Το Σύμπαν όπως φαίνεται. Ένα Σύμπαν ή πολλά; Πώς μοιάζει η άκρη του Σύμπαντος;

Απίστευτα γεγονότα

Έχετε αναρωτηθεί ποτέ πόσο μεγάλο είναι το Σύμπαν;

8. Ωστόσο, αυτό δεν είναι τίποτα σε σύγκριση με τον Ήλιο.

Φωτογραφία της γης από το διάστημα

9. Και αυτό άποψη του πλανήτη μας από το φεγγάρι.

10. Αυτό είμαστε εμείς από την επιφάνεια του Άρη.

11. Και αυτό άποψη της Γης πίσω από τους δακτυλίους του Κρόνου.

12. Και αυτή είναι η διάσημη φωτογραφία» Απαλό μπλε κουκκίδα», όπου η Γη φωτογραφίζεται από τον Ποσειδώνα, από απόσταση σχεδόν 6 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων.

13. Εδώ είναι το μέγεθος Γη σε σύγκριση με τον Ήλιο, το οποίο δεν ταιριάζει καθόλου καν στη φωτογραφία.

Το μεγαλύτερο αστέρι

14. Και αυτό Ήλιος από την επιφάνεια του Άρη.

15. Όπως είπε κάποτε ο διάσημος αστρονόμος Carl Sagan, στο διάστημα περισσότερα αστέρια από κόκκους άμμουσε όλες τις παραλίες της Γης.

16. Είναι πολλά αστέρια που είναι πολύ μεγαλύτερα από τον Ήλιο μας. Κοιτάξτε μόνο πόσο μικροσκοπικός είναι ο Ήλιος.

Φωτογραφία του γαλαξία του Milky Way

18. Αλλά τίποτα δεν μπορεί να συγκριθεί με το μέγεθος του γαλαξία. Εάν μειώσετε Ο ήλιος σε μέγεθος λευκοκυττάρου(λευκά αιμοσφαίρια) και συρρικνωθεί ο Γαλαξίας του Γαλαξία χρησιμοποιώντας την ίδια κλίμακα, ο Γαλαξίας θα έχει το μέγεθος των Ηνωμένων Πολιτειών.

19. Αυτό συμβαίνει γιατί ο Γαλαξίας είναι απλά τεράστιος. Εκεί βρίσκεται το ηλιακό σύστημα μέσα σε αυτό.

20. Αλλά βλέπουμε μόνο πάρα πολλά ένα μικρό μέρος του γαλαξία μας.

21. Αλλά ακόμη και ο γαλαξίας μας είναι μικροσκοπικός σε σύγκριση με άλλους. Εδώ Milky Way σε σύγκριση με τον γαλαξία IC 1011, που βρίσκεται 350 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.

22. Σκεφτείτε το, σε αυτή τη φωτογραφία που τραβήχτηκε από το τηλεσκόπιο Hubble, χιλιάδες γαλαξίες, το καθένα περιέχει εκατομμύρια αστέρια, το καθένα με τους δικούς του πλανήτες.

23. Εδώ είναι ένα από γαλαξίας UDF 423, που βρίσκεται 10 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Όταν κοιτάτε αυτή τη φωτογραφία, κοιτάτε δισεκατομμύρια χρόνια στο παρελθόν. Μερικοί από αυτούς τους γαλαξίες σχηματίστηκαν αρκετές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

24. Αλλά να θυμάστε ότι αυτή η φωτογραφία είναι πολύ, ένα πολύ μικρό μέρος του σύμπαντος. Είναι απλώς ένα ασήμαντο μέρος του νυχτερινού ουρανού.

25. Μπορούμε με βεβαιότητα να υποθέσουμε ότι κάπου υπάρχει μαύρες τρύπες. Εδώ είναι το μέγεθος της μαύρης τρύπας σε σύγκριση με την τροχιά της Γης.

