Немаловажную роль в определении возраста Вселенной играет выделение этапов её развития от начала Большого взрыва.
Эволюция Вселенной и этапы её развития
На сегодня принято выделять следующие фазы развития Вселенной:
- Планковское время - период от 10 -43 до 10 -11 секунд. В этот короткий промежуток времени, как полагают учёные, гравитационная сила «отделилась» от остальных сил взаимодействия.
- Эпоха рождения кварков - от 10 -11 до 10 -2 секунд. В этот период произошло зарождение кварков и разделение известных физических сил взаимодействия.
- Современная эпоха - началась через 0,01 секунду после Большого взрыва и длится сейчас. В этот промежуток времени образовались все элементарные частицы, атомы, молекулы, звезды и галактики.
Стоит отметить, что важным периодом в развитии Вселенной считается время, когда она стала прозрачной для излучения - через триста восемьдесят тысяч лет после Большого взрыва.
Методы определения возраста Вселенной
Сколько лет Вселенной? Перед тем как пытаться это выяснить, стоит заметить, что её возраст считается от момента Большого взрыва. На сегодня никто не может утверждать с полной уверенностью, сколько лет назад появилась Вселенная. Если просматривать тенденцию, то со временем учёные приходят к выводу, что её возраст больше, чем считалось ранее.
Последние вычисления учёных показывают, что возраст нашей Вселенной составляет 13,75±0,13 миллиардов лет. По мнению некоторых специалистов, конечная цифра может быть пересмотрена в ближайшее время и скорректирована до пятнадцати миллиардов лет.
Современный способ оценки возраста космического пространства базируется на изучении «древних» звёзд, скоплений и неразвившихся объектов космоса. Технология вычисления возраста Вселенной - сложный и ёмкий процесс. Мы рассмотрим лишь некоторые принципы и способы расчётов.
Массовые скопления звёзд
Для того чтобы определить, сколько лет Вселенной, учёные исследуют участки космоса с большим скоплением звёзд. Находясь примерно в одной области, тела имеют сходный возраст. Одновременное зарождение звёзд даёт возможность учёным определить возраст скопления.
Используя теорию «эволюции звёзд», строят графики и проводят многолинейные вычисления. Учитываются данные объектов с одинаковым возрастом, но разной массой.
На основании полученных результатов удается определить возраст скопления. Предварительно вычислив расстояние до группы звёздного скопления, учёные определяют возраст Вселенной.
Получилось ли точно определить, сколько лет Вселенной? По расчётам учёных результат оказался неоднозначным - от 6 до 25 миллиардов лет. К сожалению, данный метод имеет большое количество сложностей. Поэтому существует серьезная погрешность.
Древние обитатели космоса
Для того чтобы понять, сколько лет существует Вселенная, учёные ведут наблюдение за белыми карликами в шаровых скоплениях. Они являются следующим эволюционным звеном после красного гиганта.
В процессе перехода от одной стадии к другой вес звезды практически не меняется. Белые карлики не имеют термоядерного синтеза, поэтому излучают свет за счёт накопленного тепла. Если знать зависимость между температурой и временем, получится установить возраст звезды. Возраст наиболее древнего скопления оценивается примерно в 12-13,4 миллиарда лет. Однако данный способ сопряжён со сложностью наблюдения за достаточно слабыми источниками излучения. Необходимы высокочувствительные телескопы и оборудование. Для решения поставленной задачи задействован мощный космический телескоп Хаббл.
Первичный «бульон» Вселенной
Для того чтобы определить, сколько лет Вселенной, учёные наблюдают за объектами, состоящими из первичной субстанции. Они дожили до нашего времени благодаря медленной скорости эволюции. Исследуя химический состав подобных объектов, учёные сравнивают его с данными по термоядерной физике. На основании полученных результатов определяется возраст звезды или скопления. Учёными проведено два независимых исследования. Результат оказался достаточно сходным: по первому - 12,3-18,7 миллиарда лет и по второму - 11,7-16,7.
Расширяющаяся Вселенная и тёмная материя
Существует большое количество моделей определения возраста Вселенной, но результаты весьма спорны. На сегодняшний день есть более точный способ. Он основан на том, что космическое пространство постоянно расширяется с момента Большого взрыва.
Изначально пространство было меньше, с тем же количеством энергии, что и сейчас.
