Un rol important în determinarea vârstei Universului îl joacă alocarea etapelor dezvoltării sale de la începutul Big Bang-ului.
Evoluția Universului și etapele dezvoltării sale
Astăzi se obișnuiește să se distingă următoarele faze ale dezvoltării Universului:
- Timp Planck - perioadă de la 10 -43 la 10 -11 secunde. În această scurtă perioadă de timp, după cum cred oamenii de știință, forța gravitațională s-a „separat” de restul forțelor de interacțiune.
- Epoca de naștere a quarcilor este de la 10 -11 la 10 -2 secunde. În această perioadă a avut loc nașterea quarcilor și separarea forțelor fizice cunoscute de interacțiune.
- Era modernă - a început la 0,01 secunde după Big Bang și continuă și acum. În această perioadă de timp s-au format toate particulele elementare, atomii, moleculele, stelele și galaxiile.
Este de remarcat faptul că o perioadă importantă în dezvoltarea Universului este momentul în care acesta a devenit transparent la radiații - la trei sute optzeci de mii de ani după Big Bang.
Metode pentru determinarea vârstei universului
Câți ani are universul? Înainte de a încerca să afle, este de remarcat faptul că vârsta ei este considerată din timpul Big Bang-ului. Astăzi, nimeni nu poate spune cu deplină certitudine cu câți ani în urmă a apărut Universul. Dacă te uiți la tendință, atunci, în timp, oamenii de știință ajung la concluzia că vârsta ei este mai mare decât se credea anterior.
Ultimele calcule ale oamenilor de știință arată că vârsta Universului nostru este de 13,75±0,13 miliarde de ani. Potrivit unor experți, cifra finală ar putea fi revizuită în viitorul apropiat și ajustată la cincisprezece miliarde de ani.
Modul modern de estimare a vârstei spațiului cosmic se bazează pe studiul stelelor „vechi”, a clusterelor și a obiectelor spațiale nedezvoltate. Tehnologia de calcul a vârstei Universului este un proces complex și încăpător. Vom lua în considerare doar câteva principii și metode de calcul.
Grupuri masive de stele
Pentru a determina cât de vechi este Universul, oamenii de știință examinează zone din spațiu cu un grup mare de stele. Fiind în aproximativ aceeași zonă, corpurile au o vârstă similară. Nașterea simultană a stelelor face posibil ca oamenii de știință să determine vârsta clusterului.
Folosind teoria „evoluției stelelor”, ei construiesc grafice și efectuează calcule cu mai multe linii. Se iau în considerare datele obiectelor cu aceeași vârstă, dar cu mase diferite.
Pe baza rezultatelor obținute, se poate determina vârsta clusterului. Precalculând distanța până la un grup de grupuri de stele, oamenii de știință determină vârsta universului.
Ați reușit să determinați exact cât de vechi are universul? Conform calculelor oamenilor de știință, rezultatul a fost ambiguu - de la 6 la 25 de miliarde de ani. Din păcate, această metodă are multe dificultăți. Prin urmare, există o eroare gravă.
Vechi locuitori ai spațiului
Pentru a înțelege câți ani există Universul, oamenii de știință observă pitici albe în clustere globulare. Ele sunt următoarea verigă evolutivă după gigantul roșu.
În procesul de trecere de la o etapă la alta, greutatea stelei practic nu se schimbă. Piticile albe nu au fuziune termonucleară, deci emit lumină datorită căldurii acumulate. Dacă cunoașteți relația dintre temperatură și timp, puteți determina vârsta stelei. Vârsta celui mai vechi cluster este estimată la aproximativ 12-13,4 miliarde de ani. Cu toate acestea, această metodă este asociată cu complexitatea observării surselor de radiații destul de slabe. Sunt necesare telescoape și echipamente foarte sensibile. Pentru a rezolva această problemă, este implicat puternicul telescop spațial Hubble.
„Buillonul” primordial al Universului
Pentru a determina cât de vechi este Universul, oamenii de știință observă obiecte formate din substanță primară. Au supraviețuit până în vremea noastră datorită ritmului lent de evoluție. Explorând compoziția chimică a unor astfel de obiecte, oamenii de știință o compară cu datele despre fizica termonucleară. Pe baza rezultatelor obținute se determină vârsta unei stele sau a unui cluster. Oamenii de știință au efectuat două studii independente. Rezultatul s-a dovedit a fi destul de similar: conform primului - 12,3-18,7 miliarde de ani și conform celui de-al doilea - 11,7-16,7.
Universul în expansiune și materia întunecată
Există un număr mare de modele pentru determinarea vârstei universului, dar rezultatele sunt foarte controversate. Astăzi există o modalitate mai precisă. Se bazează pe faptul că spațiul cosmic s-a extins constant de la Big Bang.
Inițial, spațiul era mai mic, cu aceeași cantitate de energie ca și acum.