Η φυλή Boshongo στην κεντρική Αφρική πιστεύει ότι από την αρχαιότητα υπήρχε μόνο σκοτάδι, νερό και ο μεγάλος θεός Bumba. Μια μέρα ο Μπουμπού ήταν τόσο άρρωστος που έκανε εμετό. Και έτσι εμφανίστηκε ο Ήλιος. Στέρεψε μέρος του μεγάλου Ωκεανού, απελευθερώνοντας τη γη που ήταν φυλακισμένη κάτω από τα νερά του. Τελικά ο Μπούμπα έκανε εμετό το φεγγάρι, τα αστέρια και μετά γεννήθηκαν μερικά ζώα. Η λεοπάρδαλη ήταν η πρώτη, ακολουθούμενη από έναν κροκόδειλο, μια χελώνα και, τέλος, έναν άνδρα. Σήμερα θα μιλήσουμε για το τι είναι το Σύμπαν στη σύγχρονη άποψη.

Αποκωδικοποίηση της έννοιας

Το Σύμπαν είναι ένας μεγάλος, ακατανόητου μεγέθους χώρος γεμάτος κβάζαρ, πάλσαρ, μαύρες τρύπες, γαλαξίες και ύλη. Όλα αυτά τα συστατικά βρίσκονται σε συνεχή αλληλεπίδραση και σχηματίζουν το σύμπαν μας με τη μορφή που το φανταζόμαστε. Συχνά τα αστέρια στο Σύμπαν δεν βρίσκονται μόνα τους, αλλά ως μέρος μεγαλοπρεπών σμηνών. Ορισμένα από αυτά μπορεί να περιέχουν αρκετές εκατοντάδες ή και χιλιάδες τέτοια αντικείμενα. Οι αστρονόμοι λένε ότι τα μικρού και μεσαίου μεγέθους σμήνη ("βατραχογονία") σχηματίστηκαν πολύ πρόσφατα. Αλλά οι σφαιρικοί σχηματισμοί είναι αρχαίοι και πολύ αρχαίοι, «θυμούνται» τον πρωταρχικό σύμπαν. Το σύμπαν περιέχει πολλούς τέτοιους σχηματισμούς.

Γενικές πληροφορίες για τη δομή

Τα αστέρια και οι πλανήτες σχηματίζουν γαλαξίες. Σε αντίθεση με τη δημοφιλή πεποίθηση, τα γαλαξιακά συστήματα είναι εξαιρετικά κινητά και κινούνται στο διάστημα σχεδόν όλη την ώρα. Τα αστέρια είναι επίσης μια μεταβλητή ποσότητα. Γεννιούνται και πεθαίνουν, μετατρέπονται σε πάλσαρ και μαύρες τρύπες. Ο Ήλιος μας είναι ένα «μέσο» αστέρι. Τέτοια πλάσματα ζουν (με τα πρότυπα του Σύμπαντος) πολύ λίγο, όχι περισσότερο από 10-15 δισεκατομμύρια χρόνια. Φυσικά, στο Σύμπαν υπάρχουν δισεκατομμύρια φωτιστικά των οποίων οι παράμετροι μοιάζουν με τον ήλιο μας, και ίσος αριθμός συστημάτων παρόμοια με το Ηλιακό Σύστημα. Συγκεκριμένα, σε κοντινή απόσταση βρίσκεται το νεφέλωμα της Ανδρομέδας.

Αυτό είναι το Σύμπαν. Αλλά όλα δεν είναι τόσο απλά, καθώς υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός μυστικών και αντιφάσεων στις οποίες δεν υπάρχουν ακόμα απαντήσεις.

