Šta je Univerzum i od čega se sastoji? Šta je Univerzum? Struktura svemira. Najsjajnija galaksija u svemiru

Doktor pedagoških nauka E. LEVITAN.

Zagledajte se u dotad nedostižne dubine svemira.

Radoznali hodočasnik stigao je na "smak svijeta" i pokušava vidjeti: šta je tamo, iza ruba?

Ilustracija za hipotezu o rođenju metagalaksija iz raspadajućeg džinovskog balona. Mjehurić je narastao do ogromne veličine u fazi brzog "naduvavanja" Univerzuma. (Crtež iz časopisa "Zemlja i svemir".)

Nije li to čudan naslov za članak? Nije li svemir sam? Krajem 20. vijeka postalo je jasno da je slika svemira nemjerljivo složenija od one koja je izgledala potpuno očigledna prije sto godina. Ispostavilo se da su ni Zemlja, ni Sunce, ni naša galaksija centar Univerzuma. Geocentrični, heliocentrični i galaktocentrični sistemi svijeta zamijenjeni su idejom da živimo u Metagalaksiji koja se širi (naš Univerzum). Sadrži bezbroj galaksija. Svaka se, kao i naša, sastoji od desetina ili čak stotina milijardi sunčevih zvijezda. A centra nema. Samo se stanovnicima svake od galaksija čini da se od njih razbacuju druga zvjezdana ostrva u svim smjerovima. Pre nekoliko decenija, astronomi su mogli samo da nagađaju da su planetarni sistemi poput našeg Sunčevog sistema negde postojali. Sada, sa velikom sigurnošću, imenuju brojne zvijezde u kojima su otkriveni "protoplanetarni diskovi" (one će jednog dana formirati planete) i samouvjereno govore o otkriću nekoliko planetarnih sistema.

Proces poznavanja Univerzuma je beskonačan. I što dalje, istraživači postavljaju sve odvažnije, ponekad i potpuno fantastične, zadatke. Pa zašto ne pretpostaviti da će astronomi jednog dana otkriti druge svemire? Uostalom, vrlo je vjerovatno da naša Metagalaksija nije cijeli Univerzum, već samo neki njegov dio...

Malo je vjerovatno da će moderni astronomi, pa čak i astronomi veoma daleke budućnosti, ikada moći vidjeti druge svemire vlastitim očima. Ipak, nauka već sada ima neke podatke da bi se naša Metagalaksija mogla pokazati kao jedan od mnogih mini-univerzuma.

Malo ko sumnja da život i inteligencija mogu nastati, postojati i razvijati se samo u određenoj fazi evolucije Univerzuma. Teško je zamisliti da su se neki oblici života pojavili prije zvijezda i planeta koje se kreću oko njih. A nije svaka planeta, kao što znamo, pogodna za život. Neophodni su određeni uslovi: prilično uzak temperaturni raspon, sastav vazduha pogodan za disanje, voda... U Sunčevom sistemu, Zemlja se pokazala u takvom "pojasu života". A naše Sunce se vjerovatno nalazi u "pojasu spasa" Galaksije (na određenoj udaljenosti od njenog centra).

Mnoge izuzetno slabe (po sjaju) i udaljene galaksije su fotografisane na ovaj način. Najupečatljiviji od njih uspio je razmotriti neke detalje: strukturu, strukturne karakteristike. Sjaj najslabije od galaksija dobijenih na slici je 27,5 m, a tačkasti objekti (zvezde) su još slabiji (do 28,1 m)! Podsjetimo, golim okom ljudi sa dobrim vidom i pod najpovoljnijim uslovima posmatranja vide zvijezde od oko 6 m (ovo je 250 miliona puta svjetlije objekte od onih sa magnitudom od 27 m).
Slični zemaljski teleskopi koji se trenutno stvaraju već su uporedivi po svojim mogućnostima sa mogućnostima svemirskog teleskopa Hubble, a na neki način ih čak i nadmašuju.
Koji su uslovi potrebni za formiranje zvezda i planeta? Prije svega, to je zbog takvih osnovnih fizičkih konstanti kao što su gravitacijska konstanta i konstante drugih fizičkih interakcija (slabih, elektromagnetnih i jakih). Numeričke vrijednosti ovih konstanti dobro su poznate fizičarima. Čak se i školarci, proučavajući zakon univerzalne gravitacije, upoznaju sa konstantom (konstantom) gravitacije. Studenti iz predmeta opšte fizike će takođe učiti o konstantama tri druga tipa fizičke interakcije.

Nedavno su astrofizičari i kosmolozi shvatili da su postojeće vrijednosti konstanti fizičkih interakcija neophodne da bi Univerzum bio takav kakav jeste. Sa drugim fizičkim konstantama, Univerzum bi bio potpuno drugačiji. Na primjer, životni vijek Sunca mogao bi biti samo 50 miliona godina (ovo je prekratko za nastanak i razvoj života na planetama). Ili, recimo, kada bi se Univerzum sastojao samo od vodonika ili samo od helijuma - to bi ga također učinilo potpuno beživotnim. Varijante Univerzuma sa drugim masama protona, neutrona, elektrona ni na koji način nisu pogodne za život u obliku u kojem ga poznajemo. Proračuni uvjeravaju: potrebne su nam elementarne čestice upravo takve kakve jesu! A dimenzija prostora je od fundamentalnog značaja za postojanje i planetarnih sistema i pojedinačnih atoma (sa elektronima koji se kreću oko jezgara). Živimo u trodimenzionalnom svijetu i ne možemo živjeti u svijetu sa više ili manje dimenzija.

Ispostavilo se da je sve u Univerzumu kao da je “skrojeno” da bi se u njemu pojavio i razvijao život! Naravno, nacrtali smo vrlo pojednostavljenu sliku, jer ne samo fizika, već i hemija i biologija igraju ogromnu ulogu u nastanku i razvoju života. Međutim, uz drugačiju fiziku, i hemija i biologija bi mogle postati drugačije...

Sva ova razmatranja dovode do onoga što se u filozofiji naziva antropskim principom. Ovo je pokušaj da se Univerzum sagleda u "čovjeko-dimenzionalnoj" dimenziji, odnosno sa stanovišta njegovog postojanja. Sam po sebi, antropski princip ne može objasniti zašto je univerzum onakav kakav ga posmatramo. Ali donekle, pomaže istraživačima da formulišu nove probleme. Na primjer, zadivljujuće "uklapanje" osnovnih svojstava našeg univerzuma može se smatrati dokazom jedinstvenosti našeg univerzuma. A odavde, čini se, jedan korak do hipoteze o postojanju potpuno različitih svemira, svjetova koji apsolutno nisu slični našem. A njihov broj, u principu, može biti neograničeno ogroman.

Pokušajmo sada problemu postojanja drugih univerzuma pristupiti sa stanovišta moderne kosmologije, nauke koja proučava Univerzum u cjelini (za razliku od kosmogonije, koja proučava porijeklo planeta, zvijezda, galaksija).

Zapamtite, otkriće da se Metagalaksija širi gotovo je odmah dovelo do hipoteze Velikog praska (vidi "Nauka i život" br. 2, 1998). Vjeruje se da se to dogodilo prije oko 15 milijardi godina. Veoma gusta i vruća materija prolazila je jedan za drugim stepenom "vrućeg svemira". Dakle, milijardu godina nakon Velikog praska, iz oblaka vodonika i helijuma koji su se do tada formirali, počele su se pojavljivati ​​"protogalaksije", au njima - prve zvijezde. Hipoteza "vrućeg svemira" zasnovana je na proračunima koji nam omogućavaju da pratimo istoriju ranog univerzuma doslovno od prve sekunde.

Evo šta je oko Sunca naš poznati fizičar akademik Ya. Obe teorije zauzimale su centralno mesto u slici univerzuma svog vremena, a obe su imale mnogo protivnika koji su tvrdili da su nove ideje ugrađene u njih apsurdne i suprotne zdrav razum. Ali takve izjave nisu u stanju spriječiti uspjeh novih teorija."