Potrivit oamenilor de știință, în timp, fotonul „pierde” energie, iar lungimea de undă crește. Pe baza proprietăților fotonilor și a prezenței materiei negre, am calculat vârsta Universului nostru. Oamenii de știință au reușit să determine vârsta spațiului cosmic, acesta s-a ridicat la 13,75 ± 0,13 miliarde de ani. Această metodă de calcul se numește Lambda-Cold Dark Matter - modelul cosmologic modern.
Rezultatul poate fi greșit
Cu toate acestea, niciunul dintre oamenii de știință nu susține că acest rezultat este corect. Acest model include multe ipoteze condiționate care sunt luate ca bază. Cu toate acestea, în acest moment această metodă de determinare a vârstei universului este considerată cea mai precisă. În 2013, a fost posibil să se determine rata de expansiune a universului - constanta Hubble. Era de 67,2 kilometri pe secundă.
Folosind date mai precise, oamenii de știință au stabilit că vârsta universului este de 13 miliarde 798 milioane de ani.
Înțelegem însă că în procesul de determinare a vârstei Universului s-au folosit modele general acceptate (forma sferică plată, prezența materiei întunecate reci, viteza luminii ca constantă maximă). Dacă ipotezele noastre despre constantele și modelele general acceptate în viitor se dovedesc a fi eronate, atunci aceasta va presupune o recalculare a datelor obținute.
Ecologia cunoașterii. Stiinta si Tehnologie: . Când te gândești că ar putea exista 400 de miliarde de stele în Calea Lactee și aproximativ două trilioane de galaxii în Univers, viața inteligentă pare să fie destul de comună.
Poate că, în întreaga istorie a universului, nu a existat nicio altă specie de ființe inteligente, avansate din punct de vedere tehnologic, cu excepția oamenilor. Când te gândești că ar putea exista 400 de miliarde de stele în Calea Lactee, fiecare cu trei lumi potențial locuibile și aproximativ două trilioane de galaxii în Univers, viața inteligentă pare destul de comună.
Dar intuiția ne poate eșua, deoarece presupunerile noastre sunt adesea neștiințifice. Amploarea necunoscutelor care pot fi ascunse în abiogeneză, evoluție, adaptare pe termen lung și alți factori ne împiedică să întocmim o ecuație exactă a vieții. Există posibilități astronomice pentru dezvoltarea vieții inteligente, avansate din punct de vedere tehnologic, dar incertitudinile uriașe fac cu totul posibil ca oamenii să fie singurii locuitori ai spațiului.
În 1961, omul de știință Frank Drake a prezentat prima ecuație care prezice câte civilizații care cuceresc spațiul ar putea fi în univers. S-a bazat pe o serie de cantități necunoscute pe care le-a putut estima și, în cele din urmă, a dat un număr aproximativ de civilizații avansate din punct de vedere tehnologic care au existat în trecut și în prezent, în galaxia noastră și în universul observabil. Au trecut 55 de ani, iar astăzi unele dintre aceste cantități ne permit să facem predicții mai precise.
În primul rând, înțelegerea noastră cu privire la dimensiunea și scara universului s-a îmbunătățit mult. Acum știm, datorită observațiilor din spațiu și observatoare terestre care acoperă întregul spectru de lungimi de undă electromagnetice, cât de mare este universul și câte galaxii conține. Avem o mai bună înțelegere a modului în care se formează și funcționează stelele și, cu cât ne uităm mai adânc în abisul spațiului, cu atât estimăm mai precis numărul de stele din univers. Au fost multe stele în Univers - aproximativ 10 24 - și, pe baza acestui număr, se pot estima șansele apariției vieții în 13,8 miliarde de ani.
Obișnuiam să fim surprinși de câte stele au planete în apropiere, fiind în același timp solide și cu o atmosferă destul de interesantă similară cu a noastră și câte dintre aceste planete se află la o distanță adecvată de stea lor, astfel încât să existe apă lichidă la suprafață. . Multă vreme am fost surprinși doar de asta. Dar datorită telescopului spațial Kepler, am învățat multe:
- 80-100% dintre stele au un sistem planetar sau planete;
- 20-25% dintre aceste sisteme au o planetă în „zona locuibilă”, în care apa va rămâne în stare lichidă la suprafață;
- 10-20% dintre aceste planete sunt asemănătoare Pământului ca mărime și masă;
Astfel, vor exista aproximativ 10 22 de planete terestre potențial locuibile în Univers, cu condiții adecvate.
Mai mult, aproape toate aceste planete vor fi îmbogățite cu elemente grele și ingrediente necesare vieții. Privind la mediul interstelar, la norii de gaz molecular, la centrele galaxiilor îndepărtate, vedem toate elementele tabelului periodic - carbon, azot, oxigen, siliciu, sulf, fosfor, cupru, fier și multe altele.
Privind meteorii și asteroizii din propriul nostru sistem solar, găsim nu numai aceste elemente, ci și compușii lor organici - zaharuri, inele de benzen și chiar aminoacizi. Cu alte cuvinte, ar trebui să existe nu doar 10 22 de planete potențial locuibile în Univers, ci 10 22 de planete cu elemente necesare vieții.