По мнению учёных, со временем фотон «теряет» энергию, а длина волны увеличивается. Основываясь на свойствах фотонов и наличии чёрной материи, провели расчёт возраста нашей Вселенной. Учёным удалось определить возраст космического пространства, он составил 13,75±0,13 миллиардов лет. Этот способ расчёта получил название Lambda-Cold Dark Matter - современная космологическая модель.
Результат может оказаться ошибочным
Однако никто из учёных не утверждает, что этот результат является точным. Эта модель включает в себя множество условных допущений, которые взяты за основу. Однако на данный момент этот способ определения возраста Вселенной считается наиболее точным. В 2013 году удалось определить скорость расширения Вселенной - постоянную Хаббла. Она составила 67,2 километра в секунду.
Используя более точные данные, учёные определили, что возраст Вселенной составляет 13 миллиардов 798 миллионов лет.
Однако мы понимаем, что в процессе определения возраста Вселенной использовались общепринятые модели (сферически плоская форма, наличие холодной тёмной материи, скорость света как максимальная постоянная величина). Если наши предположения об общепринятых константах и моделях в будущем окажутся ошибочными, то это повлечёт за собой пересчёт полученных данных.
Экология познания. Наука и техника: . Когда вы принимаете во внимание, что в Млечном Пути может быть 400 миллиардов звезд, а во Вселенной - около двух триллионов галактик, разумная жизнь кажется вполне распространенным явлением.
Возможно, за всю историю Вселенной не существовало другого разумного, технологически развитого вида существ, кроме людей. Когда вы принимаете во внимание, что в Млечном Пути может быть 400 миллиардов звезд, каждая с тремя потенциально обитаемыми мирами, а во Вселенной - около двух триллионов галактик, разумная жизнь кажется вполне распространенным явлением.
Но интуиция вполне может нас подводить, потому что наши предположения зачастую ненаучны. Величина неизвестных, которые могут быть спрятаны в абиогенезе, эволюции, долгосрочной адаптации и других факторах, не дает нам составить точное уравнение жизни. Существует астрономическое число возможностей развития разумной, технологически развитой жизни, но огромные неопределенности делает вполне возможным вариант того, что люди - единственные космические обитатели.
В 1961 году ученый Фрэнк Дрейк представил первое уравнение, предсказывающее, сколько во Вселенной может быть покоряющих космос цивилизаций. Он опирался на серию неизвестных величин, которые мог оценить приблизительно, и в конечном итоге назвал приблизительное число технологически развитых цивилизаций, которые существовали в прошлом и в настоящем, в нашей галактике и в наблюдаемой Вселенной. Прошло 55 лет, и сегодня некоторые из этих величин позволяют нам сделать более точные прогнозы.
Во-первых, сильно улучшилось наше понимание размера и масштаба Вселенной. Теперь мы знаем, благодаря наблюдениям космических и наземных обсерваторий, охватывающих весь спектр электромагнитных длин волн, насколько велика Вселенная и сколько в ней галактик. Мы стали лучше понимать, как образуются и функционируют звезды, и чем глубже мы вглядываемся в космическую бездну, тем точнее оцениваем число звезд во Вселенной. Звезд во Вселенной было много - порядка 10 24 - и, исходя из этого числа, можно оценивать шансы на появление жизни за 13,8 миллиарда лет.
Мы привыкли удивляться тому, сколько звезд имеют планеты под боком, при этом твердые и с вполне интересной атмосферой, похожей на нашу, и насколько много таких планет находятся на подходящем расстоянии от своей звезды, чтобы на поверхности была жидкая вода. Долгое время мы удивлялись только этому. Но благодаря космическому телескопу «Кеплер», мы узнали много нового:
- 80-100% звезд обладают планетарной системой или планетами;
- 20-25% из этих систем обладают планетой в «обитаемой зоне», в которой вода будет оставаться в жидком состоянии на поверхности;
- 10-20% этих планет похожи на Землю в размерах и массе;
Таким образом, во Вселенной будет около 10 22 потенциально обитаемых планет земного типа с подходящими условиями.
Более того, практически все эти планеты будут обогащены тяжелыми элементами и ингредиентами, необходимыми для жизни. Глядя на межзвездную среду, на облака молекулярного газа, на центры далеких галактик, мы видим все элементы периодической таблицы - углерод, азот, кислород, кремний, серу, фосфор, медь, железо и многое другое.
Заглядывая в метеоры и астероиды в нашей собственной Солнечной системе, мы находим не только эти элементы, но и их органические образования - сахара, бензольные кольца и даже аминокислоты. Другими словами, во Вселенной должно быть не просто 10 22 потенциально обитаемых планет, а 10 22 планет с необходимыми для жизни элементами.