To se govorilo ranih 80-ih, kada su se već počeli prvi pokušaji da se hipoteza o "vrućem svemiru" značajno dopuni važnom idejom o tome šta se dogodilo u prvoj sekundi "stvaranja" kada je temperatura bila iznad 10 28 K. još jedan korak ka "samom početku" bio je moguć zahvaljujući najnovijim dostignućima fizike elementarnih čestica. Na raskrsnici fizike i astrofizike počela je da se razvija hipoteza o "naduvavanju univerzuma" (vidi "Nauka i život" br. 8, 1985). Zbog svoje neobične prirode, hipoteza o "naduvavanju svemira" može se prilično svrstati među "najluđe". Međutim, iz istorije nauke je poznato da upravo takve hipoteze i teorije često postaju važne prekretnice u razvoju nauke.

Suština hipoteze o "naduvavanju Univerzuma" je da se u "samom početku" Univerzum monstruozno brzo širio. Za nekih 10 -32 s, veličina svemira u nastajanju nije porasla za 10 puta, kako bi se očekivalo sa "normalnim" širenjem, već za 10 50 ili čak 10 1000000 puta. Širenje je ubrzano, a energija po jedinici zapremine ostala je nepromenjena. Naučnici dokazuju da su se početni trenuci ekspanzije dogodili u "vakumu". Riječ je ovdje stavljena pod navodnike, jer vakuum nije bio običan, već lažan, jer ga je teško nazvati običnim "vakumom" gustine od 10 77 kg/m 3! Iz takvog lažnog (ili fizičkog) vakuuma, koji je imao zadivljujuća svojstva (na primjer, negativan tlak), mogla bi se formirati ne jedna, već mnoge metagalaksije (uključujući, naravno, našu). I svaki od njih je mini-univerzum sa svojim vlastitim skupom fizičkih konstanti, vlastitom strukturom i drugim svojstvima koja su mu inherentna (za više detalja vidjeti "Zemlja i svemir" br. 1, 1989).

Ali gdje su ti "rođaci" naše Metagalaksije? Po svoj prilici, i oni su, kao i naš Univerzum, nastali kao rezultat "naduvavanja" domena ("domena" od francuskog domaine - oblast, sfera), na koje se odmah raspao vrlo rani Univerzum. Budući da je svaka takva regija nabujala do veličine koja premašuje trenutnu veličinu Metagalaksije, njihove granice su odvojene jedna od druge velikim udaljenostima. Možda je najbliži mini-univerzum udaljen oko 10 35 svjetlosnih godina. Podsjetimo da je veličina Metagalaksije "samo" 10 10 svjetlosnih godina! Ispada da ne pored nas, već negde veoma, veoma daleko jedan od drugog, postoje drugi, verovatno potpuno neobični, prema našim konceptima, svetovi...

Stoga je moguće da je svijet u kojem živimo mnogo složeniji nego što se do sada mislilo. Vjerovatno se sastoji od bezbroj univerzuma u svemiru. O ovom Velikom Univerzumu, složenom, iznenađujuće raznolikom, još uvijek ne znamo praktično ništa. Ali čini se da još uvijek znamo jednu stvar. Koji god drugi mini-svjetovi daleko od nas, svaki od njih je stvaran. Nisu izmišljeni, kao neki sada moderni "paralelni" svetovi o kojima sada često govore ljudi koji su daleko od nauke.

Pa, na šta se sve na kraju svede? Zvezde, planete, galaksije, metagalaksije sve zajedno zauzimaju samo najsitnije mesto u bezgraničnim prostranstvima izuzetno retke materije... Zar ne postoji ništa drugo u Univerzumu? Previše je jednostavno... Nekako je čak i teško povjerovati.

A astrofizičari već dugo traže nešto u svemiru. Zapažanja svjedoče o postojanju "skrivene mase", neke vrste nevidljive "tamne" materije. Ne može se vidjeti čak ni u najmoćnijem teleskopu, ali se manifestira svojim gravitacijskim djelovanjem na običnu materiju. Sve do nedavno, astrofizičari su pretpostavljali da postoji otprilike ista količina takve skrivene materije u galaksijama i u prostoru između njih kao i vidljive materije. Nedavno su, međutim, mnogi istraživači došli do još senzacionalnijeg zaključka: "normalna" materija u našem svemiru - ne više od pet posto, ostalo - "nevidljiva".

Pretpostavlja se da su 70 posto njih kvantnomehaničke, vakuumske strukture ravnomjerno raspoređene u prostoru (upravo one određuju širenje Metagalaksije), a 25 posto su različiti egzotični objekti. Na primjer, crne rupe male mase, gotovo točkaste; vrlo prošireni objekti - "žice"; domenskih zidova, koje smo već spomenuli. Ali pored takvih objekata, "skrivena" masa može biti sastavljena od čitavih klasa hipotetičkih elementarnih čestica, na primjer, "zrcalnih čestica". Poznati ruski astrofizičar, akademik Ruske akademije nauka N. S. Kardašev (nekad smo obojica bili aktivni članovi astronomskog kruga u Moskovskom planetarijumu) sugeriše da je nama nevidljiv „svet u ogledalu“ sa svojim planetama i zvezdama. može se sastojati od “zrcalnih čestica”. A u „svetu ogledala“ ima oko pet puta više supstanci nego u našem. Ispostavilo se da naučnici imaju razloga vjerovati da se čini da "svijet ogledala" prožima naš. Samo još ne mogu pronaći.

Ideja je skoro fantastična, fantastična. Ali ko zna, možda će neko od vas – sadašnjih zaljubljenika u astronomiju – postati istraživač u narednom XXI veku i uspeti da otkrije tajnu „zrcalnog univerzuma“.

Povezane publikacije u "Nauci i životu"

Shulga V. Kosmička sočiva i potraga za tamnom materijom u svemiru. - 1994, br. 2.

Roizen I. Univerzum između trenutka i vječnosti. - 1996, br. 11, 12.

Sazhin M., Shulga V. Zagonetke kosmičkih struna. - 1998, br. 4.

Koncept koji se često koristi nije tako jednostavan. Vrlo sažeto rečeno: ovo je sve što postoji. Međutim, takav odgovor na pitanje šta je Univerzum (definicija) zapravo ništa ne objašnjava. Stoga ćemo se na tome detaljnije zadržati.

Dvije opcije

Možete početi s činjenicom da je koncept "Univerzuma" istovremeno fundamentalan u dvije najveće nauke svih vremena: filozofiji i astronomiji. Općenito, slična značenja riječi imaju fundamentalnu razliku. U prvom slučaju, Univerzum se shvata kao spekulativna struktura, u drugom - kao materijalna. Strogo govoreći, ne postoji detaljna, ali jasna definicija „Univerzum je...“ kako u filozofiji tako i u astronomiji. Štaviše, svaka studija, fizička ili mentalna, ima element Univerzuma kao objekt.

Različite nauke se bave posmatranjem različitih delova celine, označenih kao Univerzum. Kosmologija i astronomija pokušavaju sve to pokriti. Sa stanovišta ovih nauka, ovaj članak će odgovoriti na pitanje šta je Univerzum, definiciju pojma kao totaliteta prostora i vremena, zakona koji postoje i takođe ih kontrolišu.

U magli vremena

Takva slika svijeta doživjela je ozbiljnu reviziju tek nakon pojave djela Kopernika i Njutna. Pojavio se heliocentrični model. Otkrića galaksija i drugih fenomena značajno su dopunila ideje naučnika o svemiru. Danas su proučavanje udaljenih objekata, progresivni razvoj metoda astronomije i astronautike doveli do pojave manje-više jasnog razumijevanja svemira. Međutim, dnevni pristigli podaci, koji se često ne uklapaju u postojeće teorije, omogućavaju nam da smatramo bilo koju definiciju riječi "univerzum" neuvjerljivom.