Dar aici se termină optimismul nostru. Dacă, desigur, suntem onești și scrupuloși. Pentru că pentru a apărea o civilizație avansată trebuie să aibă loc trei evenimente monumentale:
- Abiogeneza - când materiile prime asociate proceselor organice sunt transformate brusc în „viață”.
- Viața trebuie să supraviețuiască și să supraviețuiască miliarde de ani pe planetă pentru a dobândi proprietăți precum complexitatea, multicelularitatea, diferențierea și „inteligența”.
- În cele din urmă, viața inteligentă trebuie să devină o civilizație tehnologică fie pentru a-și anunța prezența în univers, fie pentru a merge dincolo de propria sa casă și a explora universul, fie pentru a auzi și detecta alte forme de inteligență în univers.
Când Carl Sagan a introdus Cosmos în 1980, el a declarat că ar fi înțelept să acordăm fiecăruia dintre acești trei pași o șansă de succes de 10%. Dacă acest lucru ar fi corect, ar exista peste 10 milioane de civilizații extraterestre inteligente în galaxia Calea Lactee.
Sunt cei care susțin că în total acești trei pași au o probabilitate de a se produce de mai puțin de 10 -22 de ori. Dar aceasta în sine este o afirmație absurdă, bazată pe nimic. Abiogeneza poate fi comună; s-ar fi putut întâmpla de multe ori pe Pământ, Marte, Titan, Europa, Venus, Enceladus sau chiar în afara sistemului nostru solar. Dar poate fi un proces atât de rar încât chiar dacă am crea o sută de clone ale tânărului Pământ - sau o mie, sau un milion sau mai multe - lumea noastră ar putea deveni singura planetă pe care a apărut viața.
Și chiar dacă viața apare, cât de probabil este ca aceasta să supraviețuiască și să prospere miliarde de ani?
Va fi un scenariu de încălzire catastrofală ca pe Venus?
Sau un scenariu de îngheț catastrofal și pierderi atmosferice, ca pe Marte?
Sau va ajunge viața să se otrăvească cu existența ei, așa cum a făcut pe Pământ acum două miliarde de ani?
Și chiar dacă viața supraviețuiește miliarde de ani, cât de des vor avea loc exploziile cambriene atunci când plante, animale și ciuperci uriașe, multicelulare, macroscopice, au ajuns să domine planeta?
Acesta poate fi un scenariu relativ comun sau rar, care apare fie 10% din timp, fie deloc.
Și chiar dacă toate acestea sunt permise, cât de probabil este să apară o specie avansată din punct de vedere tehnologic, care folosește unelte și care lansează rachete precum oamenii?
Reptilele, păsările și mamiferele sofisticate, care pot fi considerate inteligente în multe privințe, există de zeci și sute de milioane de ani, dar oamenii moderni au apărut în urmă cu mai puțin de un milion de ani și au devenit „avansați din punct de vedere tehnologic” în ultimul secol. Va exista o șansă de 10% ca, depășind etapele anterioare de dezvoltare, să deveniți o civilizație spațială? Este greu de crezut. Și nu știm, să fim sinceri.
Știm că viața inteligentă în univers ar trebui să apară destul de des (10 22). Și știm că există o mică șansă de a deveni o civilizație care cucerește spațiul. Dar nu știm care este această șansă - 10 -3 , 10 -20 sau 10 -50 . Avem nevoie de date. Și nicio presupunere sau declarație nu le va înlocui. Trebuie să găsim viața pentru a ști cu siguranță existența ei. Orice altceva nu este altceva decât speculații obișnuite. publicat Dacă aveți întrebări pe această temă, adresați-le specialiștilor și cititorilor proiectului nostru.
Este universul infinit sau are un sfârșit? Dacă este infinit, atunci asta înseamnă că trebuie să existe universuri paralele, spune fizicianul Brian Green.
El a explicat ideea într-un interviu acordat NPR folosind o metaforă: „Imaginați-vă universul ca pe un pachet de cărți. Dacă amestecați cărțile, se vor întâmpla o mulțime de schimbări", spune Brian Green. "Dacă amestecați acest pachet suficient de mult, ordinea cărților se poate repeta. La fel și cu Universul infinit. Cu un set limitat de combinații de materie, ordinea aranjamentului ei trebuie într-o zi să se repete. "
Potrivit lui, mulți oameni de știință teoreticieni iau în considerare serios posibilitatea existenței Multiversului. Iată câteva dintre ipotezele existente.
1. Universuri cu bule
Cosmologul Alexander Vilenkin de la Universitatea Tufts consideră că zonele spațiale separate după Big Bang s-ar putea extinde, ceea ce a dus la formarea de universuri cu bule izolate.
Conform teoriei lui Viletkin, bula noastră a încetat să se extindă, ceea ce a creat anumite condiții în universul nostru. Cu toate acestea, alte bule ar putea continua să se extindă, cu rezultatul că proprietățile fizice ale acelor universuri sunt complet diferite de cele pe care le observăm în universul nostru.
