguskiire ületamiseks.

Tegelikult saame vaadata veelgi kaugemale minevikku kui A 1689-zD1, kuid selleks on vaja raadioid. Võime heita pilgu ajale, mil universum oli vaid 380 000 aastat vana ja koosnes ainult vesiniku, heeliumi ja ülikõrge energiaga kiirguse kihavast segust.

Siis on kõik udus – sõna otseses mõttes. Kuna universum oli algstaadiumis mateeriat täis, on see sama, kui prooviksite piiluda oma naabri kardinate taha. Mis nende taga peitub, pole näha, kuid me teame, milline Universum praegu välja näeb ja kuidas see igal ajahetkel välja nägi oma varasest staadiumist tänapäevani, nii et võime aimata, mis on selle kosmilise eesriide taga. See paneb sind tahtma tema selja taha vaadata, kas pole?

Seega, kuigi me ei saa vaadata silmapiiri taha, näeme piisavalt, et riigi kulul enda ja teiste uudishimu rahuldada. Kõige ilusam on see, et mida kauem me ootame, seda vanemaks muutub Universum ja mida kaugemale horisont tagasi liigub. Teisisõnu on Universumi kaugemad nurgad, mille valgus jõuab meieni alles nüüd.

Ja mis on horisondi taga? Keegi ei tea, aga me võime teha haritud oletusi. Pidage meeles, et Kopernik ja tema järgijad tegid meile selgeks: "Kui te kuhugi lähete, jõuate ikkagi kuhugi", nii et võime eeldada, et horisondi taga näeb universum välja paljuski samasugune kui siin. Muidugi on ka teisi galaktikaid, kuid neid on umbes sama palju kui meie ümber ja nad näevad välja umbes samasugused kui meie naabrid. Kuid see pole tingimata tõsi. Teeme selle oletuse, sest meil pole põhjust teisiti arvata.