Compound

Makrostruktura Univerzuma može se opisati kao prostor sa spužvastom strukturom. Zidove ove strukture formira ogroman broj galaksija. Udaljenost između susjednih u većini slučajeva je oko milion svjetlosnih godina.

Glavni elementi galaksija su zvijezde, koje se stalno okreću oko jednog centra. Glavna supstanca koja čini zvijezde je vodonik. Između ostalih elemenata, on je glavni u našem Univerzumu.

Da li je postojao početak?

Starost svih stvari nije tako jednostavno pitanje kao što se čini. Da bismo odgovorili na njega, prvo moramo prihvatiti činjenicu da univerzum nije postojao oduvijek. Za svijet naviknut da živi prema vjerskim kanonima, bilo je teško isprobati teoriju svemira beskonačnog u vremenu. Takođe, nakon nekog vremena, naučna zajednica se teško navikla na ideju da određeni događaj prethodi pojavi sveta – previše je podsećao na biblijsko stvaranje. Međutim, teški argumenti su teoriju velikog praska, koju danas svi čuju, učinili vodećom u kosmologiji. U njemu je opisan trenutak početka Univerzuma. Prema naučnicima, bilo je to prije 13,7 milijardi godina.

Veliki prasak

Danas preovlađujuća teorija sugerira da je trenutak kada se svemir pojavio bio praćen velikim praskom, a njegovo porijeklo nije opisano u teoriji. Ogromna količina energije je komprimirana na nevjerovatno malu veličinu i počela se širiti. Istovremeno, materija Univerzuma se zagrejala do ogromnih temperatura. U takvim uslovima počele su da se formiraju prve elementarne čestice. Jedan od dokaza teorije je reliktna pozadina, radijacija, čiji je izvor bila velika eksplozija. Nijedna hipoteza koja sugerira vječno postojanje Univerzuma to ne može objasniti.

Budućnost

Univerzum se i dalje širi. Postojeći modeli za opisivanje ovog procesa ne slažu se oko glavne tačke: kakva će biti budućnost čitavog sistema. Ovdje postoje dvije moguće opcije:

• Univerzum će se beskonačno širiti.
• U određenom trenutku će početi obrnuti proces i sve će se završiti velikom kompresijom.

Lista mogućih završetaka takođe uključuje teoretski moguće veliko smrzavanje, toplotnu smrt i veliki jaz u svemiru.

zakrivljenost prostora

Još jedan izazov koji svemir postavlja naučnicima je da odrede njegov oblik. Još uvijek nije našla rješenje.

Do danas nije jasno da li je prostor Univerzuma ravan. Pozitivan odgovor na ovo pitanje omogućava upotrebu euklidske geometrije na teritorijama kosmičke skale. Velika većina istraživača sklona je vjerovanju da je prostor svemira zaista ravan i da ima nabore samo u malim područjima.

Zatvoreno ili ne?

Još jedna zanimljiva stvar: prema teoriji Velikog praska, Univerzum nema prostorne granice kao takve, ali može biti ograničen. Razumijevanje ove činjenice bit će lakše ako zamislimo sferu: njena površina nema granica, ali je ograničena po površini. Danas ne postoji jednoznačno razumijevanje prostorne strukture Univerzuma. Ako je sličan istoj sferi, onda će teoretski kretanje duž prave linije u proizvoljnom smjeru prije ili kasnije proći kroz tačku svog početka.

Postoji još mnogo tačaka koje zahtijevaju pažljivo proučavanje. Tehnološki napredak i naučna saznanja još nisu dostigla nivo na kojem možemo dati iscrpan odgovor na pitanje šta je Univerzum. Definicija koja danas postoji u astronomiji i kosmologiji ima veliki broj praznina i treba je razjasniti. Međutim, brz razvoj tehnologije i česta naučna otkrića posljednjih godina omogućavaju nam da se nadamo da će mnoge praznine u znanju uskoro biti popunjene.

- beskonačni prostor koji je nastao iz Velikog praska: definicija kako funkcionira, porijeklo, evolucija, objekti svemira, istraživanje svemira.

Univerzum je ogromno i neistraženo mjesto. Važno je shvatiti da proučavanje određene teme ili čak pitanja može potrajati desetine ili čak stotine godina. Postoji milion različitih pravaca sa stotinama grana. Kako ne biste ostali zapanjeni takvim nizom informacija, nudimo listu tema koje otkrivaju informacije o Univerzumu.

Neki ljudi misle da će svemir završiti eksplozijom. Smanjivaće se sve dok se ne vrati na svoju početnu tačku. Nakon toga će uslijediti novi Veliki prasak i formiranje sljedećeg Univerzuma. Ovo je osnova cikličke verzije.

Većina naučne zajednice slaže se da je svemir ravan. Ova osnova se zasniva na očitanjima WMAP instrumenta (proučavanje pozadinskog zračenja). Ali ima i onih koji se ne slažu. Ne zaboravimo da su ne tako davno svi čvrsto vjerovali u ravan Zemlje, pa sumnje u takvim stvarima uvijek ostaju.

Naravno, navedene informacije su samo najkraći sažetak, ali detalje možete saznati na linkovima. Svaki članak otkriva pitanje od interesa i sve iznosi na razumljivom jeziku. Dakle, ne morate provesti cijeli život proučavajući Univerzum, jer su vam naučnici pružili gotove informacije. Možete saznati više o Sunčevom sistemu sa opisima, karakteristikama i visokokvalitetnim fotografijama planeta, kao i istražiti zvijezde, galaksije, egzoplanete, magline, zvjezdana jata, pulsare, kvazare, crne rupe, sazviježđa, tamnu energiju i tamnu materiju . Sve što treba da uradite je da kliknete na link koji vas zanima.

Struktura svemira

Dakle, šta je svemir?

Neki čak i ne shvaćaju koliko složeno i obimno izgleda pitanje: “Šta je Univerzum?”. Možete potrošiti decenije na istraživanje i deklasificirati samo vrh ledenog brega. Možda ne govorimo samo o ogromnom svijetu, već o beskonačnom. Stoga morate biti entuzijasta u svom polju da biste se uronili u sve ove misterije, čije dešifriranje može potrajati cijeli život.

Šta je Univerzum? Ako je prostran, onda je to zbir svega što postoji. Ovo je sve vrijeme, prostor, materija i energija, formirani i šireći se u proteklih 13,8 milijardi godina. Niko sa sigurnošću ne može reći kolika su prostranstva našeg svijeta i još nema tačnih predviđanja finala. Ali istraživanje dolazi do mnogo teorija, a dijelovi slagalice sastavljaju sliku.

Definicija univerzuma

Sama riječ "univerzum" dolazi od latinskog "universum". Prvi ga je koristio Ciceron, a nakon njega je postao općeprihvaćen među rimskim autorima. Koncept je značio svijet i prostor. U to vrijeme ljudi su ovim riječima vidjeli sva poznata živa bića, planete (, i) i.

Ponekad umjesto "Univerzum" koriste "kosmos", što se sa grčkog prevodi kao "svijet". Osim toga, među terminima su se pojavili "priroda" i "sve". U modernom konceptu, sve što postoji u Univerzumu će se mešati - naš sistem i druge strukture. Takođe uključuje sve vrste energetskih, prostorno-vremenskih i fizičkih zakona.

Hijerarhijsko formiranje galaksija u Univerzumu

Astrofizičarka Olga Silčenko o svojstvima tamne materije, materije u ranom svemiru i pozadini relikta:

Materija i antimaterija u svemiru

izik Valery Rubakov o ranom svemiru, stabilnosti materije i barionskom naboju:

Poreklo univerzuma

Kako je nastao kosmos i sve što znamo? Univerzum je nastao prije 13,8 godina Velikim praskom. Ovo nije jedina pretpostavka (teorija oscilirajućeg univerzuma ili stabilnog stanja), već samo on uspijeva objasniti pojavu sve materije, fizičke zakone i druge formacije. Teorija također može reći zašto dolazi do širenja, šta je kosmičko mikrovalno pozadinsko zračenje i druge poznate pojave.