Но на этом наш оптимизм заканчивается. Если, конечно, мы будем честными и скрупулезными. Потому что для того, чтобы появилась развитая цивилизация, должно произойти три монументальных события:
- Абиогенез - когда сырье, связанное с органическими процессами, внезапно превращается в «жизнь».
- Жизнь должна просуществовать и пережить миллиарды лет на планете, чтобы обзавестись такими свойствами, как сложность, многоклеточность, дифференциация и «разум».
- Наконец, разумная жизнь должна стать технологической цивилизацией, чтобы либо объявить о своем присутствии во Вселенной, либо выйти за пределы собственного дома и исследовать Вселенную, либо услышать и обнаружить другие формы интеллекта во Вселенной.
Когда Карл Саган представил «Космос» в 1980 году, он заявил, что разумно было бы дать каждому из этих трех шагов по 10% шанса на успех. Если бы это было правильно, в галактике Млечный Путь существовало бы более 10 миллионов разумных инопланетных цивилизаций.
Есть те, кто утверждает, что суммарно эти три шага имеют вероятность случиться меньше, чем в 10 -22 . Но это само по себе нелепое утверждение, ни на чем не основанное. Абиогенез может быть распространенным явлением; он мог много раз происходить на Земле, на Марсе, Титане, Европе, Венере, Энцеладе или даже за пределами нашей Солнечной системы. Но это может быть такой редкий процесс, что даже если бы мы создали сто клонов молодой Земли - или тысячу, или миллион, или больше - наш мир мог бы стать единственной планетой, на которой появилась жизнь.
И даже если жизнь действительно появится, насколько высока вероятность, что она выживет и будет процветать миллиарды лет?
Будет ли сценарий катастрофического потепления, как на Венере, нормой?
Или сценарий катастрофического замораживания и атмосферных потерь, как на Марсе?
Или жизнь в конечном итоге отравит себя сама своим существованием, как это было на Земле два миллиарда лет назад?
И даже если жизнь выживет в течение миллиардов лет, с какой частотой будут происходить кембрийские взрывы, когда огромные, многоклеточные, макроскопические растения, животные и грибы стали доминировать на планете?
Это может быть относительно распространенным или же редким сценарием, происходящим или в 10% случаев, или вообще практически не происходящим.
И даже если допустить все это, насколько высока вероятность появления технологически развитого, использующего инструменты и запускающего ракеты вида вроде человека?
Сложные рептилии, птицы и млекопитающие, которых можно считать умными по многим показателям, существуют в течение десятков и сотен миллионов лет, но современные люди появились меньше миллиона лет назад, а «технологически развитыми» стали в прошлом столетии. Будет ли 10%-й шанс, что, преодолев предыдущие этапы развития, вы станете космической цивилизацией? В это трудно поверить. И мы не знаем, по правде говоря.
Мы знаем, что разумная жизнь во Вселенной должна появляться довольно часто (10 22). И знаем, что есть небольшой шанс стать покоряющей космос цивилизацией. Но мы не знаем, каков этот шанс - 10 -3 , 10 -20 или 10 -50 . Нам нужны данные. И никакие предположения или заявления их не заменят. Нам нужно найти жизнь, чтобы узнать наверняка о ее существовании. Все остальное - не что иное, как обычные домыслы. опубликовано Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта .
Бесконечна ли Вселенная, или у нее есть конец? Если она бесконечна, то это значит, что должны существовать параллельные Вселенные, считает физик Брайан Грин.
Он объяснил эту идею в интервью NPR, используя метафору: "Представим Вселенную в виде колоды карт. Если вы перетасуете карты, произойдет много изменений, - говорит Брайан Грин. - Если вы будете перетасовывать эту колоду достаточно долго, то порядок карт может повториться. То же самое и с бесконечной Вселенной. При ограниченном наборе сочетаний материи, порядок ее расположения должен однажды повториться".
По его словам, многие ученые-теоретики серьезно рассматривают возможность существования Мультивселенной. Вот некоторые из существующих гипотез.
1. Пузыри-вселенные
Космолог Александр Виленкин из Университета Тафтса считает, что отдельные космические зоны после Большого взрыва могли расшириться, что привело к образованию изолированных пузырей-вселенных.
Согласно теории Вилеткина, наш пузырь перестал расширяться, что создало определенные условия в нашей Вселенной. Однако другие пузыри могли продолжать расширение, в результате чего физические свойства тех Вселенных абсолютно не похожи на те, что мы наблюдаем в нашей Вселенной.