2. Universul ca hologramă
Teoria corzilor vede universul ca pe o colecție de corzi foarte subțiri, care vibrează. Aceste corzi creează o forță cunoscută sub numele de gravitație. Lumea corzilor este un fel de hologramă proiectată dintr-o dimensiune cosmică inferioară, care este mai simplă, mai plată și nu are gravitație.
3 Un gol imens în spațiu poate fi o ușă către un alt univers
Un gol de 1 miliard de ani lumină în spațiu i-a nedumerit pe oamenii de știință când a fost descoperit în 2007. Apoi, în 2009, a fost descoperit un alt gol cosmic de 3,5 miliarde de ani lumină. Un astfel de fenomen nu poate fi explicat prin cunoștințele moderne despre structura și evoluția Universului. Goluri de asemenea proporții gigantice nu s-ar fi putut forma în perioada de după Big Bang. Ar fi durat mult mai mult pentru a-i educa.
Laura Mersini-Hugton, fizician și profesor la Universitatea din Carolina de Nord, consideră că aceasta este o urmă a unui alt univers care se află în afara universului nostru. Conform ipotezei ei, încâlcerea cuantică dintre universul nostru și un alt univers a creat aceste goluri ca o partiție între universuri.
4. Universuri paralele care se pot ciocni între ele
Big Bang-ul care a format universul ar fi putut fi cauzat de ciocnirea a două universuri tridimensionale într-un alt spațiu cosmic. Big Bang-ul poate fi doar unul dintre multele Big Bang-uri. Crearea universului este un proces ciclic, spun Paul Steinhard, profesor de fizică la Universitatea Princeton, și Neil Turok, director al Institutului Perimeter pentru Fizică Teoretică din Ontario, Canada.
Teoria lor se bazează parțial pe teoria superstringurilor. În prefața cărții lor The Infinite Universe Beyond the Big Bang, ei au scris: „Suntem convinși că momentul creației a fost doar o parte a unui ciclu nesfârșit de coliziuni colosale între Universul nostru și o lume paralelă”.
Știri pe acest subiect: În ucraineni există o oportunitate unică de a lua 50.000 de euro și de a obține sprijinul Finlandei - 3 feroce 13 fapte înfricoșătoare despre Vineri 13 - 13 martie 2013 Ploi de diamante pe Saturn și Jupiter - 13 luni cu simptome vesele 2013 6 cele mai multe blesteme celebre din istorie - 19 secera 2013 Frumusețea și groaza păpușilor vii: Odessa Barbie cu o iubită roșcată - 17 secera 2013 Un aligator alb cu ochi albaștri a apărut în Florida - 13 secera 2013 Lupta împotriva beției în 1902 - demonstrativ anti- postere cu alcool - 10 septembrie 2013 10 stereotipuri despre America - 5 septembrie 2013
Vedem tot timpul cerul înstelat. Spațiul pare misterios și imens, iar noi suntem doar o mică parte din această lume vastă, misterioasă și tăcută.
De-a lungul vieții, omenirea își pune întrebări diferite. Ce este acolo, în afara galaxiei noastre? Există ceva în afara spațiului? Și spațiul are o graniță? Chiar și oamenii de știință se gândesc la aceste întrebări de mult timp. Este spațiul infinit? Acest articol oferă informații pe care oamenii de știință le au în prezent.
Granițele infinitului
Se crede că sistemul nostru solar s-a format ca urmare a Big Bang-ului. S-a produs din cauza comprimării puternice a materiei și a rupt-o, împrăștiind gaze în direcții diferite. Această explozie a dat viață galaxiilor și sistemelor solare. Se credea anterior că Calea Lactee are o vechime de 4,5 miliarde de ani. Cu toate acestea, în 2013, telescopul Planck a permis oamenilor de știință să recalculeze vârsta sistemului solar. Acum este estimat la 13,82 miliarde de ani.
Cea mai modernă tehnologie nu poate acoperi întregul cosmos. Deși cele mai recente dispozitive sunt capabile să capteze lumina stelelor aflate la 15 miliarde de ani lumină distanță de planeta noastră! Pot fi chiar stele care au murit deja, dar lumina lor încă călătorește prin spațiu.
Sistemul nostru solar este doar o mică parte dintr-o galaxie uriașă numită Calea Lactee. Universul însuși conține mii de astfel de galaxii. Și dacă spațiul este infinit nu se știe...
Faptul că Universul se extinde constant, formând tot mai multe corpuri cosmice noi, este un fapt științific. Probabil, aspectul său se schimbă în mod constant, așa că cu milioane de ani în urmă, așa cum sunt siguri unii oameni de știință, arăta complet diferit față de azi. Și dacă universul crește, atunci cu siguranță are limite? Câte universuri există în spatele lui? Din păcate, nimeni nu știe asta.