Μερικά προβλήματα και αντιφάσεις των θεωριών

Οι μύθοι των αρχαίων λαών για τη δημιουργία όλων των πραγμάτων, όπως πολλοί άλλοι πριν και μετά από αυτά, προσπαθούν να απαντήσουν σε ερωτήματα που μας ενδιαφέρουν όλους. Γιατί είμαστε εδώ, από πού προήλθαν οι πλανήτες του Σύμπαντος; Από πού ερχόμαστε; Φυσικά, αρχίζουμε να λαμβάνουμε περισσότερο ή λιγότερο σαφείς απαντήσεις μόλις τώρα, όταν οι τεχνολογίες μας έχουν σημειώσει κάποια πρόοδο. Ωστόσο, σε όλη την ιστορία του ανθρώπου, υπήρξαν συχνά εκείνοι οι εκπρόσωποι της ανθρώπινης φυλής που αντιστάθηκαν στην ιδέα ότι το Σύμπαν είχε μια αρχή.

Αριστοτέλης και Καντ

Για παράδειγμα, ο Αριστοτέλης, ο πιο διάσημος από τους Έλληνες φιλοσόφους, πίστευε ότι η «προέλευση του σύμπαντος» είναι λανθασμένη ονομασία, αφού υπήρχε πάντα. Κάτι αιώνιο είναι πιο τέλειο από κάτι δημιουργημένο. Το κίνητρο για την πίστη στην αιωνιότητα του Σύμπαντος ήταν απλό: ο Αριστοτέλης δεν ήθελε να παραδεχτεί την ύπαρξη κάποιου είδους θεότητας που θα μπορούσε να το δημιουργήσει. Φυσικά, οι αντίπαλοί του σε πολεμικές διαμάχες ανέφεραν το παράδειγμα της δημιουργίας του Σύμπαντος ως απόδειξη της ύπαρξης ενός ανώτερου νου. Για πολύ καιρό, ο Καντ βασανιζόταν από μια ερώτηση: «Τι συνέβη πριν δημιουργηθεί το Σύμπαν;» Ένιωθε ότι όλες οι θεωρίες που υπήρχαν εκείνη την εποχή είχαν πολλές λογικές αντιφάσεις. Οι επιστήμονες ανέπτυξαν μια λεγόμενη αντίθεση, η οποία εξακολουθεί να χρησιμοποιείται από ορισμένα μοντέλα του Σύμπαντος. Ιδού οι διατάξεις του:

• Αν το Σύμπαν είχε μια αρχή, τότε γιατί περίμενε για πάντα πριν εμφανιστεί;
• Εάν το Σύμπαν είναι αιώνιο, τότε γιατί υπάρχει καθόλου χρόνος σε αυτό; Γιατί χρειάζεται να μετρήσουμε καθόλου την αιωνιότητα;

Φυσικά, για την εποχή του έκανε περισσότερες από τις σωστές ερωτήσεις. Μόνο που σήμερα είναι κάπως ξεπερασμένα, αλλά ορισμένοι επιστήμονες, δυστυχώς, συνεχίζουν να καθοδηγούνται από αυτά στην έρευνά τους. Η θεωρία του Αϊνστάιν, που έριξε φως στη δομή του Σύμπαντος, έβαλε τέλος στην εκτίναξη του Καντ (ή μάλλον των διαδόχων του). Γιατί έπληξε τόσο την επιστημονική κοινότητα;

Η άποψη του Αϊνστάιν

Στη θεωρία της σχετικότητας του, ο χώρος και ο χρόνος δεν ήταν πλέον Απόλυτοι, συνδεδεμένοι με κάποιο σημείο αναφοράς. Πρότεινε ότι είναι ικανά για δυναμική ανάπτυξη, η οποία καθορίζεται από την ενέργεια στο Σύμπαν. Σύμφωνα με τον Αϊνστάιν, ο χρόνος είναι τόσο ακαθόριστος που δεν υπάρχει ιδιαίτερη ανάγκη να τον ορίσουμε. Θα ήταν σαν να υπολογίζαμε την κατεύθυνση νότια του Νότιου Πόλου. Εντελώς άσκοπη δραστηριότητα. Οποιαδήποτε λεγόμενη «αρχή» του σύμπαντος θα ήταν τεχνητή με την έννοια ότι θα μπορούσε κανείς να προσπαθήσει να συλλογιστεί για «προηγούμενες» εποχές. Με απλά λόγια, αυτό δεν είναι τόσο φυσικό πρόβλημα όσο είναι βαθιά φιλοσοφικό. Σήμερα, το λύνουν τα καλύτερα μυαλά της ανθρωπότητας, που σκέφτονται ακούραστα τον σχηματισμό πρωταρχικών αντικειμένων στο διάστημα.