2. Вселенная как голограмма
Теория струн рассматривает Вселенную как совокупность очень тонких, вибрирующих струн. Эти струны создают силу, известную как гравитация. Мир струн - это своего рода голограмма, проецируемая из более низкого космического измерения, которое проще, более плоское и не имеет гравитации.
3. Огромная пустота в космосе может быть дверью в другую Вселенную
Космическая пустота протяженностью 1 миллиард световых лет озадачила ученых, когда ее открыли в 2007 г. Затем, в 2009 г., была обнаружена еще одна космическая пустота, простирающаяся на 3,5 миллиарда световых лет. Подобное явление невозможно объяснить современными знаниями о структуре и эволюции Вселенной. Пустоты таких гигантских размеров не могли сформироваться за время, прошедшее с Большого взрыва. На их образование потребовалось бы намного больше времени.
Лора Мерсини-Хьютон, физик и профессор из Университета Северной Каролины, считает, что это след другой Вселенной, которая находится за пределами нашей Вселенной. Согласно ее гипотезе, квантовая запутанность между нашей Вселенной и другой Вселенной создала эти пустоты как перегородку между Вселенными.
4. Параллельные Вселенные, которые могут столкнуться друг с другом
Большой взрыв, образовавший Вселенную, мог быть вызван столкновением двух трехмерных Вселенных в другом космическом пространстве. Большой взрыв может быть всего лишь одним из множества Больших взрывов. Создание Вселенной - это циклический процесс, считают Пол Стейнхард, профессор физики в Принстонском университете, и Нейл Турок, директор Института теоретической физики "Периметр" в Онтарио (Канада).
Их теория частично основана на теории суперструн. В предисловии к своей книге "Бесконечная Вселенная за пределами Большого взрыва" они написали: "Мы убеждены, что момент создания был всего лишь частью бесконечного цикла колоссальных столкновений между нашей Вселенной и параллельным миром".
Новини по цій темі: В українців є унікальна можливість отримати 50 000 євро та заручитись підтримкою Фінляндії - 3 лютого 13 страшных фактов о пятнице 13 - 13 грудня 2013 На Сатурне и Юпитере идут алмазные дожди - 13 жовтня 2013 Опасные болезни с веселыми симптомами - 21 серпня 2013 6 самых знаменитых проклятий в истории - 19 серпня 2013 Красота и ужас живых кукол: Одесская Барби с рыжеволосой подружкой - 17 серпня 2013 Во Флориде появился белый аллигатор с голубыми глазами - 13 серпня 2013 Борьба с пьянством в 1902 году - наглядные антиалкогольные плакаты - 10 серпня 2013 10 стереотипов об Америке - 5 серпня 2013 Главы государств: кто за что и где сидел - 5 серпня 2013
Мы видим звездное небо постоянно. Космос кажется загадочным и необъятным, а мы являемся лишь крохотной частью этого огромного мира, загадочного и безмолвного.
Всю жизнь человечество задается разными вопросами. Что находится там, за пределами нашей галактики? Есть ли что-то за границей космоса? Да и существует ли у космоса граница? Даже ученые долгое время размышляют над этими вопросами. Бесконечен ли космос? В этой статье приведена информация, которой на сегодняшний день располагают ученые.
Границы бесконечного
Считается, что наша Солнечная система образовалась в результате Большого взрыва. Он произошел из-за сильного сжатия материи и разорвал ее, разбросав газы в разные стороны. Этот взрыв дал жизнь галактикам и солнечным системам. Раннее считалось, что возраст Млечного Пути составляет 4,5 миллиардов лет. Однако в 2013 году телескоп «Планк» позволил ученым пересчитать возраст Солнечной системы. Теперь он оценивается в 13,82 миллиардов лет.
Самая современная техника не может охватить весь космос. Хотя новейшие аппараты способны поймать свет звезд, удаленных от нашей планеты на 15 миллиардов световых лет! Это могут быть даже те звезды, которые уже умерли, но их свет все еще путешествует по космосу.
Наша Солнечная система - лишь маленькая часть огромной галактики, которая называется Млечный Путь. Сама же Вселенная вмещает тысячи подобных галактик. И бесконечен ли космос - неизвестно...
То, что Вселенная постоянно расширяется, образуя все новые и новые космические тела, является научным фактом. Вероятно, ее внешний вид постоянно меняется, поэтому миллионы лет назад, как уверены некоторые ученые, она выглядела совершенно иначе, чем сегодня. И если Вселенная растет, то она определенно имеет границы? Сколько Вселенных существует за нею? Увы, этого никто не знает.
