V našej časti vesmíru inflácia skutočne skončila. Ale tri otázky, na ktoré nepoznáme odpovede, majú obrovský vplyv na skutočnú veľkosť vesmíru a na to, či je nekonečný:

1. Aká veľká je post-inflačná škvrna vesmíru, ktorá viedla k nášmu Veľkému tresku?
2. Je myšlienka večnej inflácie, podľa ktorej sa vesmír nekonečne rozširuje, správna, aspoň v niektorých regiónoch?
3. Ako dlho trvala inflácia, kým sa zastavila a vytvorila horúci Veľký tresk?

Je možné, že časť vesmíru, kde prebiehala inflácia, by mohla narásť do veľkosti nie oveľa väčšej, než akú môžeme pozorovať. Je možné, že kedykoľvek sa objavia dôkazy o „hrane“, kde inflácia skončila. Ale je tiež možné, že vesmír je googol krát väčší ako pozorovateľné. Bez zodpovedania týchto otázok nedostaneme odpoveď na tú hlavnú.

Obrovský počet samostatných oblastí, v ktorých došlo k Veľkému tresku, je rozdelený priestorom, ktorý neustále rastie v dôsledku večnej inflácie. Nemáme však potuchy, ako testovať, merať alebo pristupovať k tomu, čo leží mimo nášho pozorovateľného vesmíru.

Okrem toho, čo môžeme vidieť, existuje pravdepodobne viac vesmíru, ako je ten náš, s rovnakými fyzikálnymi zákonmi, rovnakými kozmickými štruktúrami a rovnakými šancami na komplexný život.

Taktiež „bublina“, v ktorej inflácia skončila, musí mať konečnú veľkosť, vzhľadom na to, že exponenciálne veľké množstvo takýchto bublín je obsiahnutých vo väčšom, rozpínajúcom sa časopriestore.

Ale aj keby celý tento vesmír alebo Multivesmír mohol byť neuveriteľne veľký, nemusí byť nekonečný. V skutočnosti, pokiaľ inflácia nepokračovala donekonečna alebo sa vesmír nezrodil nekonečne veľký, musí byť konečný.

Bez ohľadu na to, akú veľkú časť vesmíru pozorujeme, bez ohľadu na to, ako ďaleko sa môžeme pozrieť, toto všetko je len malý zlomok toho, čo by tam malo existovať.

Najväčším problémom je, že nemáme dostatok informácií, aby sme na otázku definitívne odpovedali. Vieme, ako sa dostať k informáciám dostupným vo vnútri nášho pozorovateľného vesmíru: tých 46 miliárd svetelných rokov vo všetkých smeroch.

Odpoveď na najväčšiu otázku, o konečnosti alebo nekonečnosti vesmíru, môže byť ukrytá vo vesmíre samotnom, ale nemôžeme poznať dostatočne veľkú časť z neho, aby sme to vedeli s istotou. A kým na to prídeme, alebo nevymyslíme šikovnú schému, ako posunúť hranice fyziky, nezostane nám nič iné ako pravdepodobnosti.

> Štruktúra vesmíru

Preštudujte si schému štruktúry vesmíru: mierky vesmíru, mapa vesmíru, nadkopy, kopy, skupiny galaxií, galaxie, hviezdy, Sloaneov Veľký múr.

Žijeme v nekonečnom priestore, takže je vždy zaujímavé vedieť, ako vyzerá štruktúra a mierka vesmíru. Globálnou univerzálnou štruktúrou sú dutiny a vlákna, ktoré možno rozdeliť na zhluky, galaktické skupiny a nakoniec samy seba. Ak znova oddialime, zvážte a (slnko je jedným z nich).

Ak pochopíte, ako táto hierarchia vyzerá, môžete lepšie pochopiť, akú úlohu zohráva každý pomenovaný prvok v štruktúre vesmíru. Napríklad, ak prenikneme ešte ďalej, všimneme si, že molekuly sa delia na atómy a tie na elektróny, protóny a neutróny. Posledné dva sa tiež transformujú na kvarky.

