În partea noastră a universului, inflația a ajuns într-adevăr la sfârșit. Dar trei întrebări la care nu știm răspunsurile au un impact uriaș asupra dimensiunii reale a universului și dacă este infinit:

1. Cât de mare este zona post-inflație a universului care a dat naștere Big Bang-ului nostru?
2. Este corectă ideea inflației eterne, conform căreia Universul se extinde la infinit, cel puțin în unele regiuni?
3. Cât timp a durat inflația până să se oprească și să creeze un Big Bang fierbinte?

Este posibil ca partea din Univers în care a avut loc inflația să crească la o dimensiune nu mult mai mare decât ceea ce putem observa. Este posibil ca în orice moment să existe dovezi ale unui „margine” în care inflația sa încheiat. Dar este, de asemenea, posibil ca universul să fie de un googol ori mai mare decât observabil. Fără a răspunde la aceste întrebări, nu vom primi un răspuns la cea principală.

Numărul imens de regiuni separate în care a avut loc Big Bang-ul este împărțit de spațiu, crescând constant ca urmare a inflației eterne. Dar nu avem idee cum să testăm, să măsurăm sau să accesăm ceea ce se află dincolo de universul nostru observabil.

Dincolo de ceea ce putem vedea, probabil că există mai mult un univers la fel ca al nostru, cu aceleași legi ale fizicii, aceleași structuri cosmice și aceleași șanse pentru viață complexă.

De asemenea, „bula” în care s-a încheiat inflația trebuie să aibă o dimensiune finită, având în vedere că un număr exponențial de mare de astfel de bule sunt conținute într-un spațiu-timp mai mare, în expansiune.

Dar chiar dacă întregul univers, sau Multivers, ar putea fi incredibil de mare, s-ar putea să nu fie infinit. De fapt, cu excepția cazului în care inflația a continuat la infinit, sau universul s-a născut infinit de mare, trebuie să fie finit.

Indiferent cât de mare este partea din Univers pe care o observăm, indiferent cât de departe putem privi, toate acestea sunt doar o mică parte din ceea ce ar trebui să existe acolo, dincolo.

Cea mai mare problemă este că nu avem suficiente informații pentru a răspunde definitiv la întrebare. Știm doar cum să accesăm informațiile disponibile în universul nostru observabil: acele 46 de miliarde de ani lumină în toate direcțiile.

Răspunsul la cea mai mare întrebare, despre caracterul finit sau infinit al universului, poate fi ascuns în universul însuși, dar nu putem cunoaște o parte suficient de mare pentru a ști cu siguranță. Și până când ne dăm seama sau vom veni cu o schemă inteligentă pentru a depăși granițele fizicii, nu vom rămâne decât cu probabilități.

> Structura Universului

Studiați schema structurile universului: scări ale spațiului, harta Universului, superclustere, clustere, grupuri de galaxii, galaxii, stele, Marele Zid al lui Sloane.

Trăim în spațiu infinit, așa că este întotdeauna interesant să știm cum arată structura și scara universului. Structura universală globală este golurile și fibrele care pot fi împărțite în grupuri, grupuri galactice și, în final, ele însele. Dacă micșorăm din nou, atunci luăm în considerare și (Soarele este unul dintre ele).

Dacă înțelegeți cum arată această ierarhie, puteți înțelege mai bine ce rol joacă fiecare element numit în structura universului. De exemplu, dacă pătrundem și mai departe, vom observa că moleculele sunt împărțite în atomi, iar cele în electroni, protoni și neutroni. Ultimele două se transformă, de asemenea, în quarci.

Dar acestea sunt obiecte mici. Și cum rămâne cu cei uriași? Ce sunt superclusterele, golurile și filamentele? Să trecem de la mic la mare. Mai jos puteți vedea cum arată harta Universului la scară (fire, fibre și goluri ale spațiului sunt clar vizibile aici).

Există galaxii individuale, dar majoritatea preferă să fie în grupuri. De obicei, acestea sunt 50 de galaxii, care ocupă 6 milioane de ani lumină în diametru. Grupul Calea Lactee conține peste 40 de galaxii.

Clusterele sunt regiuni cu 50-1000 de galaxii, atingând dimensiuni de 2-10 megaparsecs (diametru). Este interesant de observat că vitezele lor sunt incredibil de mari, ceea ce înseamnă că trebuie să învingă gravitația. Dar încă rămân împreună.

Discuțiile despre materia întunecată apar în stadiul de luare în considerare a clusterelor galactice. Se crede că creează forța care nu permite galaxiilor să se împrăștie în direcții diferite.