Расширение космоса
Сегодня ученые утверждают, что космос расширяется очень быстро. Быстрее, чем они считали раннее. Из-за расширения Вселенной экзопланеты и галактики удаляются от нас с разной скоростью. Но при этом скорость ее роста одинакова и равномерна. Просто эти тела находятся от нас на различном расстоянии. Так, альфа Центавра, ближайшая к Солнцу звезда, "убегает" от нашей Земли со скоростью 9 см/с.
Теперь ученые ищут ответ еще на один вопрос. Что заставляет Вселенную расширяться?
Темная материя и темная энергия
Темная материя - это гипотетическое вещество. Она не производит энергию и свет, но занимает 80% пространства. О наличии этого неуловимого вещества в космосе ученые догадывались еще в 50 годах прошлого века. Хотя прямых доказательств ее существования не было, сторонников этой теории с каждым днем становилось все больше. Возможно, в ее составе присутствуют неизвестные нам вещества.
Как появилась теория о темной материи? Дело в том, что галактические скопления давно бы разрушились, если бы их массу составляли только видимые нам материалы. В итоге получается, что большая часть нашего мира представлена неуловимым, неизвестным пока нам веществом.
В 1990 году была обнаружена так называемая темная энергия. Ведь раньше физики думали, что сила притяжения работает на замедление, однажды расширение Вселенной прекратится. Но обе команды, которые взялись за изучение этой теории, неожиданно выявили ускорение расширения. Представьте себе, что вы подбрасываете в воздух яблоко и ждете, когда она упадет, но вместо этого оно начинает удаляться от вас. Это говорит о том, что на расширение влияет некая сила, которая была названа темной энергией.
Сегодня ученые устали спорить о том, бесконечен космос или нет. Они пытаются понять, как выглядела Вселенная до Большого взрыва. Однако этот вопрос не имеет смысла. Ведь время и пространство сами по себе так же бесконечны. Итак, рассмотрим несколько теорий ученых о космосе и его границах.
Бесконечность - это...
Такое понятие, как "бесконечность", является одним из наиболее удивительных и относительных понятий. Издавна оно интересует ученых. В реальном мире, в котором мы живем, все имеет конец, в том числе и жизнь. Поэтому бесконечность манит своей таинственностью и даже некоей мистичностью. Бесконечность трудно представить. Но она существует. Ведь именно с ее помощью решается множество задач, и не только математических.
Бесконечность и ноль
Многие ученые уверены в теории бесконечности. Однако израильский математик Дорон Зельбергер не разделяет их мнение. Он утверждает, что существует огромное число и, если прибавить к нему единицу, конечный результат окажется нулевым. Однако данное число лежит так далеко за пределами человеческого понимания, что его наличие никогда не будет доказано. Именно на этом факте базируется математическая философия под названием "Ультрабесконечность".
Бесконечный космос
Есть ли вероятность того, что при сложении двух одинаковых чисел получится то же число? На первый взгляд это кажется абсолютно невозможным, но если речь идет о Вселенной... Согласно расчетам ученых, при отнимании от бесконечности единицы получается бесконечность. При сложении двух бесконечностей вновь выходит бесконечность. А вот если вычесть бесконечность из бесконечности, вероятнее всего, получится единица.
Древние ученые также задавались вопросом о том, существует ли граница у космоса. Их логика была простой и одновременно гениальной. Их теория выражается в следующем. Представьте себе, что вы достигли края Вселенной. Протянули руку за ее границу. Однако рамки мира раздвинулись. И так бесконечно. Представить это очень трудно. Но еще труднее представить, что же существует за ее границей, если она действительно есть.
Тысячи миров
Эта теория гласит, что космос бесконечен. Вероятно, в нем есть миллионы, миллиарды других галактик, которые вмещают в себя миллиарды других звезд. Ведь, если мыслить обширно, все в нашей жизни начинается снова и снова - фильмы следуют один за другим, жизнь, заканчиваясь в одном человеке, начинается в другом.
В мировой науке на сегодняшний день считается общепринятой концепция о многокомпонентной Вселенной. Но сколько Вселенных существует? Никто из нас этого не знает. В других галактиках могут находиться совсем иные небесные тела. В этих мирах господствуют совершенно другие законы физики. Но как доказать их наличие экспериментальным способом?