Teorija velikog praska: Singularnost - početna tačka, praćena ekspanzijom

Naučnici su od sada počeli da razmatraju Univerzum i postepeno se vratili na početnu tačku. Iz ovoga je proizašla pretpostavka da je sve počelo sa beskonačnom gustinom i prebrojivim vremenom, što je pokrenulo proces ekspanzije. Nakon prve faze, temperature su pale, što je pomoglo da se formiraju subatomske čestice, a nakon njih jednostavni atomi. Kasnije su se ogromni oblaci ovih formacija udružili sa gravitacionim silama, rađajući zvijezde i galaksije.

Zvanična starost svemira je 13,8 milijardi godina. Sprovođenjem testova sa akceleratorima čestica, teorijskim principima, ali i ispitivanjem nebeskih objekata, naučnici su uspjeli da rekreiraju faze događaja kako bi nas iz modernosti vratili u trenutak početka svega.

Ali najudaljeniji period Univerzuma (od 10 43 do 10 11 sekundi) je i dalje kontroverzan. Treba imati na umu da moderni fizički zakoni do tada još nisu bili primjenjivi, pa niko ne može razumjeti kako se Univerzum ponašao. Ali ipak postoje pristalice nekih teorija koje su pomogle da se identifikuju glavni vremenski periodi univerzalne evolucije: singularnost, inflacija i hlađenje.

Singularnost (Plankova epoha) je najraniji period Univerzuma. U ovoj fazi, materija je sakupljena u jednoj tački beskonačne ravni, gde su vladali ekstremni temperaturni režimi. Na fizičkom planu dominira samo sila gravitacije.

Ovo vrijeme je trajalo od 0 do 1043 sekunde. Epoha je dobila svoje drugo ime u čast Planka, jer je samo ova opservatorija sposobna probiti takav jaz. Univerzum je bio lišen stabilnosti, jer materija nije bila samo neverovatno vruća, već i supergusta. Kako se žarenje širilo i smanjivalo, pojavili su se fizički zakoni. Od 1043 do 1036 sekundi počela je temperaturna tranzicija.

Počele su se isticati temeljne sile odgovorne za univerzalne mehanizme. Prva je bila gravitacija, zatim elektromagnetizam i prva nuklearna sila. Od 1032. godine do danas traje inflacija. Simulacije pokazuju da je Univerzum bio ispunjen velikom gustinom uniformne energije. Ekspanzija je izazvala gubitak temperature.

Počelo je na 1037 sekundi kada je oslobađanje snaga dovelo do eksponencijalnog rasta. Tokom ovog intervala počinje barionegeza - hipotetički događaj karakteriziran tako visokim temperaturnim indikatorima da su se nasumična kretanja čestica izvodila relativističkim brzinama. U sudarima su nastajali i uništavani. Vjeruje se da upravo zbog toga materija prevladava nad antimaterijom.

Kada je inflacija došla do kraja, prostor je bio kvark-gluonska plazma struktura i druge elementarne čestice. Kako se materija hladila, spajala se i formirala nove strukture. Period hlađenja je počeo smanjenjem temperature i gustine. U ovom procesu elementarne čestice i fundamentalne sile dobile su moderan izgled.

Vjeruje se da je nakon 10 11 sekundi energija brzo opala. Nakon još 10 6 sekundi, kvarkovi i gluoni su se spojili u barione, što je dovelo do njihovog preobilja. Temperatura više nije dostizala potreban nivo, pa protoni-antiprotoni više nisu imali priliku da formiraju nove parove. Došlo je do masovnog uništenja, ostavljajući samo 10 10 od njihovog prvobitnog broja. Ista stvar se dogodila za elektrone i protone sekundu kasnije.

Preostali protoni, elektroni i neutroni ostali su statični, pa su univerzalnu gustoću davali samo fotoni i neutrini. Prošlo je još nekoliko minuta i počela je nukleosinteza.

Temperatura se zaustavila na oko milijardu kelvina, a gustina se smanjila. Stoga su se protoni i neutroni počeli spajati, formirajući izotop atoma vodika (deuterijuma) i helija. Ali većina protona je i dalje ostala "pojedinačna".

Prođe 379.000 godina i elektroni, u kombinaciji sa jezgrima vodika, stvaraju atome, a odvojeno zračenje nastavlja da se širi. Sada ga poznajemo kao relikt (najstarije univerzalno svjetlo). Kako se širio, gubili su se njegova gustina i energija. Moderna temperatura je 2,7260 ± 0,0013 K (-270,424 °C), a gustina energije je 0,25 eV/cm 3 . Možete pogledati u bilo kom pravcu i svuda ćete naići na ostatke ovog zračenja.

Univerzum prije vruće faze

Fizičar Valerij Rubakov o kosmičkom mikrotalasnom pozadinskom zračenju, poreklu nehomogenosti i gravitacionih talasa:

Evolucija univerzuma

Kako se odvijao proces razvoja i evolucije Univerzuma? Tokom sljedećih milijardu godina, gravitacija je uzrokovala da gušće regije povlače jedna drugu. U tom procesu nastali su oblaci plina, zvijezde, galaktičke strukture i drugi nebeski objekti. Ovaj period se naziva strukturna epoha, jer je u tom vremenskom periodu rođen moderni Univerzum. Vidljiva materija je raspoređena u različite formacije (zvijezde u galaksije, a one u jata i superjata).

rani univerzum

Fizičar Valerij Rubakov o širenju svemira, Velikom prasku i inflatornom modelu:

Inflatorna faza ranog univerzuma

Fizičar Aleksej Starobinsky o najranijoj fazi razvoja Univerzuma, de Sitterovom prostoru i prostorno-vremenskoj metrici:

Ako govorimo o detaljima procesa, onda oni zavise od količine i raznolikosti materije. Postoje 4 vrste tame: hladna, topla, vruća i barionska. Od njih, Lambda-CDM (hladna tamna materija) se smatra standardnim. U njemu se čestice kreću brzinom manjom od brzine svjetlosti.

Ona čini 23% univerzalne materije, dok barionska materija dostiže samo 4,6%. Lambda se odnosi na kosmološku konstantu koju je stvorio Albert Einstein. Ona je tvrdila da ravnoteža mase i energije ostaje statična.

Naravno, crne rupe bi postale privučene, stvarajući prava džinovska čudovišta. Prosječna temperatura svemira bi dostigla apsolutnu nulu, a crne rupe bi isparile. Entropija će porasti do te mere da će pokrenuti scenario toplotne smrti, kada je jednostavno nemoguće izdvojiti bilo koji organizovani oblik energije.

Postoji i teorija fantomskih energija. Ona vjeruje da će se galaktička jata, planete, zvijezde, jezgra, pa čak i materija raspasti zbog širenja. Ovaj ishod se naziva Veliki jaz.

Istorija proučavanja univerzuma

Uopšteno govoreći, priroda stvari je proučavana od početka vremena. Najranije vijesti o svemiru predstavljene su u mitovima i prenošene su usmeno. Uglavnom, sve počinje od trenutka stvaranja, za koji su odgovorni Bog ili bogovi.

Astronomija je nastala u starom Babilonu. Imaju sazvežđa i kalendare već 2000. godine pre nove ere. Štaviše, čak su uspjeli stvoriti predviđanja za sljedećih hiljadu godina. Grčki i indijski naučnici pristupili su pitanjima univerzuma sa filozofske tačke gledišta, ne fokusirajući se na božansku intervenciju, već na uzrok i posledicu. Možemo se prisjetiti Talesa i Anaksimandra, koji su tvrdili da se sve pojavilo iz prvobitne materije.

Empedokle (5. vek pne) je bio prvi u zapadnom svetu koji je predložio da univerzum predstavljaju zemlja, vazduh, voda i vatra. Ovaj sistem je postao veoma popularan među filozofima, jer je bio veoma sličan kineskom: metal, drvo, voda, vatra i zemlja.