Uneori, grupurile se unesc pentru a forma un supercluster. Acestea sunt una dintre cele mai mari structuri din univers. Cel mai mare este Marele Zid din Sloane, care se întinde pe o lungime de 500 de milioane de ani lumină, o lățime de 200 de milioane de ani lumină și o grosime de 15 milioane de ani lumină.

Dispozitivele moderne nu sunt încă suficient de puternice pentru a mări imaginile. Acum putem lua în considerare două componente. Structuri filamentoase - constau din galaxii izolate, grupuri, clustere și superclustere. Și, de asemenea, goluri - bule uriașe goale. Urmăriți videoclipuri interesante pentru a afla mai multe despre structura universului și proprietățile elementelor sale.

Formarea ierarhică a galaxiilor din Univers

Astrofizicianul Olga Silchenko despre proprietățile materiei întunecate, materiei din Universul timpuriu și fundalul relicvelor:

Materia și antimateria în univers

izik Valery Rubakov despre Universul timpuriu, stabilitatea materiei și sarcina barionică:

Tribul Boshongo din Africa centrală crede că din cele mai vechi timpuri a existat doar întuneric, apă și marele zeu Bumba. Într-o zi, Bumbu a fost atât de bolnav încât a vărsat. Și așa a apărut soarele. A secat o parte din marele Ocean, eliberând pământul închis sub apele sale. În cele din urmă, Bumba a vărsat luna, stelele și apoi s-au născut niște animale. Primul a fost un leopard, urmat de un crocodil, o broasca testoasa si, in final, un barbat. Astăzi vom vorbi despre ce este Universul în viziunea modernă.

Descifrarea conceptului

Universul este un spațiu grandios, insondabil, plin de quasari, pulsari, găuri negre, galaxii și materie. Toate aceste componente sunt în interacțiune constantă și formează universul nostru în forma în care ne imaginăm. Adesea, stelele din univers nu sunt singure, ci în compoziția unor clustere grandioase. Unele dintre ele pot conține sute sau chiar mii de astfel de obiecte. Astronomii spun că grupurile mici și mijlocii ("frog spawn") s-au format destul de recent. Dar formațiunile sferice sunt străvechi și foarte străvechi, încă „amintindu-și” cosmosul primar. Universul conține multe astfel de formațiuni.

Informații generale despre structură

Stelele și planetele formează galaxii. Contrar credinței populare, sistemele galaxiilor sunt extrem de mobile și se mișcă prin spațiu aproape tot timpul. Stelele sunt, de asemenea, o cantitate variabilă. Se nasc și mor, transformându-se în pulsari și găuri negre. Soarele nostru este o stea „medie”. Astfel de oameni trăiesc (după standardele Universului) foarte puțin, nu mai mult de 10-15 miliarde de ani. Desigur, în Univers există miliarde de corpuri de iluminat, în parametrii lor asemănătoare cu soarele nostru și tot atâtea sisteme asemănătoare cu Solarul. În special, Nebuloasa Andromeda este situată în apropierea noastră.

Asta este universul. Dar totul este departe de a fi atât de simplu, deoarece există un număr grandios de secrete și contradicții, ale căror răspunsuri nu sunt încă disponibile.

Câteva probleme și contradicții ale teoriilor

Miturile popoarelor antice despre crearea tuturor lucrurilor, ca multe altele înainte și după ele, încearcă să răspundă la întrebări care ne interesează pe toți. De ce suntem aici, de unde au venit planetele universului? De unde am venit? Desigur, începem să obținem răspunsuri mai mult sau mai puțin inteligibile abia acum, când tehnologiile noastre au făcut ceva progrese. Cu toate acestea, de-a lungul istoriei omului, au existat adesea acei reprezentanți ai tribului uman care au rezistat ideii că universul a avut un început.

Aristotel și Kant

De exemplu, Aristotel, cel mai faimos dintre filozofii greci, credea că „originea universului” este un termen greșit, deoarece a existat întotdeauna. Ceva etern este mai perfect decât ceva creat. Motivația pentru a crede în eternitatea universului a fost simplă: Aristotel nu era dispus să recunoască existența unui fel de zeitate care ar putea să o creeze. Desigur, oponenții săi în disputele polemice tocmai au citat exemplul creării Universului ca dovadă a existenței unei minți superioare. Multă vreme, Kant a fost bântuit de o întrebare: „Ce s-a întâmplat înainte de apariția Universului?” El a simțit că toate teoriile care existau în acel moment aveau multe contradicții logice. Omul de știință a dezvoltat așa-numita antiteză, care este încă folosită de unele modele ale universului. Iată pozițiile ei:

• Dacă universul a avut un început, atunci de ce a așteptat o veșnicie înainte de a începe?
• Dacă universul este etern, de ce are timp deloc; de ce trebuie să măsori eternitatea?