Ale to sú drobnosti. A čo tie obrie? Čo sú to superklastre, dutiny a vlákna? Prejdime od malého k veľkému. Nižšie môžete vidieť, ako vyzerá mapa vesmíru v mierke (tu sú jasne viditeľné vlákna, vlákna a prázdne miesta).

Existujú jednotlivé galaxie, ale väčšina dáva prednosť tomu, aby boli v skupinách. Zvyčajne ide o 50 galaxií, ktoré zaberajú 6 miliónov svetelných rokov v priemere. Skupina Mliečna dráha obsahuje viac ako 40 galaxií.

Kopy sú oblasti s 50-1000 galaxiami dosahujúcimi veľkosti 2-10 megaparsekov (priemer). Je zaujímavé poznamenať, že ich rýchlosti sú neuveriteľne vysoké, čo znamená, že musia prekonať gravitáciu. Ale stále držia spolu.

Diskusie o temnej hmote sa objavujú vo fáze úvah o galaktických kopách. Predpokladá sa, že vytvára silu, ktorá nedovoľuje galaxiám rozptýliť sa v rôznych smeroch.

Niekedy sa skupiny spájajú a vytvárajú superklaster. Ide o jednu z najväčších štruktúr vo vesmíre. Najväčší je Veľký múr v Sloane, tiahne sa 500 miliónov svetelných rokov na dĺžku, 200 miliónov svetelných rokov na šírku a 15 miliónov svetelných rokov na hrúbku.

Moderné zariadenia stále nie sú dostatočne výkonné na zväčšenie obrázkov. Teraz môžeme zvážiť dve zložky. Vláknité štruktúry – pozostávajú z izolovaných galaxií, skupín, zhlukov a nadkopy. A tiež prázdnoty - obrovské prázdne bubliny. Pozrite si zaujímavé videá a dozviete sa viac o štruktúre vesmíru a vlastnostiach jeho prvkov.

Hierarchické formovanie galaxií vo vesmíre

Astrofyzička Olga Silchenko o vlastnostiach temnej hmoty, hmoty v ranom vesmíre a reliktnom pozadí:

Hmota a antihmota vo vesmíre

izik Valery Rubakov o ranom vesmíre, stabilite hmoty a baryónovom náboji:

Kmeň Boshongo v strednej Afrike verí, že odpradávna tu bola len tma, voda a veľký boh Bumba. Jedného dňa bolo Bumbu tak zle, že vracal. A tak sa objavilo slnko. Vysušila časť veľkého oceánu a uvoľnila pôdu uväznenú pod jeho vodami. Nakoniec Bumba vyzvracal mesiac, hviezdy a potom sa narodili nejaké zvieratá. Prvým bol leopard, nasledoval krokodíl, korytnačka a nakoniec muž. Dnes budeme hovoriť o tom, čo je vesmír v modernom pohľade.

Dešifrovanie konceptu

Vesmír je grandiózny, nevyspytateľný priestor plný kvazarov, pulzarov, čiernych dier, galaxií a hmoty. Všetky tieto zložky sú v neustálej interakcii a tvoria náš vesmír v podobe, v akej si ho predstavujeme. Hviezdy vo vesmíre často nie sú osamotené, ale sú v zložení grandióznych zhlukov. Niektoré z nich môžu obsahovať stovky alebo dokonca tisíce takýchto predmetov. Astronómovia tvrdia, že malé a stredne veľké zhluky („žaba poter“) sa vytvorili pomerne nedávno. Ale sférické útvary sú staré a veľmi staré, stále si "pamätajú" primárny vesmír. Vesmír obsahuje veľa takýchto útvarov.

Všeobecné informácie o štruktúre

Hviezdy a planéty tvoria galaxie. Na rozdiel od všeobecného presvedčenia sú galaxie extrémne mobilné a pohybujú sa vesmírom takmer stále. Hviezdy sú tiež variabilnou veličinou. Rodia sa a umierajú, menia sa na pulzary a čierne diery. Naše Slnko je „stredná“ hviezda. Takíto ľudia žijú (podľa štandardov vesmíru) veľmi málo, nie viac ako 10-15 miliárd rokov. Samozrejme, vo vesmíre sú miliardy svietidiel, ktoré svojimi parametrami pripomínajú naše slnko, a rovnaký počet systémov pripomínajúcich Slnko. Najmä hmlovina Andromeda sa nachádza neďaleko nás.