Expansiunea spațiului
Astăzi, oamenii de știință spun că cosmosul se extinde foarte rapid. Mai repede decât credeau anterior. Datorită expansiunii Universului, exoplanetele și galaxiile se îndepărtează de noi cu viteze diferite. Dar, în același timp, rata sa de creștere este aceeași și uniformă. Doar că aceste corpuri sunt la distanțe diferite de noi. Așadar, Alpha Centauri, steaua cea mai apropiată de Soare, „fuge” de Pământul nostru cu o viteză de 9 cm/s.
Acum oamenii de știință caută un răspuns la o altă întrebare. Ce determină extinderea universului?
Materia întunecată și energia întunecată
Materia întunecată este o substanță ipotetică. Nu produce energie și lumină, dar ocupă 80% din spațiu. Prezența acestei substanțe evazive în spațiu, au ghicit oamenii de știință încă din anii 50 ai secolului trecut. Deși nu existau dovezi directe ale existenței sale, au existat din ce în ce mai mulți susținători ai acestei teorii în fiecare zi. Poate conține substanțe necunoscute nouă.
Cum a apărut teoria materiei întunecate? Faptul este că clusterele galactice s-ar fi prăbușit cu mult timp în urmă dacă masa lor ar fi fost numai din materiale vizibile pentru noi. Ca rezultat, se dovedește că cea mai mare parte a lumii noastre este reprezentată de o substanță evazivă, dar necunoscută nouă.
În 1990, a fost descoperită așa-numita energie întunecată. La urma urmei, înainte ca fizicienii să creadă că forța gravitației lucrează pentru a încetini, într-o zi expansiunea Universului se va opri. Dar ambele echipe care au început studiul acestei teorii, au dezvăluit în mod neașteptat o accelerare a expansiunii. Imaginează-ți că arunci un măr în aer și aștepți să cadă, dar în schimb începe să se îndepărteze de tine. Acest lucru sugerează că expansiunea este influențată de o anumită forță, care a fost numită energie întunecată.
Astăzi, oamenii de știință s-au săturat să se certe dacă cosmosul este infinit sau nu. Ei încearcă să înțeleagă cum arăta universul înainte de Big Bang. Cu toate acestea, această întrebare nu are sens. La urma urmei, timpul și spațiul în sine sunt, de asemenea, infinite. Deci, să luăm în considerare câteva teorii ale oamenilor de știință despre spațiu și granițele sale.
Infinitul este...
Un astfel de concept precum „infinitul” este unul dintre cele mai surprinzătoare și relative concepte. A fost mult timp de interes pentru oamenii de știință. În lumea reală în care trăim, totul are un sfârșit, inclusiv viața. Prin urmare, infinitul atrage cu misterul său și chiar cu oarecare misticism. Infinitul este greu de imaginat. Dar există. La urma urmei, cu ajutorul lui se rezolvă multe probleme, și nu numai cele matematice.
infinit și zero
Mulți oameni de știință sunt încrezători în teoria infinitului. Cu toate acestea, matematicianul israelian Doron Zelberger nu le împărtășește opinia. El susține că există un număr mare și dacă îi adaugi unul, rezultatul final va fi zero. Cu toate acestea, acest număr se află atât de mult dincolo de înțelegerea umană, încât existența lui nu va fi niciodată dovedită. Pe acest fapt se bazează filosofia matematică numită „Ultra-infinit”.
Spațiu infinit
Există vreo șansă ca prin adăugarea a două numere identice să rezulte același număr? La prima vedere, acest lucru pare absolut imposibil, dar dacă vorbim despre Univers... Conform calculelor oamenilor de știință, scăderea unuia din infinit are ca rezultat infinit. Când două infinituri se adună, infinitul iese din nou. Dar dacă scădeți infinitul din infinit, cel mai probabil, obțineți unul.
Oamenii de știință antici s-au întrebat, de asemenea, dacă există o limită a cosmosului. Logica lor era simplă și genială în același timp. Teoria lor este exprimată după cum urmează. Imaginează-ți că ai ajuns la marginea universului. Și-au întins mâna dincolo de hotarele ei. Cu toate acestea, granițele lumii s-au îndepărtat. Și așa la nesfârșit. Este foarte greu de imaginat asta. Dar este și mai greu de imaginat ce există dincolo de granițele sale, dacă există cu adevărat.
Mii de lumi
Această teorie spune că cosmosul este infinit. Probabil are milioane, miliarde de alte galaxii care conțin miliarde de alte stele. La urma urmei, dacă gândești în linii mari, totul în viața noastră începe iar și iar - filmele urmează unul după altul, viața, care se termină într-o persoană, începe într-o alta.
În știința lumii de astăzi, conceptul de Univers multicomponent este considerat general acceptat. Dar câte universuri există? Niciunul dintre noi nu știe asta. În alte galaxii pot exista corpuri cerești complet diferite. Aceste lumi sunt dominate de legi complet diferite ale fizicii. Dar cum să-și dovedească prezența experimental?