Σήμερα η πιο κοινή θετικιστική προσέγγιση. Με απλά λόγια, κατανοούμε την ίδια τη δομή του Σύμπαντος όπως μπορούμε να το φανταστούμε. Κανείς δεν θα μπορεί να ρωτήσει αν το μοντέλο που χρησιμοποιείται είναι αληθές ή αν υπάρχουν άλλες επιλογές. Μπορεί να θεωρηθεί επιτυχημένο εάν είναι αρκετά κομψό και περιλαμβάνει οργανικά όλες τις συσσωρευμένες παρατηρήσεις. Δυστυχώς, ερμηνεύουμε (πιθανότατα) εσφαλμένα ορισμένα γεγονότα χρησιμοποιώντας τεχνητά δημιουργημένα μαθηματικά μοντέλα, γεγονός που οδηγεί περαιτέρω σε παραμόρφωση των γεγονότων για τον κόσμο γύρω μας. Όταν σκεφτόμαστε τι είναι το Σύμπαν, χάνουμε από τα μάτια μας εκατομμύρια γεγονότα που απλά δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί.

Σύγχρονες πληροφορίες για την προέλευση του Σύμπαντος

Ο «Μεσαίωνας του Σύμπαντος» είναι η εποχή του σκότους που υπήρχε πριν από την εμφάνιση των πρώτων άστρων και γαλαξιών.

Ήταν σε εκείνους τους μυστηριώδεις καιρούς που σχηματίστηκαν τα πρώτα βαριά στοιχεία από τα οποία δημιουργηθήκαμε εμείς και ολόκληρος ο κόσμος γύρω μας. Τώρα οι ερευνητές αναπτύσσουν πρωταρχικά μοντέλα του Σύμπαντος και μεθόδους για τη μελέτη των φαινομένων που συνέβησαν εκείνη την εποχή. Οι σύγχρονοι αστρονόμοι λένε ότι το σύμπαν είναι περίπου 13,7 δισεκατομμυρίων ετών. Πριν ξεκινήσει το σύμπαν, το διάστημα ήταν τόσο ζεστό που όλα τα υπάρχοντα άτομα χωρίστηκαν σε θετικά φορτισμένους πυρήνες και αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. Αυτά τα ιόντα εμπόδισαν όλο το φως, εμποδίζοντάς το να εξαπλωθεί. Το σκοτάδι βασίλευε και δεν είχε τέλος.

Πρώτο φως

Περίπου 400.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το διάστημα είχε ψυχθεί αρκετά ώστε ανόμοια σωματίδια να ενωθούν σε άτομα, σχηματίζοντας τους πλανήτες του Σύμπαντος και... το πρώτο φως στο διάστημα, οι απόηχοι του οποίου είναι ακόμη γνωστοί σε εμάς ως «φωτεινός ορίζοντας ". Ακόμα δεν ξέρουμε τι συνέβη πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη. Ίσως κάποιο άλλο Σύμπαν να υπήρχε τότε. Ίσως δεν υπήρχε τίποτα. Το Μεγάλο Τίποτα... Είναι αυτή η επιλογή που επιμένουν πολλοί φιλόσοφοι και αστροφυσικοί.

Τα τρέχοντα μοντέλα υποδηλώνουν ότι οι πρώτοι γαλαξίες του σύμπαντος άρχισαν να σχηματίζονται περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, δημιουργώντας έτσι το σύμπαν μας. Η διαδικασία σχηματισμού γαλαξιών και αστεριών συνεχίστηκε σταδιακά έως ότου το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου και του ηλίου ενσωματώθηκαν στους νέους ήλιους.