Tek kod Demokrita dolazi teorija o neodvojivim česticama (atomima), od kojih se sastoji prostor. Nastavio ga je indijski filozof po imenu Kanada, koji je vjerovao da su svjetlost i toplina ista supstanca, samo predstavljena u različitim oblicima. Budistički filozof Dignana otišao je još dalje objavljujući da je sva materija energija.

Ideja o konačnosti vremena ušla je u kršćanstvo, judaizam i islam. Vjerovali su da svemir ima početak i kraj. Kosmologija se nastavila razvijati, a Grci su iznijeli geocentrični model, koji kaže da je Zemlja u središtu svega, oko čega se vrte nebeska tijela. Ovo je detaljno opisano u Almagestu od strane Ptolomeja. Ovo će postati kanon i trajati do srednjeg vijeka.

Još prije perioda naučne revolucije (16-18 vijeka) pojavili su se naučnici koji su vjerovali da sve treba biti zasnovano na heliocentričnom modelu, gdje se Sunce nalazi u centru našeg sistema. Među njima su Aristarh sa Samosa (310-230 pne) i Seleuk (190-150 pne).

Iako su indijski, perzijski i arapski filozofi razvijali ideje Ptolomeja, bilo je i revolucionara. Na primjer, As-Sijizi ili Aryabhata. Nikola Kopernik se pojavljuje u 16. veku. Njegova zasluga je što je iznio koncept heliocentričnog modela i potkrijepio dokaze o njegovoj ispravnosti. Zasnovali su se na 7 principa:

• Nebeska tijela ne rotiraju oko jedne tačke.
• Mjesec se okreće oko Zemlje, a sve sfere se okreću oko Sunca, koje se nalazi u blizini univerzalnog centra.
• Udaljenost Zemlja-Sunce je samo mali dio udaljenosti od Sunca do drugih zvijezda, tako da ne vidimo paralaksu.
• Zvijezde su u stacionarnom stanju - prividno kretanje je uzrokovano aksijalnom rotacijom Zemlje.
• Zemlja se kreće orbitalno, tako da izgleda da Sunce migrira.
• Zemlja ima više od jednog kretanja.
• Orbitalni zemaljski prolaz ostavlja utisak da se druge planete kreću u suprotnom smjeru.

Proširenija verzija njegovih ideja pojavila se 1532. godine, kada je završio O revolucijama nebeskih sfera. Isti argumenti su se pojavili u rukopisu, ali već potkrijepljeni naučnim argumentima i primjerima. No, autor je bio zabrinut da će ga crkva progoniti i djelo je objavljeno tek 1542. nakon njegove smrti.

Naučnici 16. i 17. vijeka preuzeli su njegove ideje. Galileo Galilei zaslužuje posebnu zaslugu. Uz pomoć svog novog izuma (teleskopa) prvo je pogledao Mjesec, Sunce i Jupiter, koji se nisu uklapali u geocentrični model, ali su odgovarali heliocentričnom.

Početkom 17. stoljeća objavljene su njegove bilješke. Zanimljiva su bila zapažanja površine kratera Mjeseca, kao i detalji o najvećim Jupiterovim satelitima i identifikacija sunčevih pjega. Nije zaobišao ni Mliječni put, koji je do tada smatran maglinom. Galileo je vidio da su ispred njega mnoge gusto raspoređene zvijezde.

Godine 1632. zagovara heliocentrični model u svojoj raspravi Dijalog o dva sistema svijeta. Njegovi argumenti srušili su vjerovanja Ptolomeja i Aristotela. Teorija Johannesa Keplera o eliptičnim orbitama planeta doprinijela je daljem jačanju. Slijedi Isak Njutn, koji je stvorio teoriju univerzalne gravitacije. U raspravi iz 1687. opisao je tri zakona kretanja:

• Kada se posmatra u inercijskom okviru, objekt ostaje u mirovanju ili se kreće konstantnom brzinom sve dok na njega ne djeluje vanjska sila.
• Vektorski zbir vanjskih sila (F) jednak je masi (m) objekta pomnoženoj sa vektorom ubrzanja (a): F = ma.
• Kada prvo tijelo primjenjuje silu na drugo, drugo istovremeno primjenjuje silu jednaku po veličini i suprotnog smjera od prvog.

Uzeti zajedno, ovi principi su opisali odnos između objekta, djelujućih sila i kretanja. Ovo je postalo osnova za klasičnu mehaniku. Njutn je uz njihovu pomoć odredio mase planeta, poravnanje Zemlje na polovima i ispupčenje na ekvatoru, te da sila gravitacije između Sunca i Meseca stvara plimu na Zemlji.

Sljedeći proboj dogodio se 1755. godine. Imanuel Kant iznosi ideju da je Mliječni put ogromna zbirka zvijezda koje zajedno drži zajednička gravitacija. Zvijezde rotiraju i formiraju spljošteni disk, a Sunčev sistem se nalazi unutar njega.

Godine 1785. William Herschel je želio izračunati oblik galaksije, ali nije shvatio da je većina toga skrivena iza prašine i plina. Morali smo čekati 20. vijek i pojavu Ajnštajna sa njegovom Specijalnom i Općom teorijom relativnosti. Počelo je činjenicom da je jednostavno htio riješiti zakone Njutnove mehanike sa zakonima elektromagnetizma. 1905. godine pojavila se Specijalna teorija relativnosti.

Ona je tvrdila da je brzina svjetlosti ista za sve inercijalne koordinatne sisteme. Ali to je bilo u suprotnosti s prethodnim mišljenjem (svjetlost koja prolazi kroz pokretni medij pratit će medij, odnosno brzina svjetlosti jednaka je zbiru brzine prolaska kroz medij i brzine samog medija).

Ispostavilo se da je ova teorija dovela do toga da se okruženje pokazalo suvišnim. Godine 1907-1911. Einstein je razmišljao o tome kako primijeniti teoriju na gravitacijska polja. Kao rezultat toga, stvorio je Opću teoriju relativnosti (vrijeme se odnosi na promatrača i ovisi o njegovoj lokaciji u gravitacionom polju).

Ovdje se pojavljuje princip ekvivalencije - gravitacijska masa je jednaka inercijskoj masi. Takođe je predvidio usporavanje gravitacionog vremena, postojanje crnih rupa i širenje svemira.

Godine 1915. pojavljuje se Schwarzschildov radijus - tačka u kojoj će masa sfere biti toliko jako stisnuta da je brzina izlaska s površine jednaka brzini svjetlosti (rezultat je rješavanja jednadžbe Ajnštajnovog polja). Godine 1931., Subramanyan Chandrasekhar je koristio Ajnštajnov rad da shvati da ako je masa nerotirajućeg tela degenerisanog elektrona iznad određene tačke, onda će se ono srušiti samo od sebe.

Jeste li znali da svemir koji promatramo ima prilično određene granice? Navikli smo da Univerzum povezujemo sa nečim beskonačnim i neshvatljivim. Međutim, moderna nauka na pitanje "beskonačnosti" Univerzuma nudi potpuno drugačiji odgovor na tako "očigledno" pitanje.

Prema modernim konceptima, veličina svemira koji se može promatrati je otprilike 45,7 milijardi svjetlosnih godina (ili 14,6 gigaparseka). Ali šta znače ovi brojevi?

Prvo pitanje koje običnom čovjeku pada na pamet je kako Univerzum uopće ne može biti beskonačan? Čini se da je neosporno da sabirnica svega što postoji oko nas ne treba da ima granice. Ako te granice postoje, šta one uopće predstavljaju?

Pretpostavimo da je neki astronaut odletio do granica svemira. Šta će vidjeti pred sobom? Čvrsti zid? Protivpožarna barijera? A šta je iza toga - praznina? Drugi univerzum? Ali može li praznina ili neki drugi Univerzum značiti da smo na granici svemira? To ne znači da ne postoji "ništa". Praznina i drugi Univerzum je takođe „nešto“. Ali Univerzum je ono što sadrži apsolutno sve „nešto“.