Acest lucru se poate face doar prin descoperirea interacțiunii dintre universul nostru și alții. Această interacțiune are loc prin anumite găuri de vierme. Dar cum să le găsesc? Una dintre cele mai recente presupuneri ale oamenilor de știință spune că există o astfel de gaură chiar în centrul sistemului nostru solar.
Oamenii de știință sugerează că, în cazul în care cosmosul este infinit, undeva în întinderile sale există un geamăn al planetei noastre și, eventual, al întregului sistem solar.
Altă dimensiune
O altă teorie spune că dimensiunea cosmosului are limite. Chestia este că vedem cea mai apropiată galaxie (Andromeda) așa cum era acum un milion de ani. Chiar mai departe înseamnă chiar mai devreme. Spațiul nu se extinde, spațiul se extinde. Dacă putem depăși viteza luminii, depășim granițele spațiului, atunci vom cădea în starea trecută a Universului.
Și ce se află dincolo de această graniță notorie? Poate o altă dimensiune, fără spațiu și timp, pe care doar conștiința noastră o poate imagina.
Doctor în Științe Pedagogice E. LEVITAN.
Privește în profunzimi de neatins ale universului.
Un pelerin iscoditor a ajuns la „sfârșitul lumii” și încearcă să vadă: ce este acolo, dincolo de margine?
Ilustrație pentru ipoteza nașterii metagalaxiilor dintr-o bulă gigantică în descompunere. Bula a crescut la o dimensiune uriașă în stadiul de „inflație” rapidă a Universului. (Desen din revista „Pământ și Univers”.)
Nu este un titlu ciudat pentru un articol? Nu este universul singur? Până la sfârșitul secolului al XX-lea, a devenit clar că imaginea universului este nemăsurat mai complicată decât cea care părea complet evidentă acum o sută de ani. Nici Pământul, nici Soarele, nici galaxia noastră nu s-au dovedit a fi centrul Universului. Sistemele geocentric, heliocentric și galactocentric ale lumii au fost înlocuite de ideea că trăim într-o Metagalaxie în expansiune (Universul nostru). Conține nenumărate galaxii. Fiecare, ca și al nostru, este format din zeci sau chiar sute de miliarde de stele solare. Și nu există centru. Numai locuitorilor fiecărei galaxii li se pare că din ele se împrăștie alte insule stelare în toate direcțiile. Cu câteva decenii în urmă, astronomii puteau doar specula că sisteme planetare precum sistemul nostru solar existau undeva. Acum, cu un grad ridicat de certitudine, ei numesc un număr de stele în care au fost descoperite „discuri protoplanetare” (vor forma cândva planete) și vorbesc cu încredere despre descoperirea mai multor sisteme planetare.
Procesul de cunoaștere a Universului este nesfârșit. Și cu cât mai departe, cu atât mai îndrăznețe, uneori părând absolut fantastice, sarcinile sunt stabilite de cercetători. Deci, de ce să nu presupunem că astronomii vor descoperi într-o zi alte universuri? La urma urmei, este destul de probabil ca Metagalaxia noastră să nu fie întregul Univers, ci doar o parte a acestuia...
Este puțin probabil ca astronomii moderni și chiar astronomii din viitorul foarte îndepărtat să poată vedea vreodată alte universuri cu proprii lor ochi. Cu toate acestea, știința are deja câteva date despre care Metagalaxia noastră se poate dovedi a fi unul dintre multele mini-universuri.
Aproape nimeni nu se îndoiește că viața și inteligența pot să apară, să existe și să se dezvolte doar la un anumit stadiu al evoluției Universului. Este greu de imaginat că orice formă de viață a apărut înaintea stelelor și a planetelor care se mișcă în jurul lor. Și nu orice planetă, după cum știm, este potrivită pentru viață. Sunt necesare anumite condiții: o gamă destul de îngustă de temperatură, compoziția aerului potrivită pentru respirație, apă... În sistemul solar, Pământul s-a dovedit a fi într-o astfel de „centră a vieții”. Iar Soarele nostru este probabil situat în „centrul de viață” al Galaxiei (la o anumită distanță de centrul său).
Multe galaxii extrem de slabe (în luminozitate) și îndepărtate au fost fotografiate în acest fel. Cei mai izbitori dintre ei au reușit să ia în considerare câteva detalii: structură, caracteristici structurale. Luminozitatea celei mai slabe dintre galaxiile obținute în imagine este de 27,5 m, iar obiectele punctiforme (stelele) sunt și mai slabe (până la 28,1 m)! Amintiți-vă că, cu ochiul liber, persoanele cu o vedere bună și în cele mai favorabile condiții de observare văd stele de aproximativ 6 m (aceasta este de 250 de milioane de ori mai strălucitoare obiecte decât cele cu o luminozitate de 27 m).
Telescoapele terestre similare care sunt create în prezent sunt deja comparabile în ceea ce privește capacitățile lor cu cele ale telescopului spațial Hubble și, într-un fel, chiar le depășesc.