Taký je vesmír. Všetko však zďaleka nie je také jednoduché, pretože existuje veľké množstvo tajomstiev a rozporov, na ktoré zatiaľ nie sú k dispozícii odpovede.

Niektoré problémy a rozpory teórií

Mýty starých národov o stvorení všetkých vecí, podobne ako mnohé iné pred nimi a po nich, sa snažia odpovedať na otázky, ktoré nás všetkých zaujímajú. Prečo sme tu, odkiaľ sa vzali planéty vesmíru? Odkiaľ sme prišli? Samozrejme, viac-menej zrozumiteľné odpovede začíname dostávať až teraz, keď naše technológie dosiahli určitý pokrok. V dejinách človeka sa však často našli takí predstavitelia ľudského kmeňa, ktorí sa bránili myšlienke, že vesmír má vôbec počiatok.

Aristoteles a Kant

Napríklad Aristoteles, najslávnejší z gréckych filozofov, veril, že „pôvod vesmíru“ je nesprávny pojem, pretože vždy existoval. Niečo večné je dokonalejšie ako niečo stvorené. Motivácia viery vo večnosť vesmíru bola jednoduchá: Aristoteles nebol ochotný uznať existenciu nejakého božstva, ktoré by ho mohlo stvoriť. Samozrejme, jeho odporcovia v polemických sporoch uviedli práve príklad stvorenia Vesmíru ako dôkaz existencie vyššej mysle. Kanta dlho prenasledovala jedna otázka: „Čo sa stalo pred vznikom vesmíru? Cítil, že všetky teórie, ktoré v tom čase existovali, mali veľa logických protirečení. Vedec vyvinul takzvanú antitézu, ktorú dodnes používajú niektoré modely vesmíru. Tu sú jej pozície:

• Ak mal vesmír začiatok, prečo potom čakal celú večnosť, kým začal?
• Ak je vesmír večný, prečo má vôbec čas; prečo potrebuješ merať večnosť?

Samozrejme, na svoj čas kládol viac ako len správne otázky. Ale dnes sú už trochu zastarané, no niektorí vedci sa nimi, žiaľ, vo svojom výskume aj naďalej riadia. Einsteinova teória, ktorá osvetľuje štruktúru Vesmíru, ukončila hádzanie Kanta (presnejšie jeho nástupcov). Prečo je to pre vedeckú komunitu také šokujúce?

Einsteinov pohľad

V jeho teórii relativity už priestor a čas neboli absolútne, viazané na nejaký referenčný bod. Naznačil, že sú schopné dynamického rozvoja, ktorý je determinovaný energiou vo vesmíre. Einsteinov čas je taký neurčitý, že nie je potrebné ho definovať. Bolo by to ako zistiť smer na juh od južného pólu. Dosť nezmyselné. Akýkoľvek takzvaný „začiatok“ vesmíru by bol umelý v tom zmysle, že by sme sa mohli pokúsiť uvažovať o „skorších“ časoch. Jednoducho povedané, nejde ani tak o fyzický problém, ako skôr o hlboko filozofický problém. Dnes sa jeho riešením zaoberajú najlepšie mysle ľudstva, ktoré neúnavne premýšľajú o formovaní primárnych objektov vo vesmíre.

Pozitivistický prístup je dnes najrozšírenejší. Jednoducho povedané, chápeme samotnú štruktúru vesmíru tak, ako si ju dokážeme predstaviť. Nikto sa nebude môcť opýtať, či je použitý model pravdivý, či existujú aj iné možnosti. Možno ho považovať za úspešný, ak je dostatočne elegantný a organicky zahŕňa všetky nahromadené pozorovania. Žiaľ, niektoré fakty (s najväčšou pravdepodobnosťou) nesprávne interpretujeme pomocou umelo vytvorených matematických modelov, čo ďalej vedie k skresľovaniu faktov o svete okolo nás. Pri premýšľaní o tom, čo je vesmír, strácame zo zreteľa milióny faktov, ktoré jednoducho ešte neboli objavené.

Moderné informácie o vzniku vesmíru

„Stredovek vesmíru“ je éra temna, ktorá existovala pred objavením sa prvých hviezd a galaxií.