Dolazimo do apsolutne kontradikcije. Ispada da granica Univerzuma treba da sakrije od nas nešto što ne bi trebalo da bude. Ili granica Univerzuma treba da ogradi „sve“ od „nečega“, ali i ovo „nešto“ treba da bude deo „svega“. Generalno, potpuni apsurd. Kako onda naučnici mogu tvrditi konačnu veličinu, masu, pa čak i starost našeg svemira? Ove vrijednosti, iako nezamislivo velike, ipak su konačne. Da li se nauka spori sa očiglednim? Da bismo se pozabavili ovim, pogledajmo prvo kako su ljudi došli do modernog razumijevanja univerzuma.

Širenje granica

Čovjeka je od pamtivijeka zanimalo kakav je svijet oko njega. Ne možete dati primjere triju kitova i drugih pokušaja drevnih ljudi da objasne svemir. Po pravilu, na kraju se sve svodilo na to da je osnova svih stvari zemaljski svod. Čak iu doba antike i srednjeg vijeka, kada su astronomi imali opsežna znanja o zakonima kretanja planeta duž "fiksne" nebeske sfere, Zemlja je ostala centar svemira.

Naravno, čak je i u staroj Grčkoj bilo onih koji su vjerovali da se Zemlja okreće oko Sunca. Bilo je onih koji su govorili o mnogim svjetovima i beskonačnosti svemira. Ali konstruktivna opravdanja za ove teorije pojavila su se tek na prijelomu naučne revolucije.

U 16. veku, poljski astronom Nikola Kopernik napravio je prvi veliki proboj u poznavanju univerzuma. Čvrsto je dokazao da je Zemlja samo jedna od planeta koje se okreću oko Sunca. Takav sistem je uvelike pojednostavio objašnjenje tako složenog i zamršenog kretanja planeta u nebeskoj sferi. U slučaju nepokretne Zemlje, astronomi su morali da smisle razne vrste genijalnih teorija da objasne ovakvo ponašanje planeta. S druge strane, ako se pretpostavi da je Zemlja pokretna, objašnjenje za takva zamršena kretanja dolazi prirodno. Tako je u astronomiji ojačana nova paradigma nazvana "heliocentrizam".

Many Suns

Međutim, čak i nakon toga, astronomi su nastavili ograničavati svemir na "sferu fiksnih zvijezda". Sve do 19. vijeka nisu mogli procijeniti udaljenost do svjetiljki. Nekoliko vekova astronomi su bezuspešno pokušavali da otkriju odstupanja u položaju zvezda u odnosu na Zemljino orbitalno kretanje (godišnje paralakse). Alati tog vremena nisu dozvoljavali tako tačna mjerenja.

Konačno, 1837. godine, rusko-njemački astronom Vasilij Struve izmjerio je paralaksu. Ovo je označilo novi korak u razumijevanju razmjera kosmosa. Sada naučnici mogu sa sigurnošću reći da su zvijezde daleke sličnosti Sunca. A naša svjetiljka više nije centar svega, već ravnopravni “stanovnik” beskrajnog zvjezdanog jata.

Astronomi su se još više približili razumijevanju razmjera svemira, jer se pokazalo da su udaljenosti do zvijezda zaista monstruozne. Čak se i veličina orbita planeta činila beznačajnom u poređenju sa ovim nečim. Zatim je bilo potrebno razumjeti kako su zvijezde koncentrisane.

Mnogi mliječni putevi

Još 1755. godine poznati filozof Imanuel Kant anticipirao je temelje modernog razumijevanja strukture svemira velikih razmjera. Pretpostavio je da je Mliječni put veliko rotirajuće zvijezdno jato. Zauzvrat, mnoge vidljive magline su takođe udaljenije "mliječne staze" - galaksije. Uprkos tome, sve do 20. veka astronomi su se držali činjenice da su sve magline izvori formiranja zvezda i da su deo Mlečnog puta.

Situacija se promijenila kada su astronomi naučili mjeriti udaljenosti između galaksija pomoću. Apsolutni sjaj zvijezda ovog tipa striktno ovisi o periodu njihove varijabilnosti. Upoređujući njihov apsolutni sjaj sa vidljivim, moguće je sa velikom preciznošću odrediti udaljenost do njih. Ovu metodu su početkom 20. stoljeća razvili Einar Hertzschrung i Harlow Shelpie. Zahvaljujući njemu, sovjetski astronom Ernst Epik je 1922. odredio udaljenost do Andromede, za koju se ispostavilo da je za red veličine veća od veličine Mliječnog puta.

Edwin Hubble je nastavio Epicov poduhvat. Mjereći sjaj Cefeida u drugim galaksijama, izmjerio je njihovu udaljenost i uporedio je sa crvenim pomakom u njihovim spektrima. Tako je 1929. razvio svoj čuveni zakon. Njegov rad je definitivno opovrgnuo uvriježeno mišljenje da je Mliječni put rub svemira. Sada je to bila jedna od mnogih galaksija koje su je nekada smatrale sastavnim dijelom. Kantova hipoteza potvrđena je gotovo dva stoljeća nakon razvoja.

Nakon toga, veza između udaljenosti galaksije od posmatrača i brzine njenog udaljavanja od posmatrača, koju je otkrio Hubble, omogućila je sastavljanje potpune slike strukture svemira velikih razmjera. Ispostavilo se da su galaksije samo mali dio toga. Povezali su se u klastere, klasteri u superklastera. Zauzvrat, superklasteri se savijaju u najveće poznate strukture u svemiru - filamente i zidove. Ove strukture, pored ogromnih supervoida () i čine strukturu velikih razmjera trenutno poznatog svemira.

Prividna beskonačnost

Iz prethodnog proizilazi da je u samo nekoliko vekova nauka postepeno odlepršala od geocentrizma do modernog shvatanja univerzuma. Međutim, to ne daje odgovor zašto danas ograničavamo svemir. Uostalom, do sada se radilo samo o razmerama kosmosa, a ne o samoj njegovoj prirodi.

Prvi koji je odlučio da opravda beskonačnost svemira bio je Isak Njutn. Otkrivši zakon univerzalne gravitacije, vjerovao je da ako je prostor konačan, sva bi se njegova tijela prije ili kasnije spojila u jedinstvenu cjelinu. Prije njega, ako je neko izrazio ideju o beskonačnosti Univerzuma, to je bilo samo u filozofskom ključu. Bez ikakvog naučnog opravdanja. Primjer za to je Giordano Bruno. Inače, kao i Kant, bio je ispred nauke mnogo vekova. On je prvi izjavio da su zvijezde udaljena sunca, a da se planete također okreću oko njih.

Čini se da je sama činjenica beskonačnosti sasvim razumna i očigledna, ali prekretnice u nauci 20. veka uzdrmale su ovu „istinu“.

Stacionarni univerzum

Prvi značajan korak ka razvoju modernog modela svemira napravio je Albert Ajnštajn. Poznati fizičar predstavio je svoj model stacionarnog univerzuma 1917. godine. Ovaj model se zasnivao na opštoj teoriji relativnosti koju je razvio godinu dana ranije. Prema njegovom modelu, svemir je beskonačan u vremenu i konačan u prostoru. Ali, na kraju krajeva, kao što je ranije navedeno, prema Newtonu, svemir s konačnom veličinom mora se srušiti. Da bi to učinio, Einstein je uveo kosmološku konstantu, koja je kompenzirala gravitacijsko privlačenje udaljenih objekata.

Koliko god paradoksalno zvučalo, Ajnštajn nije ograničio samu konačnost Univerzuma. Po njegovom mišljenju, Univerzum je zatvorena ljuska hipersfere. Analogija je površina obične trodimenzionalne sfere, na primjer, globusa ili Zemlje. Koliko god putnik putovao Zemljom, nikada neće stići do njene ivice. Međutim, to ne znači da je Zemlja beskonačna. Putnik će se jednostavno vratiti na mjesto odakle je započeo svoje putovanje.