Сделать это можно лишь обнаружив взаимодействие между нашей Вселенной и другими. Это взаимодействие происходит через некие кротовые норы. Но как найти их? Одно из последних предположений ученых гласит, что такая нора есть прямо в центре нашей Солнечной системы.
Ученые предполагают, что в том случае, если космос бесконечен, где-то на его просторах находится двойник нашей планеты, а, возможно, и всей Солнечной системы.
Другое измерение
Еще одна теория гласит, что размеры космоса имеют пределы. Все дело в том, что ближайшую галактику (Андромеду) мы видим такой, какой она была миллион лет назад. Еще дальше - значит еще раньше. Расширяется не космос, расширяется пространство. Если мы сможем превысить скорость света, зайдем за границу космоса, то попадем в прошлое состояние Вселенной.
А что же находится за этой пресловутой границей? Возможно, другое измерение, без пространства и времени, которое только может представить наше сознание.
Доктор педагогических наук Е. ЛЕВИТАН.
Вглядитесь в недостижимые ранее глубины Вселенной.
Любознательный пилигрим добрался до "края света" и пытается увидеть: а что же там, за краем?
Иллюстрация к гипотезе рождения метагалактик из распадающегося гигантского пузыря. Пузырь вырос до огромных размеров на стадии стремительного "раздувания" Вселенной. (Рисунок из журнала "Земля и Вселенная".)
Не правда ли, странное название статьи? Разве Вселенная не одна? К концу ХХ века выяснилось, что картина мироздания неизмеримо сложнее той, которая представлялась совершенно очевидной сто лет назад. Ни Земля, ни Солнце, ни наша Галактика не оказались центром Вселенной. На смену геоцентрической, гелиоцентрической и галактоцентрической системам мира пришло представление о том, что мы живем в расширяющейся Метагалактике (наша Вселенная). В ней бесчисленное множество галактик. Каждая, как и наша, состоит из десятков или даже сотен миллиардов звезд-солнц. И нет никакого центра. Обитателям каждой из галактик лишь кажется, что именно от них во все стороны разбегаются другие звездные острова. Несколько десятилетий назад астрономы могли лишь предполагать, что где-то существуют планетные системы, подобные нашей Солнечной. Сейчас - с высокой степенью достоверности называют ряд звезд, у которых обнаружены "протопланетные диски" (из них когда-нибудь сформируются планеты), и уверенно говорят об открытии нескольких планетных систем.
Процесс познания Вселенной бесконечен. И чем дальше, тем все более дерзкие, порой кажущиеся совершенно фантастическими, задачи ставят перед собой исследователи. Так почему же не предположить, что астрономы откроют когда-нибудь другие вселенные? Ведь вполне вероятно, что наша Метагалактика - это не вся Вселенная, а только какая-то ее часть...
Едва ли современные астрономы и даже астрономы очень далекого будущего смогут когда-нибудь увидеть собственными глазами другие вселенные. И все же наука уже сейчас располагает некоторыми данными о том, что наша Метагалактика может оказаться одной из множества мини-вселенных.
Вряд ли кто-нибудь сомневается в том, что жизнь и разум могут возникнуть, существовать и развиваться лишь на определенном этапе эволюции Вселенной. Трудно вообразить, что какие-то формы жизни появились раньше, чем звезды и движущиеся вокруг них планеты. Да и не всякая планета, как мы знаем, пригодна для жизни. Необходимы определенные условия: довольно узкий интервал температур, состав воздуха, пригодный для дыхания, вода... В Солнечной системе в таком "поясе жизни" оказалась Земля. А наше Солнце, вероятно, расположено в "поясе жизни" Галактики (на определенном расстоянии от ее центра).
Таким образом сфотографировано много чрезвычайно
слабых (по блеску) и далеких галактик. У наиболее ярких из них удалось
рассмотреть некоторые подробности: структуру, особенности строения. Блеск
самых слабых из получившихся на снимке галактик - 27,5 m , а точечные
объекты (звезды) еще слабее (до 28,1 m)! Напомним, что невооруженным
глазом люди с хорошим зрением и при самых благоприятных условиях наблюдения
видят звезды примерно 6 m (это в 250 миллионов раз более яркие
объекты, чем те, у которых блеск 27 m).
Создаваемые ныне подобные наземные телескопы
по своим возможностям уже сравнимы с возможностями космического телескопа
Хаббла, а в чем-то даже превосходят их.