Práve v tých tajomných časoch sa sformovali prvé ťažké prvky, z ktorých sme boli stvorení my a celý svet okolo nás. Teraz výskumníci vyvíjajú primárne modely vesmíru a metódy na štúdium javov, ktoré sa v tom čase odohrali. Moderní astronómovia hovoria, že vesmír je starý asi 13,7 miliardy rokov. Pred vznikom vesmíru bol kozmos taký horúci, že všetky existujúce atómy boli rozdelené na kladne nabité jadrá a záporne nabité elektróny. Tieto ióny blokovali všetko svetlo a bránili jeho šíreniu. Vládla tma, ktorej koniec a okraj nebol.

prvé svetlo

Približne 400 000 rokov po Veľkom tresku sa priestor ochladil natoľko, že sa nesúrodé častice mohli spojiť do atómov, čím sa vytvorili planéty vesmíru a... prvé svetlo vo vesmíre, ktorého ozveny sú nám stále známe ako „svetelný horizont“. ". Čo sa stalo pred Veľkým treskom, stále nevieme. Možno vtedy existoval nejaký iný vesmír. Možno tam nič nebolo. Veľké nič... Mnoho filozofov a astrofyzikov trvá na tejto možnosti.

Súčasné modely naznačujú, že prvé galaxie vo vesmíre sa začali formovať asi 100 miliónov rokov po Veľkom tresku, čím vznikol náš vesmír. Proces formovania galaxií a hviezd postupne pokračoval, až kým sa väčšina vodíka a hélia nezačlenila do nových sĺnk.

Tajomstvá čakajúce na preskúmanie

Existuje mnoho otázok, na ktoré by mohla pomôcť odpovedať štúdia pôvodných procesov. Napríklad, kedy a ako vznikli obludne veľké čierne diery, ktoré možno vidieť v srdciach prakticky všetkých veľkých zhlukov? Dnes je známe, že Mliečna dráha má čiernu dieru, ktorej hmotnosť je približne 4 milióny hmotností nášho Slnka, a niektoré staroveké galaxie vesmíru obsahujú čierne diery, ktorých veľkosť je vo všeobecnosti ťažko predstaviteľná. Najväčším je vzdelávanie v systéme ULAS J1120+0641. Jeho čierna diera má hmotnosť 2 miliardy krát väčšiu ako hmotnosť našej hviezdy. Táto galaxia vznikla len 770 miliónov rokov po Veľkom tresku.

Toto je hlavné tajomstvo: podľa moderných predstáv by také masívne útvary jednoducho nemali čas vzniknúť. Ako teda vznikli? Aké sú „semená“ týchto čiernych dier?

Temná hmota

Napokon temná hmota, z ktorej je podľa mnohých výskumníkov 80 % kozmu, Vesmír, stále „temným koňom“. Stále nevieme, aká je povaha temnej hmoty. Najmä jeho štruktúra a vzájomné pôsobenie tých elementárnych častíc, ktoré tvoria túto záhadnú látku, vyvoláva množstvo otázok. Dnes predpokladáme, že jej jednotlivé časti spolu prakticky neinteragujú, pričom výsledky pozorovaní niektorých galaxií sú v rozpore s touto tézou.

O probléme pôvodu hviezd

Ďalším problémom je otázka, aké boli prvé hviezdy, z ktorých sa sformoval hviezdny vesmír. V podmienkach neuveriteľného tepla a obrovského tlaku v jadrách týchto sĺnk sa pomerne jednoduché prvky ako vodík a hélium premieňali najmä na uhlík, na ktorom je založený náš život. Vedci teraz veria, že úplne prvé hviezdy boli mnohokrát väčšie ako Slnko. Možno žili len pár stoviek miliónov rokov alebo ešte menej (takto pravdepodobne vznikli prvé čierne diery).