Na površini hipersfere

Na isti način, svemirski lutalica, savladavajući Ajnštajnov univerzum na zvjezdanom brodu, može se vratiti nazad na Zemlju. Samo što se ovaj put lutalica neće kretati po dvodimenzionalnoj površini sfere, već po trodimenzionalnoj površini hipersfere. To znači da Univerzum ima konačan volumen, a time i konačan broj zvijezda i mase. Međutim, univerzum nema nikakve granice ni centar.

Ajnštajn je do takvih zaključaka došao povezujući prostor, vreme i gravitaciju u svojoj čuvenoj teoriji. Prije njega, ovi koncepti su smatrani odvojenim, zbog čega je prostor Univerzuma bio čisto euklidski. Ajnštajn je dokazao da je sama gravitacija zakrivljenost prostor-vremena. Ovo je radikalno promijenilo rane ideje o prirodi svemira, zasnovane na klasičnoj Njutnovoj mehanici i Euklidovoj geometriji.

Expanding Universe

Čak ni otkriću "novog univerzuma" nisu bile strane zablude. Einstein, iako je ograničio svemir u svemiru, nastavio ga je smatrati statičnim. Prema njegovom modelu, svemir je bio i ostao vječan, a njegova veličina uvijek ostaje ista. Godine 1922. sovjetski fizičar Alexander Fridman značajno je proširio ovaj model. Prema njegovim proračunima, svemir uopće nije statičan. Može se proširiti ili skupiti tokom vremena. Važno je napomenuti da je Friedman došao do takvog modela zasnovanog na istoj teoriji relativnosti. Uspio je ispravnije primijeniti ovu teoriju, zaobilazeći kosmološku konstantu.

Albert Ajnštajn nije odmah prihvatio takvu "ispravku". U pomoć ovom novom modelu došlo je ranije spomenuto Hubbleovo otkriće. Recesija galaksija je neosporno dokazala činjenicu širenja Univerzuma. Tako je Ajnštajn morao da prizna svoju grešku. Sada je Univerzum imao određenu starost, koja striktno zavisi od Hubble konstante, koja karakteriše brzinu njegovog širenja.

Dalji razvoj kosmologije

Dok su naučnici pokušavali da reše ovaj problem, otkrivene su mnoge druge važne komponente Univerzuma i razvijeni su različiti njegovi modeli. Tako je 1948. Georgy Gamow uveo hipotezu o "vrućem svemiru", koja će se kasnije pretvoriti u teoriju velikog praska. Otkriće 1965. godine potvrdilo je njegove sumnje. Sada su astronomi mogli da posmatraju svetlost koja je došla od trenutka kada je svemir postao providan.

Tamna materija, koju je 1932. godine predvidio Fritz Zwicky, potvrđena je 1975. godine. Tamna materija zapravo objašnjava samo postojanje galaksija, jata galaksija i samu strukturu Univerzuma u cjelini. Tako su naučnici saznali da je većina mase svemira potpuno nevidljiva.

Konačno, 1998. godine, tokom proučavanja udaljenosti do, otkriveno je da se Univerzum širi ubrzano. Ova sljedeća prekretnica u nauci dovela je do modernog razumijevanja prirode univerzuma. Uveden od strane Ajnštajna i opovrgnut od Friedmana, kosmološki koeficijent je ponovo našao svoje mesto u modelu Univerzuma. Prisutnost kosmološkog koeficijenta (kosmološke konstante) objašnjava njegovo ubrzano širenje. Da bi se objasnilo prisustvo kosmološke konstante, uveden je koncept - hipotetičko polje koje sadrži većinu mase Univerzuma.

Trenutna ideja o veličini svemira koji se može promatrati

Trenutni model Univerzuma se također naziva ΛCDM model. Slovo "Λ" označava prisustvo kosmološke konstante, što objašnjava ubrzano širenje svemira. "CDM" znači da je svemir ispunjen hladnom tamnom materijom. Nedavne studije sugeriraju da je Hubble konstanta oko 71 (km/s)/Mpc, što odgovara starosti Univerzuma od 13,75 milijardi godina. Poznavajući starost Univerzuma, možemo procijeniti veličinu njegovog vidljivog područja.

Prema teoriji relativnosti, informacija o bilo kojem objektu ne može doći do posmatrača brzinom većom od brzine svjetlosti (299792458 m/s). Ispada da posmatrač ne vidi samo objekat, već i njegovu prošlost. Što je objekat udaljeniji od njega, izgleda daleka prošlost. Na primjer, gledajući u Mjesec, vidimo kakav je bio prije nešto više od jedne sekunde, Sunce - prije više od osam minuta, najbliže zvijezde - godine, galaksije - prije miliona godina, itd. U Ajnštajnovom stacionarnom modelu, Univerzum nema starosnu granicu, što znači da njegova vidljiva oblast takođe nije ničim ograničena. Posmatrač, naoružan sve naprednijim astronomskim instrumentima, posmatraće sve udaljenije i drevne objekte.

Imamo drugačiju sliku sa modernim modelom Univerzuma. Prema njoj, Univerzum ima svoje doba, a time i granicu posmatranja. To jest, od rođenja Univerzuma, nijedan foton ne bi imao vremena da pređe razdaljinu veću od 13,75 milijardi svjetlosnih godina. Ispostavilo se da možemo reći da je svemir koji se može posmatrati ograničen od posmatrača sfernim područjem poluprečnika 13,75 milijardi svetlosnih godina. Međutim, to nije sasvim tačno. Ne zaboravite na širenje svemirskog prostora. Dok foton ne stigne do posmatrača, objekat koji ga je emitovao biće već 45,7 milijardi svetlosnih godina udaljen od nas. godine. Ova veličina je horizont čestica, i to je granica vidljivog univerzuma.

Preko horizonta

Dakle, veličina svemira koji se može promatrati je podijeljena u dvije vrste. Prividna veličina, koja se naziva i Hubble radijus (13,75 milijardi svjetlosnih godina). I prava veličina, nazvana horizont čestica (45,7 milijardi svjetlosnih godina). Važno je da oba ova horizonta uopće ne karakteriziraju stvarnu veličinu Univerzuma. Prvo, zavise od položaja posmatrača u prostoru. Drugo, mijenjaju se tokom vremena. U slučaju ΛCDM modela, horizont čestica se širi brzinom većom od Hubble horizonta. Na pitanje da li će se ovaj trend promijeniti u budućnosti, savremena nauka ne daje odgovor. Ali ako pretpostavimo da se Univerzum nastavlja širiti ubrzano, onda će svi oni objekti koje sada vidimo prije ili kasnije nestati iz našeg "vidnog polja".

Do sada, najudaljenije svjetlo koje su promatrali astronomi je CMB. Gledajući u to, naučnici vide Univerzum kakav je bio 380.000 godina nakon Velikog praska. U tom trenutku Univerzum se toliko ohladio da je mogao da emituje slobodne fotone, koji se danas hvataju uz pomoć radio-teleskopa. U to vrijeme u svemiru nije bilo zvijezda ni galaksija, već samo neprekidan oblak vodonika, helijuma i zanemarljive količine drugih elemenata. Od nehomogenosti uočenih u ovom oblaku, kasnije će se formirati galaktička jata. Ispostavilo se da se upravo oni objekti koji će se formirati iz nehomogenosti kosmičkog mikrotalasnog pozadinskog zračenja nalaze najbliže horizontu čestica.

True Borders

Da li svemir ima istinite, nevidljive granice još uvijek je predmet pseudonaučnih spekulacija. Na ovaj ili onaj način, svi se približavaju beskonačnosti Univerzuma, ali tu beskonačnost tumače na potpuno različite načine. Neki smatraju da je Univerzum višedimenzionalni, gdje je naš "lokalni" trodimenzionalni Univerzum samo jedan od njegovih slojeva. Drugi kažu da je Univerzum fraktalan, što znači da naš lokalni Univerzum može biti čestica drugog. Ne zaboravite na različite modele Multiverzuma sa svojim zatvorenim, otvorenim, paralelnim univerzumima, crvotočinama. I mnogo, mnogo više različitih verzija, čiji je broj ograničen samo ljudskom maštom.