Μυστήρια περιμένουν τον εξερευνητή τους

Υπάρχουν πολλά ερωτήματα που θα μπορούσαν να απαντηθούν μελετώντας τις διαδικασίες που έλαβαν χώρα αρχικά. Για παράδειγμα, πότε και πώς προέκυψαν οι τερατώδες μεγάλες μαύρες τρύπες που φαίνονται στις καρδιές σχεδόν όλων των μεγάλων σμηνών; Σήμερα είναι γνωστό ότι ο Γαλαξίας έχει μια μαύρη τρύπα, το βάρος της οποίας είναι περίπου 4 εκατομμύρια φορές η μάζα του Ήλιου μας, και ορισμένοι αρχαίοι γαλαξίες του Σύμπαντος περιέχουν μαύρες τρύπες, το μέγεθος των οποίων είναι γενικά δύσκολο να φανταστεί κανείς. Ο μεγαλύτερος είναι ο σχηματισμός στο σύστημα ULAS J1120+0641. Η μαύρη τρύπα του ζυγίζει 2 δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του αστέρα μας. Αυτός ο γαλαξίας εμφανίστηκε μόλις 770 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Αυτό είναι το κύριο μυστήριο: σύμφωνα με τις σύγχρονες ιδέες, τέτοιοι μαζικοί σχηματισμοί απλά δεν θα είχαν χρόνο να προκύψουν. Πώς σχηματίστηκαν λοιπόν; Ποιοι είναι οι «σπόροι» αυτών των μαύρων τρυπών;

Σκοτεινή ύλη

Τέλος, η σκοτεινή ύλη, η οποία, σύμφωνα με πολλούς ερευνητές, αποτελεί το 80% του Κόσμου, του Σύμπαντος, εξακολουθεί να είναι ένα «σκοτεινό άλογο». Ακόμα δεν γνωρίζουμε ποια είναι η φύση της σκοτεινής ύλης. Συγκεκριμένα, η δομή του και η αλληλεπίδραση εκείνων των στοιχειωδών σωματιδίων που συνθέτουν αυτή τη μυστηριώδη ουσία εγείρουν πολλά ερωτήματα. Σήμερα υποθέτουμε ότι τα συστατικά μέρη του πρακτικά δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, ενώ τα αποτελέσματα των παρατηρήσεων ορισμένων γαλαξιών έρχονται σε αντίθεση με αυτή τη θέση.

Για το πρόβλημα της προέλευσης των άστρων

Ένα άλλο πρόβλημα είναι το ερώτημα πώς ήταν τα πρώτα αστέρια από τα οποία σχηματίστηκε το αστρικό Σύμπαν. Στην απίστευτη θερμότητα και πίεση στους πυρήνες αυτών των ήλιων, σχετικά απλά στοιχεία όπως το υδρογόνο και το ήλιο μετατράπηκαν, ειδικότερα, στον άνθρακα στον οποίο βασίζεται η ζωή μας. Οι επιστήμονες πιστεύουν τώρα ότι τα πρώτα αστέρια ήταν πολλές φορές μεγαλύτερα από τον ήλιο. Ίσως να έζησαν μόνο για μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, ή ακόμα λιγότερο (πιθανώς έτσι σχηματίστηκαν οι πρώτες μαύρες τρύπες).

Ωστόσο, μερικοί από τους «παλιούς χρόνους» μπορεί κάλλιστα να υπάρχουν στον σύγχρονο χώρο. Μάλλον ήταν πολύ φτωχοί σε βαριά στοιχεία. Ίσως κάποιοι από αυτούς τους σχηματισμούς να «κρύβονται» ακόμα στο φωτοστέφανο του Γαλαξία. Αυτό το μυστικό επίσης δεν έχει αποκαλυφθεί ακόμη. Πρέπει να συναντά κανείς τέτοια περιστατικά κάθε φορά όταν απαντά στην ερώτηση: «Τι είναι λοιπόν το Σύμπαν;» Για τη μελέτη των πρώτων ημερών μετά την προέλευσή του, η αναζήτηση για τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες είναι εξαιρετικά σημαντική. Φυσικά, τα αρχαιότερα αντικείμενα είναι πιθανώς αυτά που βρίσκονται στην άκρη του φωτεινού ορίζοντα. Το μόνο πρόβλημα είναι ότι μόνο τα πιο ισχυρά και εξελιγμένα τηλεσκόπια μπορούν να φτάσουν εκείνα τα μέρη.