Desigur, pentru timpul său, a pus mai mult decât întrebările potrivite. Dar astăzi sunt oarecum învechite, dar unii oameni de știință, din păcate, continuă să se lase ghidat de ei în cercetările lor. Teoria lui Einstein, care face lumină asupra structurii Universului, a pus capăt aruncării lui Kant (mai precis, a succesorilor săi). De ce este atât de șocant pentru comunitatea științifică?

punctul de vedere al lui Einstein

În teoria sa a relativității, spațiul și timpul nu mai erau absolute, legate de un anumit punct de referință. El a sugerat că sunt capabili de dezvoltare dinamică, care este determinată de energia din univers. Timpul lui Einstein este atât de nedefinit încât nu este nevoie în mod special de a-l defini. Ar fi ca și cum ai afla direcția spre sud de Polul Sud. Destul de inutil. Orice așa-numit „început” al universului ar fi artificial în sensul că s-ar putea încerca să raționeze despre vremurile „anterioare”. Mai simplu spus, aceasta nu este atât o problemă fizică, cât una profund filozofică. Astăzi, cele mai bune minți ale omenirii sunt angajate în soluția sa, care se gândesc neobosit la formarea obiectelor primare în spațiul cosmic.

Abordarea pozitivistă este cea mai comună astăzi. Pur și simplu, înțelegem însăși structura Universului așa cum ne putem imagina. Nimeni nu va putea întreba dacă modelul folosit este adevărat, dacă există alte opțiuni. Poate fi considerată reușită dacă este suficient de elegantă și include organic toate observațiile acumulate. Din păcate, interpretăm (cel mai probabil) greșit unele fapte folosind modele matematice create artificial, ceea ce duce în continuare la o denaturare a faptelor despre lumea din jurul nostru. Gândindu-ne la ce este universul, pierdem din vedere milioane de fapte care pur și simplu nu au fost încă descoperite.

Informații moderne despre originea universului

„Evul Mediu al Universului” este epoca întunericului care a existat înainte de apariția primelor stele și galaxii.

În acele vremuri misterioase s-au format primele elemente grele din care am fost creați noi și întreaga lume din jurul nostru. Acum, cercetătorii dezvoltă modele primare ale universului și metode de studiere a fenomenelor care au avut loc în acel moment. Astronomii moderni spun că universul are aproximativ 13,7 miliarde de ani. Înainte de a începe universul, cosmosul era atât de fierbinte încât toți atomii existenți au fost împărțiți în nuclee încărcate pozitiv și electroni încărcați negativ. Acești ioni au blocat toată lumina, împiedicând-o să se răspândească. Domnea întunericul, al cărui capăt și marginea nu erau.

prima lumina

La aproximativ 400.000 de ani după Big Bang, spațiul s-a răcit suficient pentru ca particulele disparate să se combine în atomi, formând planetele Universului și... prima lumină din spațiu, ale cărei ecouri sunt încă cunoscute ca „orizontul luminii”. ". Ce sa întâmplat înainte de Big Bang, încă nu știm. Poate că a existat un alt univers atunci. Poate că nu a fost nimic. Marele Nimic... Mulți filozofi și astrofizicieni insistă asupra acestei variante.

Modelele actuale sugerează că primele galaxii din univers au început să se formeze la aproximativ 100 de milioane de ani după Big Bang, dând naștere universului nostru. Procesul de formare a galaxiilor și a stelelor a continuat treptat până când cea mai mare parte a hidrogenului și heliului a fost încorporată în noii sori.

Secrete care așteaptă să fie explorate

Există multe întrebări la care un studiu al proceselor originale ar putea ajuta să răspundă. De exemplu, când și cum au apărut găurile negre monstruos de mari, văzute în inimile tuturor grupurilor mari? Astăzi se știe că Calea Lactee are o gaură neagră, a cărei greutate este de aproximativ 4 milioane de mase din Soarele nostru, iar unele galaxii antice ale Universului conțin găuri negre, a căror dimensiune este în general dificil de imaginat. Cel mai mare este educația în sistemul ULAS J1120+0641. Gaura sa neagră are o greutate de 2 miliarde de ori masa stelei noastre. Această galaxie a apărut la numai 770 de milioane de ani după Big Bang.

Acesta este misterul principal: conform ideilor moderne, astfel de formațiuni masive pur și simplu nu ar fi avut timp să apară. Deci cum s-au format? Care sunt „semințele” acestor găuri negre?