А какие условия нужны для того, чтобы
возникли звезды и планеты? Прежде всего, это связано с такими фундаментальными
физическими константами, как постоянная тяготения и константы других физических
взаимодействий (слабого, электромагнитного и сильного). Численные значения
этих констант физикам хорошо известны. Даже школьники, изучая закон всемирного
тяготения, знакомятся с константой (постоянной) тяготения. Студенты из
курса общей физики узнают и о константах трех других видов физического
взаимодействия.
Сравнительно недавно астрофизики и специалисты в области космологии осознали, что именно существующие значения констант физических взаимодействий необходимы, чтобы Вселенная была такой, какая она есть. При других физических константах Вселенная была бы совершенно иной. Например, время жизни Солнца могло быть всего 50 миллионов лет (этого слишком мало для возникновения и развития жизни на планетах). Или, скажем, если бы Вселенная состояла только из водорода или только из гелия - это тоже сделало бы ее совершенно безжизненной. Варианты Вселенной с иными массами протонов, нейтронов, электронов никак не подходят для жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Расчеты убеждают: элементарные частицы нам нужны именно такие, какие они есть! И размерность пространства имеет фундаментальное значение для существования как планетных систем, так и отдельных атомов (с движущимися вокруг ядер электронами). Мы живем в трехмерном мире и не могли бы жить в мире с большим или меньшим числом измерений.
Получается, что во Вселенной все будто "подогнано" так, чтобы жизнь в ней могла появиться и развиваться! Мы, конечно, нарисовали очень упрощенную картину, потому что в возникновении и развитии жизни огромную роль играют не только физика, но и химия, и биология. Впрочем, при иной физике иными могли бы стать и химия, и биология...
Все эти рассуждения приводят к тому, что в философии называют антропным принципом. Это попытка рассматривать Вселенную в "человекомерном" измерении, то есть с точки зрения его существования. Сам по себе антропный принцип не может объяснить, почему Вселенная такова, какой мы ее наблюдаем. Но он в какой-то степени помогает исследователям формулировать новые задачи. Например, удивительную "подгонку" фундаментальных свойств нашей Вселенной можно рассматривать как обстоятельство, свидетельствующее об уникальности нашей Вселенной. А отсюда, похоже, один шаг до гипотезы о существовании совершенно других вселенных, миров, абсолютно не похожих на наш. И их число в принципе может быть неограниченно огромным.
Теперь попробуем приблизиться к проблеме существования других вселенных с позиций современной космологии, науки, изучающей Вселенную как целое (в отличие от космогонии, которая исследует происхождение планет, звезд, галактик).
Вспомните, открытие того, что Метагалактика расширяется, почти сразу же привело к гипотезе о Большом взрыве (см. "Наука и жизнь" № 2, 1998 г.). Считается, что он произошел примерно 15 миллиардов лет назад. Очень плотное и горячее вещество проходило одну за другой стадии "горячей Вселенной". Так, через 1 миллиард лет после Большого взрыва из образовавшихся к тому времени облаков водорода и гелия стали возникать "протогалактики" и в них - первые звезды. Гипотеза "горячей Вселенной" основывается на расчетах, позволяющих проследить историю ранней Вселенной начиная буквально с первой секунды.
Вот что об этом писал наш известный физик академик Я. Б. Зельдович: "Теория Большого взрыва в настоящий момент не имеет сколько-нибудь заметных недостатков. Я бы даже сказал, что она столь же надежно установлена и верна, сколь верно, что Земля вращается вокруг Солнца. Обе теории занимали центральное место в картине мироздания своего времени, и обе имели много противников, утверждавших, что новые идеи, заложенные в них, абсурдны и противоречат здравому смыслу. Но подобные выступления не в состоянии препятствовать успеху новых теорий".
Это было сказано в начале 80-х годов, когда уже делались первые попытки существенно дополнить гипотезу "горячей Вселенной" важной идеей о том, что происходило в первую секунду "творения", когда температура была выше 10 28 К. Сделать еще один шаг к "самому началу" удалось благодаря новейшим достижениям физики элементарных частиц. Именно на стыке физики и астрофизики стала развиваться гипотеза "раздувающейся Вселенной" (см. "Наука и жизнь" № 8, 1985 г.). По своей необычности гипотеза "раздувающейся Вселенной" может быть вполне отнесена к числу самых "сумасшедших". Однако из истории науки известно, что именно такие гипотезы и теории нередко становятся важными вехами на пути развития науки.