Ali ako uključimo hladni realizam ili se jednostavno odmaknemo od svih ovih hipoteza, onda možemo pretpostaviti da je naš svemir beskrajni homogeni kontejner svih zvijezda i galaksija. Štaviše, u bilo kojoj veoma udaljenoj tački, bilo da se radi o milijardama gigaparseka od nas, svi uslovi će biti potpuno isti. U ovom trenutku, horizont čestica i Hubble sfera će biti potpuno isti sa istim reliktnim zračenjem na njihovoj ivici. Okolo će biti iste zvijezde i galaksije. Zanimljivo je da to nije u suprotnosti sa širenjem svemira. Na kraju krajeva, nije samo svemir taj koji se širi, već i sam prostor. Činjenica da je u trenutku velikog praska Univerzum nastao iz jedne tačke samo govori da su se beskonačno male (praktično nulte) veličine koje su tada bile sada pretvorile u nezamislivo velike. U budućnosti ćemo koristiti ovu hipotezu kako bismo jasno razumjeli razmjere vidljivog Univerzuma.

Vizuelno predstavljanje

Različiti izvori pružaju sve vrste vizualnih modela koji omogućavaju ljudima da shvate razmjere svemira. Međutim, nije nam dovoljno da shvatimo koliko je kosmos ogroman. Važno je razumjeti kako se koncepti kao što su Hubble horizont i horizont čestica zapravo manifestiraju. Da bismo to učinili, zamislimo naš model korak po korak.

Zaboravimo da moderna nauka ne zna za "strani" region Univerzuma. Odbacujući verzije o multiverzumu, fraktalnom univerzumu i drugim njegovim "raznolikostima", zamislimo da je jednostavno beskonačan. Kao što je ranije navedeno, to nije u suprotnosti sa proširenjem njegovog prostora. Naravno, uzimamo u obzir činjenicu da su njena Hablova sfera i sfera čestica udaljene 13,75 odnosno 45,7 milijardi svetlosnih godina.

Razmjera svemira

Pritisnite dugme START i otkrijte novi, nepoznati svijet!
Za početak, pokušajmo shvatiti koliko su velike univerzalne vage. Ako ste putovali po našoj planeti, možete dobro zamisliti koliko je Zemlja velika za nas. Sada zamislite našu planetu kao zrno heljde, koje se kreće u orbiti oko lubenice-Sunca, veličine pola fudbalskog igrališta. U ovom slučaju, orbita Neptuna će odgovarati veličini malog grada, područje - Mjesecu, područje granice utjecaja Sunca - Marsu. Ispostavilo se da je naš Sunčev sistem veći od Zemlje koliko je Mars veći od heljde! Ali ovo je samo početak.

Sada zamislite da će ova heljda biti naš sistem, čija je veličina približno jednaka jednom parseku. Tada će Mliječni put biti veličine dva fudbalska stadiona. Međutim, to nam neće biti dovoljno. Mliječni put ćemo morati smanjiti na centimetar. Nekako će ličiti na pjenu od kafe umotanu u vrtlog usred međugalaktičkog prostora crnog od kafe. Dvadeset centimetara od nje nalazi se ista spiralna "beba" - maglina Andromeda. Oko njih će biti roj malih galaksija u našem Lokalnom jatu. Prividna veličina našeg svemira će biti 9,2 kilometra. Došli smo do razumijevanja univerzalnih dimenzija.

Unutar univerzalnog balona

Međutim, nije nam dovoljno razumjeti samu ljestvicu. Važno je Univerzum ostvariti u dinamici. Zamislite sebe kao divove, za koje Mliječni put ima centimetarski prečnik. Kako je maloprije rečeno, naći ćemo se unutar lopte poluprečnika 4,57 i prečnika 9,24 kilometra. Zamislite da smo u stanju da se vinemo unutar ove lopte, putujemo, savladavajući čitave megaparseke u sekundi. Šta ćemo vidjeti ako je naš univerzum beskonačan?

Naravno, pred nama će se pojaviti bezbroj svih vrsta galaksija. Eliptični, spiralni, nepravilni. Neka područja će vrviti njima, druga će biti prazna. Glavna karakteristika će biti da će oni vizuelno svi biti nepomični, dok ćemo mi biti nepomični. Ali čim napravimo korak, same galaksije će početi da se kreću. Na primjer, ako smo u mogućnosti da vidimo mikroskopski Sunčev sistem u centimetru Mliječnog puta, možemo promatrati njegov razvoj. Udaljavajući se od naše galaksije za 600 metara, vidjet ćemo protozvijezdu Sunce i protoplanetarni disk u trenutku formiranja. Približavajući se, vidjećemo kako izgleda Zemlja, kako se rađa život i pojavljuje se čovjek. Na isti način ćemo vidjeti kako se galaksije mijenjaju i pomiču dok im se udaljavamo ili približavamo.

Shodno tome, što su udaljenije galaksije u koje zavirimo, one će za nas biti drevnije. Tako će se najudaljenije galaksije nalaziti dalje od 1300 metara od nas, a na prelazu od 1380 metara već ćemo vidjeti reliktnu radijaciju. Istina, ova udaljenost će za nas biti zamišljena. Međutim, kako se približavamo CMB-u, videćemo zanimljivu sliku. Naravno, posmatraćemo kako će se galaksije formirati i razvijati iz početnog oblaka vodonika. Kada stignemo do jedne od ovih formiranih galaksija, shvatit ćemo da nismo prevalili uopće 1.375 kilometara, već svih 4.57.

Smanjenje

Kao rezultat toga, još ćemo se povećati u veličini. Sada možemo postaviti cijele praznine i zidove u šaku. Tako ćemo se naći u prilično malom balonu iz kojeg je nemoguće izaći. Ne samo da će se rastojanje do objekata na ivici mehurića povećavati kako se približavaju, već će se i sama ivica kretati beskonačno. Ovo je cela poenta veličine svemira koji se može posmatrati.

Koliko god da je svemir veliki, za posmatrača će uvek ostati ograničen mehur. Posmatrač će uvijek biti u centru ovog balona, ​​u stvari, on je njegov centar. Pokušavajući da dođe do nekog objekta na ivici mehurića, posmatrač će pomeriti njegov centar. Kako se približavate objektu, ovaj će se objekt sve više udaljavati od ruba mjehurića i istovremeno se mijenjati. Na primjer, iz bezobličnog vodonikovog oblaka pretvorit će se u punopravnu galaksiju ili dalje u galaktičko jato. Osim toga, put do ovog objekta će se povećavati kako mu se približavate, jer će se sam okolni prostor mijenjati. Kada dođemo do ovog objekta, samo ćemo ga pomjeriti od ruba balona do njegovog centra. Na rubu Univerzuma, relikt zračenje će također treperiti.

Ako pretpostavimo da će se Univerzum nastaviti da se širi ubrzanom brzinom, a onda ćemo biti u centru balona i vijugati vrijeme za milijarde, trilione i čak više redove godina naprijed, primijetit ćemo još zanimljiviju sliku. Iako će se i naš balon povećati, njegove mutirajuće komponente će se još brže udaljavati od nas, ostavljajući ivicu ovog balona, ​​sve dok svaka čestica Univerzuma ne odluta u svom usamljenom mehuru bez mogućnosti interakcije sa drugim česticama.

Dakle, moderna nauka nema informacije o tome koje su stvarne dimenzije svemira i da li on ima granice. Ali pouzdano znamo da vidljivi Univerzum ima vidljivu i pravu granicu, nazvanu Hubble radijus (13,75 milijardi svjetlosnih godina) i radijus čestice (45,7 milijardi svjetlosnih godina), respektivno. Ove granice u potpunosti zavise od položaja posmatrača u prostoru i šire se s vremenom. Ako se Hubble radijus širi striktno brzinom svjetlosti, tada se širenje horizonta čestica ubrzava. Ostaje otvoreno pitanje da li će se njegovo ubrzanje horizonta čestica nastaviti dalje i promijeniti u kontrakciju.