Materie întunecată

În sfârșit, materia întunecată, din care, conform multor cercetători, 80% din cosmos, Universul, este încă un „cal întunecat”. Încă nu știm care este natura materiei întunecate. În special, structura sa și interacțiunea acelor particule elementare care alcătuiesc această substanță misterioasă ridică multe întrebări. Astăzi presupunem că părțile sale constitutive practic nu interacționează între ele, în timp ce rezultatele observațiilor unor galaxii contrazic această teză.

Despre problema originii stelelor

O altă problemă este întrebarea cum au fost primele stele, din care s-a format universul stelar. În condiții de căldură incredibilă și presiune enormă în nucleele acestor sori, elemente relativ simple precum hidrogenul și heliul au fost transformate, în special, în carbon, pe care se bazează viața noastră. Oamenii de știință cred acum că primele stele au fost de multe ori mai mari decât soarele. Poate că au trăit doar câteva sute de milioane de ani, sau chiar mai puțin (probabil așa s-au format primele găuri negre).

Cu toate acestea, unii dintre „vechii” ar putea exista foarte bine în spațiul modern. Trebuie să fi fost foarte săraci în ceea ce privește elementele grele. Poate că unele dintre aceste formațiuni s-ar putea încă „ascunde” în haloul Căii Lactee. Acest mister încă nu este deschis. Trebuie să întâlniți astfel de incidente de fiecare dată, răspunzând la întrebarea: „Deci, ce este Universul?” Pentru a studia primele zile după apariția sa, este extrem de important să căutați cele mai timpurii stele și galaxii. Desigur, cele mai vechi sunt probabil acele obiecte care sunt situate chiar la marginea orizontului luminos. Singura problemă este că doar cele mai puternice și sofisticate telescoape pot ajunge în acele locuri.

Cercetătorii pun mari speranțe în telescopul spațial James Webb. Acest instrument este conceput pentru a oferi oamenilor de știință cele mai valoroase informații despre prima generație de galaxii care s-au format imediat după Big Bang. Practic nu există imagini ale acestor obiecte la o calitate acceptabilă, așa că încă mai sunt mari descoperiri.

„Lumină” uimitoare

Toate galaxiile răspândesc lumină. Unele formațiuni strălucesc puternic, unele diferă prin „iluminare” moderată. Dar există cea mai strălucitoare galaxie din univers, a cărei intensitate este diferită de orice altceva. Numele ei este WISE J224607.57-052635.0. Acest „bec” este situat la o distanță de până la 12,5 miliarde de ani lumină de sistemul solar și strălucește ca 300 de trilioane de sori simultan. Rețineți că astăzi există aproximativ 20 de astfel de formațiuni și nu ar trebui să uităm de conceptul de „orizont de lumină”.

Mai simplu spus, de unde ne aflăm, vedem doar obiecte care s-au format acum aproximativ 13 miliarde de ani. Regiunile îndepărtate sunt inaccesibile privirii telescoapelor noastre pur și simplu pentru că lumina de acolo pur și simplu nu a avut timp să ajungă. Deci trebuie să fie ceva asemănător în acele părți. Aceasta este cea mai strălucitoare galaxie din Univers (mai precis, în partea ei vizibilă).

Univers! Curs de supraviețuire [Printre găurile negre. paradoxuri temporale, incertitudine cuantică] Dave Goldberg

II. Cum arată marginea universului?

A vorbi despre Tentaculus VII ne îndeamnă la reflecții importante. Dacă am avea telescoape atât de puternice încât am putea vedea planeta natală a Dr. Kalachik în ele, am vedea nu ce se întâmplă acolo astăzi, ci ce a fost acum aproximativ un miliard de ani. Și dacă ne-am uita la o altă galaxie și mai îndepărtată, ne-am uita într-un trecut și mai îndepărtat. Așa studiază oamenii de știință etapele incipiente ale universului - se uită la ceea ce se întâmplă în galaxii foarte îndepărtate.

Cu toate acestea, dincolo de cele mai îndepărtate galaxii există o limită dincolo de care nu putem privi. Pe Pământ, numim această limită orizont, dar exact același orizont există în univers în ansamblu. Nu putem vedea dincolo de orizont, deoarece lumina se deplasează cu o viteză constantă. Și din moment ce universul există relativ recent, doar aproximativ 13,7 miliarde de ani, tot ceea ce este situat mai departe de 13,7 miliarde de ani lumină nu va mai fi disponibil pentru ochilor noștri pentru o perioadă de timp.