Οι ερευνητές έχουν μεγάλες ελπίδες για το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb. Αυτό το όργανο έχει σχεδιαστεί για να δίνει στους επιστήμονες πολύτιμες πληροφορίες για την πρώτη γενιά γαλαξιών που σχηματίστηκαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Πρακτικά δεν υπάρχουν εικόνες αυτών των αντικειμένων σε αποδεκτή ποιότητα, επομένως μεγάλες ανακαλύψεις είναι ακόμη μπροστά.

Καταπληκτικό "φωτιστικό"

Όλοι οι γαλαξίες εκπέμπουν φως. Μερικοί σχηματισμοί λάμπουν έντονα, ενώ άλλοι έχουν μέτριο «φωτισμό». Αλλά υπάρχει ο πιο φωτεινός γαλαξίας στο σύμπαν, η ένταση του οποίου δεν μοιάζει με τίποτα άλλο. Το όνομά της είναι WISE J224607.57-052635.0. Αυτή η «λάμπα» βρίσκεται σε απόσταση έως και 12,5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από το Ηλιακό Σύστημα και λάμπει σαν 300 τρισεκατομμύρια Ήλιους ταυτόχρονα. Σημειώστε ότι υπάρχουν περίπου 20 τέτοιοι σχηματισμοί σήμερα και δεν πρέπει να ξεχνάμε την έννοια του "ελαφρού ορίζοντα".

Με απλά λόγια, από τον τόπο μας βλέπουμε μόνο εκείνα τα αντικείμενα των οποίων ο σχηματισμός συνέβη πριν από περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια. Οι μακρινές περιοχές είναι απρόσιτες στο βλέμμα των τηλεσκοπίων μας απλώς και μόνο επειδή το φως από εκεί απλά δεν είχε χρόνο να φτάσει. Άρα κάτι παρόμοιο μάλλον υπάρχει σε εκείνα τα μέρη. Αυτός είναι ο φωτεινότερος γαλαξίας στο Σύμπαν (ακριβέστερα, στο ορατό μέρος του).

Ένα από τα βασικά ερωτήματα που δεν φεύγει από την ανθρώπινη συνείδηση ​​ήταν πάντα και είναι το ερώτημα: «πώς εμφανίστηκε το Σύμπαν;» Φυσικά, δεν υπάρχει σαφής απάντηση σε αυτό το ερώτημα και είναι απίθανο να ληφθεί σύντομα, αλλά η επιστήμη εργάζεται προς αυτή την κατεύθυνση και διαμορφώνει ένα συγκεκριμένο θεωρητικό μοντέλο για την προέλευση του Σύμπαντος μας. Πρώτα απ 'όλα, θα πρέπει να εξετάσουμε τις βασικές ιδιότητες του Σύμπαντος, οι οποίες πρέπει να περιγραφούν στο πλαίσιο του κοσμολογικού μοντέλου:

• Το μοντέλο πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις παρατηρούμενες αποστάσεις μεταξύ των αντικειμένων, καθώς και την ταχύτητα και την κατεύθυνση της κίνησής τους. Τέτοιοι υπολογισμοί βασίζονται στο νόμο του Hubble: cz =H 0ρε, Οπου z– μετατόπιση προς το κόκκινο του αντικειμένου, ρε– απόσταση από αυτό το αντικείμενο, ντο- ταχύτητα του φωτός.
• Η ηλικία του Σύμπαντος στο μοντέλο πρέπει να υπερβαίνει την ηλικία των παλαιότερων αντικειμένων στον κόσμο.
• Το μοντέλο πρέπει να λαμβάνει υπόψη την αρχική αφθονία των στοιχείων.
• Το μοντέλο πρέπει να λαμβάνει υπόψη το παρατηρήσιμο.
• Το μοντέλο πρέπει να λαμβάνει υπόψη το παρατηρούμενο υπόβαθρο λειψάνων.