Niektorí zo „starobylcov“ však môžu existovať aj v modernom priestore. Museli byť veľmi chudobní, čo sa týka ťažkých prvkov. Možno sa niektoré z týchto útvarov stále „skrývajú“ v halo Mliečnej dráhy. Táto záhada stále nie je otvorená. S takýmito príhodami sa človek musí stretnúť zakaždým a odpovedať na otázku: „Čo je teda vesmír? Pre štúdium prvých dní po jeho výskyte je mimoriadne dôležité hľadať najskoršie hviezdy a galaxie. Prirodzene, najstaršie sú pravdepodobne tie objekty, ktoré sa nachádzajú na samom okraji svetelného horizontu. Jediným problémom je, že do týchto miest sa dostanú len tie najvýkonnejšie a najsofistikovanejšie teleskopy.

Výskumníci vkladajú veľké nádeje do vesmírneho teleskopu Jamesa Webba. Tento nástroj je navrhnutý tak, aby vedcom poskytol najcennejšie informácie o prvej generácii galaxií, ktoré vznikli bezprostredne po Veľkom tresku. Neexistujú prakticky žiadne obrázky týchto objektov v prijateľnej kvalite, takže veľké objavy sú ešte pred nami.

Úžasné "svetlo"

Všetky galaxie šíria svetlo. Niektoré útvary silno svietia, niektoré sa líšia miernym „osvetlením“. Existuje však najjasnejšia galaxia vo vesmíre, ktorej intenzita sa nepodobá ničomu inému. Jej meno je WISE J224607.57-052635.0. Táto „žiarovka“ sa nachádza vo vzdialenosti až 12,5 miliardy svetelných rokov od slnečnej sústavy a žiari ako 300 biliónov sĺnk naraz. Všimnite si, že dnes existuje asi 20 takýchto útvarov a nemalo by sa zabúdať na pojem „svetelný horizont“.

Jednoducho povedané, z miesta, kde sa nachádzame, vidíme len objekty, ktoré vznikli asi pred 13 miliardami rokov. Vzdialené oblasti sú neprístupné pre pohľad našich ďalekohľadov jednoducho preto, že svetlo odtiaľ jednoducho nestihlo doraziť. Takže v tých častiach musí byť niečo podobné. Toto je najjasnejšia galaxia vo vesmíre (presnejšie vo viditeľnej časti).

Vesmír! Kurz prežitia [Medzi čiernymi dierami. časové paradoxy, kvantová neistota] Dave Goldberg

II. Ako vyzerá okraj vesmíru?

Rozprávanie o Tentaculovi VII nás podnecuje k dôležitým úvahám. Ak by sme mali také výkonné teleskopy, že by sme v nich videli domovskú planétu doktora Kalachika, videli by sme nie to, čo sa tam deje dnes, ale to, čo bolo asi pred miliardou rokov. A keby sme sa pozreli do inej, ešte vzdialenejšej galaxie, pozreli by sme sa do ešte vzdialenejšej minulosti. Vedci tak skúmajú rané štádiá vesmíru – pozerajú sa na to, čo sa deje vo veľmi vzdialených galaxiách.

Za najvzdialenejšími galaxiami však existuje hranica, za ktorú sa nemôžeme pozerať. Na Zemi túto hranicu nazývame horizont, ale presne ten istý horizont existuje aj vo vesmíre ako celku. Nevidíme za horizont, pretože svetlo sa pohybuje konštantnou rýchlosťou. A keďže vesmír existuje relatívne nedávno, len nejakých 13,7 miliardy rokov, všetko, čo sa nachádza ďalej ako 13,7 miliardy svetelných rokov, nebude našim očiam ešte nejaký čas dostupné.

A odkiaľ vlastne pochádza tento dátum „začiatku vesmíru“? Začnime od konca. Ak sa všetky galaxie vo vesmíre od seba vzďaľujú, potom v minulosti musel byť moment, keď si (alebo aspoň atómy, ktoré ich tvoria) navzájom sadli na hlavu. Túto „udalosť“ nazývame Veľký tresk, ktorá spôsobila veľké mylné predstavy, zmätok a písanie ďalšej kapitoly.