Ce condiții sunt necesare pentru formarea stelelor și planetelor? În primul rând, acest lucru se datorează unor astfel de constante fizice fundamentale precum constanta gravitațională și constantele altor interacțiuni fizice (slabe, electromagnetice și puternice). Valorile numerice ale acestor constante sunt bine cunoscute de fizicieni. Chiar și școlarii, studiind legea gravitației universale, se familiarizează cu constanta (constantei) gravitației. Studenții de la cursul de fizică generală vor învăța și despre constantele altor trei tipuri de interacțiune fizică.
Mai recent, astrofizicienii și cosmologii au realizat că valorile existente ale constantelor interacțiunilor fizice sunt necesare pentru ca Universul să fie așa cum este. Cu alte constante fizice, Universul ar fi complet diferit. De exemplu, durata de viață a Soarelui ar putea fi de numai 50 de milioane de ani (aceasta este prea scurtă pentru apariția și dezvoltarea vieții pe planete). Sau, să zicem, dacă Universul ar fi format numai din hidrogen sau numai din heliu - acest lucru l-ar face, de asemenea, complet lipsit de viață. Variantele Universului cu alte mase de protoni, neutroni, electroni nu sunt în niciun caz potrivite pentru viață în forma în care o cunoaștem. Calculele conving: avem nevoie de particule elementare exact așa cum sunt! Și dimensiunea spațiului este de o importanță fundamentală atât pentru existența sistemelor planetare, cât și a atomilor individuali (cu electroni care se mișcă în jurul nucleelor). Trăim într-o lume tridimensională și nu am putea trăi într-o lume cu mai multe sau mai puține dimensiuni.
Se dovedește că totul în Univers pare a fi „cromat” astfel încât viața să poată apărea și să se dezvolte în el! Desigur, am desenat o imagine foarte simplificată, deoarece nu numai fizica, ci și chimia și biologia joacă un rol imens în apariția și dezvoltarea vieții. Cu toate acestea, cu o fizică diferită, atât chimia, cât și biologia ar putea deveni diferite...
Toate aceste considerații conduc la ceea ce în filosofie se numește principiul antropic. Aceasta este o încercare de a considera Universul într-o dimensiune „om-dimensională”, adică din punctul de vedere al existenței sale. Prin el însuși, principiul antropic nu poate explica de ce universul este modul în care îl observăm. Dar, într-o oarecare măsură, îi ajută pe cercetători să formuleze noi probleme. De exemplu, uimitoarea „potrivire” a proprietăților fundamentale ale universului nostru poate fi văzută ca o dovadă a unicității universului nostru. Și de aici, se pare, un pas până la ipoteza existenței unor universuri complet diferite, lumi care nu sunt absolut asemănătoare cu ale noastre. Iar numărul lor, în principiu, poate fi nelimitat de mare.
Acum să încercăm să abordăm problema existenței altor universuri din punctul de vedere al cosmologiei moderne, știință care studiază Universul în întregime (spre deosebire de cosmogonia, care studiază originea planetelor, stelelor, galaxiilor).
Amintiți-vă, descoperirea că Metagalaxia se extinde aproape imediat a dus la ipoteza Big Bang (vezi „Știința și viața” nr. 2, 1998). Se crede că a avut loc acum aproximativ 15 miliarde de ani. Materia foarte densă și fierbinte a trecut una după alta etapă a „Universului fierbinte”. Așadar, la 1 miliard de ani după Big Bang, „proto-galaxiile” au început să apară din norii de hidrogen și heliu care se formaseră până atunci, iar în ei - primele stele. Ipoteza „universului fierbinte” se bazează pe calcule care ne permit să urmărim istoria universului timpuriu chiar din prima secundă.
Iată ce binecunoscutul nostru fizician academician Ya. în jurul Soarelui. Ambele teorii ocupau un loc central în imaginea universului timpului lor și ambele aveau mulți oponenți care susțineau că noile idei încorporate în ele erau absurde și contrare bunul simț. Dar astfel de afirmații nu sunt capabile să împiedice succesul noilor teorii.”
Acest lucru s-a spus la începutul anilor 80, când se făceau deja primele încercări de a completa semnificativ ipoteza „universului fierbinte” cu o idee importantă despre ceea ce s-a întâmplat în prima secundă a „creației” când temperatura era peste 10 28 K. încă un pas către „începutul” a fost posibil datorită celor mai recente realizări ale fizicii particulelor elementare. La intersecția dintre fizică și astrofizică a început să se dezvolte ipoteza „Universului umflat” (vezi „Știința și viața” nr. 8, 1985). Datorită naturii sale neobișnuite, ipoteza „Universului umflat” poate fi destul de clasificată printre cele mai „nebunești”. Cu toate acestea, din istoria științei se știe că tocmai astfel de ipoteze și teorii devin adesea repere importante în dezvoltarea științei.