Și de unde, de fapt, această dată a „începutului universului”? Să începem de la sfârșit. Dacă toate galaxiile din univers se îndepărtează unele de altele, atunci trebuie să fi existat un moment în trecut când ele (sau cel puțin atomii care le alcătuiesc) s-au așezat una pe capul celuilalt. Acest „eveniment” îl numim Big Bang, care a provocat concepții greșite majore, confuzie și scrierea următorului capitol.

Putem estima când a avut loc Big Bang-ul dacă ne amintim că viteza este raportul dintre distanță și timp. Presupunând (în mod eronat, după cum se pare, dar deocamdată o astfel de eroare ni se potrivește) că rata de retragere a galaxiei în care se află Tentaculus a fost constantă de la începutul timpului, putem calcula viteza Universului folosind calcule magomatematice simple. Gândiți-vă doar: cu cât o galaxie este mai departe de noi astăzi, cu atât universul nostru este mai vechi, deoarece totul fuge unul de celălalt în ritmul pe care îl cunoaștem. Înlocuiți în această ecuație liniară simplă variabilele care sunt valabile pentru universul nostru și estimați că vârsta universului este de aproximativ 13,8 miliarde de ani: uite, rezultatul este aproape același ca și cum ai fi făcut toate calculele exact și cu corecțiile necesare. .

Dacă am avea un telescop suficient de puternic, am fi capabili să vedem începutul universului cu proprii noștri ochi? Aproape, dar nu chiar. Actualul deținător al recordului pentru distanță, un obiect poreclit A 1689-zD1, se află la o asemenea distanță de noi, încât imaginea sa, vizibilă în Telescopul Spațial Hubble, datează din vremea când Universul avea doar 700 de milioane de ani (aproximativ 5 ani). ? % din vârsta ei actuală) când dimensiunea ei era mai mică de / 8 din vârsta ei actuală.

Și mai rău, A 1689-zD1 se îndepărtează de noi cu o viteză de aproximativ 8 ori mai mare decât viteza luminii. (Vom aștepta în timp ce întoarceți cartea înapoi la capitolul 1, unde am afirmat clar și fără echivoc că acest lucru este imposibil.) Enigma este rezolvată instantaneu dacă ne amintim că universul este cel care se extinde, nu galaxia care se mișcă. Galaxia stă nemișcată.

Inca crezi ca inselam? Deloc. Relativitatea specială nu spune că obiectele nu se pot îndepărta unele de altele mai repede decât viteza luminii. Ceea ce spune ea este că dacă trimit un Bat-Signal pe cer, Batman nu va putea să-l depășească în Batplane, oricât de umflat ar fi. Într-un sens mai general, aceasta înseamnă că nicio informație (cum ar fi o particulă sau un semnal) nu poate călători mai repede decât lumina. Acest lucru este absolut adevărat, chiar dacă universul se extinde foarte rapid. Nu putem folosi expansiunea universului pentru a depăși un fascicul de lumină.

De fapt, suntem capabili să privim și mai departe în trecut decât A 1689-zD1, dar pentru asta avem nevoie de radiouri. Putem vedea o perioadă în care universul avea doar 380.000 de ani și nu consta decât dintr-un amestec fierbinte de hidrogen, heliu și radiații cu o energie extrem de ridicată.

Apoi totul este în ceață - la propriu. Deoarece universul a fost plin de materie în stadiile sale incipiente, este ca și cum ai încerca să te uiți în spatele perdelelor vecinului tău. Ceea ce se află în spatele lor nu este vizibil, dar știm cum arată Universul acum și cum arăta în fiecare moment din timp, de la primele sale stadii până în prezent, așa că putem ghici ce se află în spatele acestei perdele cosmice. Te face să te uiți în spatele ei, nu-i așa?

Deci, deși nu putem privi dincolo de orizont, vedem suficient pentru a ne satisface curiozitatea proprie și a celorlalți în detrimentul statului. Cel mai frumos lucru este că cu cât așteptăm mai mult, cu atât Universul devine mai în vârstă și orizontul se îndepărtează mai înapoi. Cu alte cuvinte, există colțuri îndepărtate ale Universului, a căror lumină ajunge la noi abia acum.

Și ce este dincolo de orizont? Nimeni nu știe, dar suntem liberi să facem presupuneri educate. Amintiți-vă că Copernic și adepții săi ne-au spus clar: „Când mergi undeva, tot ajungi undeva”, așa că putem presupune că dincolo de orizont universul arată aproape la fel ca aici. Desigur, vor mai exista și alte galaxii, dar vor fi aproximativ același număr de ele ca în jurul nostru și vor arăta aproximativ la fel ca vecinii noștri. Dar acest lucru nu este neapărat adevărat. Facem această presupunere pentru că nu avem de ce să gândim altfel.