Môžeme odhadnúť, kedy nastal Veľký tresk, ak si pamätáme, že rýchlosť je pomer vzdialenosti k času. Za predpokladu (omylne, ako sa ukazuje, ale zatiaľ nám takáto chyba vyhovuje), že rýchlosť vzďaľovania galaxie, v ktorej sa nachádza Tentaculus, je od počiatku vekov konštantná, môžeme rýchlosť vesmíru vypočítať pomocou jednoduché magomatematické výpočty. Len si pomyslite: čím ďalej je od nás galaxia, tým je náš vesmír starší, keďže všetko od seba uteká rýchlosťou, ktorú poznáme. Do tejto jednoduchej lineárnej rovnice dosaďte premenné, ktoré platia pre náš vesmír, a odhadnite, že vek vesmíru je približne 13,8 miliardy rokov: pozrite sa, výsledok je takmer rovnaký, ako keby ste všetky výpočty urobili presne a s potrebnými korekciami. .

Keby sme mali dostatočne výkonný ďalekohľad, dokázali by sme na vlastné oči vidieť začiatok vesmíru? Takmer, ale nie celkom. Aktuálny držiteľ rekordu vo vzdialenosti, objekt prezývaný A 1689-zD1, je od nás v takej vzdialenosti, že jeho obraz viditeľný v Hubbleovom vesmírnom teleskope pochádza z čias, keď mal vesmír len 700 miliónov rokov (asi 5 ? % jej súčasného veku), keď jej veľkosť bola menšia ako / 8 jej súčasného veku.

Ešte horšie je, že A 1689-zD1 sa od nás vzďaľuje približne 8-krát vyššou rýchlosťou ako svetlo. (Počkáme, kým prevrátite knihu späť ku kapitole 1, kde sme jasne a jednoznačne uviedli, že to nie je možné.) Hádanka je okamžite vyriešená, ak si spomenieme, že sa rozpína ​​vesmír, nie pohyb galaxie. Galaxia stojí na mieste.

Stále si myslíš, že podvádzame? Vôbec nie. Špeciálna relativita nehovorí, že objekty sa nemôžu od seba vzďaľovať rýchlejšie ako je rýchlosť svetla. Hovorí, že ak vyšlem do neba Bat-Signal, Batman ho nebude môcť predbehnúť na Batplane, bez ohľadu na to, aký je nafúkaný. Vo všeobecnejšom zmysle to znamená, že žiadna informácia (napríklad častica alebo signál) nemôže cestovať rýchlejšie ako svetlo. To je absolútna pravda, aj keď sa vesmír veľmi rýchlo rozpína. Nie sme schopní využiť expanziu vesmíru, aby sme predbehli lúč svetla.

V skutočnosti sme schopní nahliadnuť ešte ďalej do minulosti ako A 1689-zD1, ale na to potrebujeme vysielačky. Môžeme nahliadnuť do doby, keď mal vesmír len 380 000 rokov a nepozostával z ničoho iného ako z kypiacej zmesi vodíka, hélia a extrémne vysokoenergetického žiarenia.

Vtedy je všetko v hmle – doslova. Pretože vesmír bol vo svojich raných fázach plný hmoty, je to ako snažiť sa nahliadnuť za závesy susedov. To, čo je za nimi, nie je viditeľné, ale vieme, ako vesmír teraz vyzerá a ako vyzeral v každom okamihu od jeho raných fáz až po súčasnosť, takže môžeme hádať, čo je za touto kozmickou oponou. Núti vás to pozrieť sa za ňu, však?

Takže, hoci sa nedokážeme pozerať za horizont, vidíme dosť na to, aby sme uspokojili zvedavosť svoju i iných na úkor štátu. Najkrajšie na tom je, že čím dlhšie čakáme, tým je Vesmír starší a horizont sa posúva ďalej. Inými slovami, existujú vzdialené kúty Vesmíru, ktorých svetlo k nám dopadá až teraz.

A čo je za horizontom? Nikto nevie, ale my môžeme robiť kvalifikované odhady. Pamätajte, že Koperník a jeho nasledovníci nám jasne povedali: „Keď niekam idete, stále niekde skončíte“, takže môžeme predpokladať, že za horizontom vesmír vyzerá takmer rovnako ako tu. Samozrejme, budú aj iné galaxie, ale bude ich približne rovnaký počet ako okolo nás a budú vyzerať približne rovnako ako naši susedia. Nie je to však nevyhnutne pravda. Robíme tento predpoklad, pretože nemáme dôvod si myslieť opak.