Esența ipotezei „umflarea Universului” este că la „foarte început” Universul s-a extins monstruos de rapid. Timp de aproximativ 10 -32 s, dimensiunea Universului emergent a crescut nu de 10 ori, așa cum ar fi de așteptat cu o expansiune „normală”, ci de 10 50 sau chiar de 10 1000000 de ori. Expansiunea a fost accelerată, iar energia pe unitate de volum a rămas neschimbată. Oamenii de știință demonstrează că momentele inițiale ale expansiunii au avut loc în „vid”. Cuvântul este pus aici între ghilimele, deoarece vidul nu era obișnuit, ci fals, pentru că este dificil să numim „vid” obișnuit cu o densitate de 10 77 kg / m 3! Dintr-un astfel de vid fals (sau fizic), care avea proprietăți uimitoare (de exemplu, presiune negativă), s-ar putea forma nu una, ci multe metagalaxii (inclusiv, desigur, a noastră). Și fiecare dintre ele este un mini-univers cu propriul său set de constante fizice, propria sa structură și alte caracteristici inerente acestuia (pentru mai multe detalii, vezi „Pământul și Universul” nr. 1, 1989).
Dar unde sunt aceste „rude” ale Metagalaxiei noastre? După toate probabilitățile, ei, ca și Universul nostru, s-au format ca urmare a „umflarii” domeniilor („domenii” din domeniul francez - zonă, sferă), în care Universul foarte timpuriu s-a destrămat imediat. Deoarece fiecare astfel de regiune s-a umflat până la o dimensiune care depășește dimensiunea actuală a Metagalaxiei, granițele lor sunt separate unele de altele prin distanțe mari. Poate cel mai apropiat mini-univers se află la aproximativ 10 35 de ani lumină distanță. Amintiți-vă că dimensiunea Metagalaxiei este de „doar” 10 10 ani lumină! Se dovedește că nu lângă noi, ci undeva foarte, foarte departe unul de celălalt, există și altele, probabil complet ciudate, conform conceptelor noastre, lumi...
Deci este posibil ca lumea în care trăim să fie mult mai complexă decât se credea până acum. Este probabil să fie compus din nenumărate universuri din univers. Despre acest Univers Mare, complex, surprinzător de divers, nu știm încă practic nimic. Dar se pare că încă știm un lucru. Oricare ar fi alte mini-lumi departe de noi, fiecare dintre ele este reală. Nu sunt fictive, ca niște lumi „paralele” la modă, despre care vorbesc des acum oamenii care sunt departe de știință.
Ei bine, la ce se reduce totul până la urmă? Stele, planete, galaxii, metagalaxii toate împreună ocupă doar cel mai mic loc în întinderile nemărginite ale materiei extrem de rarefiate... Nu există nimic altceva în Univers? E prea simplu... E cumva chiar greu de crezut.
Și astrofizicienii caută de mult ceva în univers. Observațiile mărturisesc existența unei „mase ascunse”, un fel de materie „întunecată” invizibilă. Nu poate fi văzut nici măcar la cel mai puternic telescop, dar se manifestă prin efectul gravitațional asupra materiei obișnuite. Până de curând, astrofizicienii au presupus că există aproximativ aceeași cantitate de astfel de materie ascunsă în galaxii și în spațiul dintre ele ca și materie observabilă. Recent, însă, mulți cercetători au ajuns la o concluzie și mai senzațională: materia „normală” din universul nostru – nu mai mult de cinci procente, restul – „invizibilă”.
Se presupune că 70 la sută dintre ele sunt mecanice cuantice, structuri de vid distribuite uniform în spațiu (ele sunt cele care determină expansiunea Metagalaxiei), iar 25 la sută sunt diverse obiecte exotice. De exemplu, găuri negre de masă mică, aproape punctiforme; obiecte foarte extinse - „șiruri”; pereții domeniului, despre care am menționat deja. Dar, pe lângă astfel de obiecte, masa „ascunsă” poate fi compusă din clase întregi de particule elementare ipotetice, de exemplu, „particule oglindă”. Cunoscutul astrofizician rus, academician al Academiei Ruse de Științe NS Kardashev (pe vremuri eram amândoi membri activi ai cercului astronomic de la Planetariul Moscova) sugerează că „lumea oglindă” ne este invizibilă cu planetele și stelele sale. poate consta din „particule oglindă”. Și există de aproximativ cinci ori mai multe substanțe în „lumea oglinzii” decât în a noastră. Se pare că oamenii de știință au anumite motive să creadă că „lumea oglinzii” pare să pătrundă pe a noastră. Doar că nu îl găsesc încă.
Ideea este aproape fabuloasă, fantastică. Dar cine știe, poate că unul dintre voi – actuali iubitori de astronomie – va deveni cercetător în secolul XXI și va putea dezvălui secretul „universului oglindă”.
Publicații similare în „Știință și viață”
Shulga V. Lentilele cosmice și căutarea materiei întunecate în Univers. - 1994, nr. 2.
Roizen I. Univers între clipă și eternitate. - 1996, nr. 11, 12.
Sazhin M., Shulga V. Ghicitori de șiruri cosmice. - 1998, nr. 4.