Ας εξετάσουμε εν συντομία τη γενικά αποδεκτή θεωρία για την προέλευση και την πρώιμη εξέλιξη του Σύμπαντος, η οποία υποστηρίζεται από τους περισσότερους επιστήμονες. Σήμερα, η θεωρία του Big Bang αναφέρεται σε συνδυασμό του μοντέλου του θερμού Σύμπαντος με το Big Bang. Και παρόλο που αυτές οι έννοιες υπήρχαν αρχικά ανεξάρτητα η μία από την άλλη, ως αποτέλεσμα της ενοποίησής τους ήταν δυνατό να εξηγηθεί η αρχική χημική σύνθεση του Σύμπαντος, καθώς και η παρουσία κοσμικής ακτινοβολίας μικροκυμάτων υποβάθρου.

Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, το Σύμπαν προέκυψε πριν από περίπου 13,77 δισεκατομμύρια χρόνια από κάποιο πυκνό θερμαινόμενο αντικείμενο - δύσκολο να περιγραφεί στο πλαίσιο της σύγχρονης φυσικής. Το πρόβλημα με την κοσμολογική ιδιομορφία, μεταξύ άλλων, είναι ότι όταν την περιγράφουμε, τα περισσότερα φυσικά μεγέθη, όπως η πυκνότητα και η θερμοκρασία, τείνουν στο άπειρο. Ταυτόχρονα, είναι γνωστό ότι σε άπειρη πυκνότητα (το μέτρο του χάους) θα πρέπει να τείνει στο μηδέν, κάτι που σε καμία περίπτωση δεν είναι συμβατό με την άπειρη θερμοκρασία.

• • Τα πρώτα 10-43 δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη ονομάζονται στάδιο του κβαντικού χάους. Η φύση του σύμπαντος σε αυτό το στάδιο της ύπαρξης δεν μπορεί να περιγραφεί στο πλαίσιο της φυσικής που μας είναι γνωστό. Ο συνεχής ενοποιημένος χωροχρόνος αποσυντίθεται σε κβάντα.