Суть гипотезы "раздувающейся Вселенной" в том, что в "самом начале" Вселенная чудовищно быстро расширялась. За какие-нибудь 10 -32 с размер рождающейся Вселенной вырос не в 10 раз, как это полагалось бы при "нормальном" расширении, а в 10 50 или даже в 10 1000000 раз. Расширение происходило ускоренно, а энергия в единице объема оставалась неизменной. Ученые доказывают, что начальные моменты расширения происходили в "вакууме". Слово это здесь поставлено в кавычках, поскольку вакуум был не обычным, а ложным, ибо трудно назвать обычным "вакуум" плотностью10 77 кг/м 3 ! Из такого ложного (или физического) вакуума, обладавшего удивительными свойствами (например, отрицательным давлением), могла образоваться не одна, а множество метагалактик (в том числе, конечно, и наша). И каждая из них - это мини-вселенная со своим набором физических констант, своей структурой и другими присущими ей особенностями (подробнее об этом см. "Земля и Вселенная" № 1, 1989 г.).
Но где же эти "родственники" нашей Метагалактики? По всей вероятности, они, как и наша Вселенная, образовались в результате "раздувания" домен ("домены" от французского domaine - область, сфера), на которые немедленно разбилась очень ранняя Вселенная. Поскольку каждая такая область раздулась до размеров, превышающих нынешний размер Метагалактики, то их границы удалены одна от другой на огромные расстояния. Возможно, ближайшая из мини-вселенных находится от нас на расстоянии порядка 10 35 световых лет. Напомним, что размер Метагалактики "всего" 10 10 световых лет! Получается, что не рядом с нами, а где-то очень-очень далеко друг от друга существуют иные, вероятно, совершенно диковинные, по нашим понятиям, миры...
Итак, возможно, что мир, в котором мы живем, значительно сложнее, чем предполагалось до сих пор. Вполне вероятно, что он состоит из бесчисленного множества вселенных во Вселенной. Об этой Большой Вселенной, сложной, удивительно многообразной, мы пока практически ничего не знаем. Но одно все-таки, кажется, знаем. Какими бы ни были далекие от нас другие мини-миры, каждый из них реален. Они не вымышлены, подобно некоторым модным ныне "параллельным" мирам, о которых сейчас нередко толкуют люди, далекие от науки.
Ну, а что же все-таки, в конце концов, получается? Звезды, планеты, галактики, метагалактики все вместе занимают лишь самое крошечное место в безграничных просторах чрезвычайно разреженного вещества... И больше во Вселенной ничего нет? Уж слишком просто... В это как-то даже трудно поверить.
И астрофизики уже давно что-то ищут во Вселенной. Наблюдения свидетельствуют о существовании "скрытой массы", какой-то невидимой "темной" материи. Ее нельзя увидеть даже в самый мощный телескоп, но она проявляет себя своим гравитационным воздействием на обычное вещество. Еще совсем недавно астрофизики предполагали, что в галактиках и в пространстве между ними такой скрытой материи примерно столько же, сколько и наблюдаемого вещества. Однако в последнее время многие исследователи пришли к еще более сенсационному выводу: "нормального" вещества в нашей Вселенной - не более пяти процентов, остальное - "невидимки".
Предполагают, что из них 70 процентов - это равномерно распределенные в пространстве квантомеханические, вакуумные структуры (именно они обусловливают расширение Метагалактики), а 25 процентов - различные экзотические объекты. Например, черные дыры малой массы, почти точечные; очень протяженные объекты - "струны"; доменные стенки, о которых уже мы упоминали. Но кроме таких объектов "скрытую" массу могут составлять целые классы гипотетических элементарных частиц, например "зеркальных частиц". Известный российский астрофизик академик РАН Н. С. Кардашев (когда-то очень давно мы с ним оба были активными членами астрономического кружка при Московском планетарии) предполагает, что из "зеркальных частиц" может состоять невидимый нами "зеркальный мир" со своими планетами и звездами. А вещества в "зеркальном мире" примерно в пять раз больше, чем в нашем. Оказывается, у ученых есть некоторые основания предполагать, что "зеркальный мир" как бы пронизывает наш. Вот только найти его пока не удается.
Идея почти сказочная, фантастическая. Но как знать, может быть, кто-нибудь из вас - нынешних любителей астрономии - станет исследователем в грядущем ХХI веке и сумеет раскрыть тайну "зеркальной Вселенной".
Публикации по теме в "Науке и жизни"
Шульга В. Космические линзы и поиск темного вещества во Вселенной. - 1994, № 2.
Ройзен И. Вселенная между мгновением и вечностью. - 1996, №№ 11, 12.
Сажин М., Шульга В. Загадки космических струн. - 1998, № 4.