• Η ροπή Planck είναι η στιγμή του τέλους του κβαντικού χάους, που πέφτει στα 10 -43 δευτερόλεπτα. Αυτή τη στιγμή, οι παράμετροι του Σύμπαντος ήταν ίσες με τη θερμοκρασία Planck (περίπου 10 32 K). Τη στιγμή της εποχής του Planck, και οι τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις (ασθενείς, ισχυρές, ηλεκτρομαγνητικές και βαρυτικές) συνδυάστηκαν σε μια ενιαία αλληλεπίδραση. Δεν είναι δυνατόν να θεωρήσουμε τη ροπή Planck ως κάποια μεγάλη περίοδο, αφού η σύγχρονη φυσική δεν λειτουργεί με παραμέτρους μικρότερες από τη ροπή Planck.
• Στάδιο. Το επόμενο στάδιο στην ιστορία του Σύμπαντος ήταν το στάδιο του πληθωρισμού. Την πρώτη στιγμή του πληθωρισμού, η βαρυτική αλληλεπίδραση διαχωρίστηκε από το ενιαίο υπερσυμμετρικό πεδίο (προηγουμένως περιλάμβανε τα πεδία των θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων). Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η ύλη έχει αρνητική πίεση, η οποία προκαλεί εκθετική αύξηση της κινητικής ενέργειας του Σύμπαντος. Με απλά λόγια, κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου το Σύμπαν άρχισε να διογκώνεται πολύ γρήγορα, και προς το τέλος, η ενέργεια των φυσικών πεδίων μετατρέπεται σε ενέργεια συνηθισμένων σωματιδίων. Στο τέλος αυτού του σταδίου, η θερμοκρασία της ουσίας και της ακτινοβολίας αυξάνεται σημαντικά. Παράλληλα με το τέλος του σταδίου του πληθωρισμού, εμφανίζεται και μια ισχυρή αλληλεπίδραση. Επίσης αυτή τη στιγμή προκύπτει.
• Στάδιο κυριαρχίας ακτινοβολίας. Το επόμενο στάδιο στην ανάπτυξη του Σύμπαντος, το οποίο περιλαμβάνει πολλά στάδια. Σε αυτό το στάδιο, η θερμοκρασία του Σύμπαντος αρχίζει να μειώνεται, σχηματίζονται κουάρκ, μετά αδρόνια και λεπτόνια. Στην εποχή της πυρηνοσύνθεσης, εμφανίζεται ο σχηματισμός αρχικών χημικών στοιχείων και συντίθεται ήλιο. Ωστόσο, η ακτινοβολία εξακολουθεί να κυριαρχεί στην ύλη.
• Η εποχή της κυριαρχίας της ουσίας. Μετά από 10.000 χρόνια, η ενέργεια της ουσίας ξεπερνά σταδιακά την ενέργεια της ακτινοβολίας και επέρχεται ο διαχωρισμός τους. Η ύλη αρχίζει να κυριαρχεί στην ακτινοβολία και εμφανίζεται ένα λείψανο φόντο. Επίσης, ο διαχωρισμός της ύλης με την ακτινοβολία ενίσχυσε σημαντικά τις αρχικές ανομοιογένειες στην κατανομή της ύλης, με αποτέλεσμα να αρχίσουν να σχηματίζονται γαλαξίες και υπεργαλαξίες. Οι νόμοι του Σύμπαντος έχουν έρθει στη μορφή με την οποία τους παρατηρούμε σήμερα.

Η παραπάνω εικόνα αποτελείται από πολλές θεμελιώδεις θεωρίες και δίνει μια γενική ιδέα για το σχηματισμό του Σύμπαντος στα πρώτα στάδια της ύπαρξής του.

Από πού προήλθε το Σύμπαν;

Εάν το Σύμπαν προέκυψε από μια κοσμολογική ιδιομορφία, τότε από πού προήλθε η ίδια η μοναδικότητα; Αυτή τη στιγμή είναι αδύνατο να δοθεί μια ακριβής απάντηση σε αυτό το ερώτημα. Ας εξετάσουμε μερικά κοσμολογικά μοντέλα που επηρεάζουν τη «γέννηση του Σύμπαντος».

Κυκλικά μοντέλα

Αυτά τα μοντέλα βασίζονται στον ισχυρισμό ότι το Σύμπαν υπήρχε πάντα και με την πάροδο του χρόνου η κατάστασή του αλλάζει μόνο, περνώντας από τη διαστολή στη συμπίεση - και πίσω.

• Μοντέλο Steinhardt-Turok. Αυτό το μοντέλο βασίζεται στη θεωρία χορδών (M-theory), καθώς χρησιμοποιεί ένα αντικείμενο όπως μια «βράνη». Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, το ορατό Σύμπαν βρίσκεται μέσα σε μια 3-βράνη, η οποία περιοδικά, μία φορά κάθε λίγα τρισεκατομμύρια χρόνια, συγκρούεται με μια άλλη 3-βράνη, η οποία προκαλεί κάτι σαν τη Μεγάλη Έκρηξη. Στη συνέχεια, η 3-βράνη μας αρχίζει να απομακρύνεται από την άλλη και να επεκτείνεται. Σε κάποιο σημείο, το μερίδιο της σκοτεινής ενέργειας υπερισχύει και ο ρυθμός διαστολής της 3-βράνης αυξάνεται. Η κολοσσιαία διαστολή διασκορπίζει την ύλη και την ακτινοβολία τόσο πολύ που ο κόσμος γίνεται σχεδόν ομοιογενής και άδειος. Τελικά, οι 3-βράνες συγκρούονται ξανά, αναγκάζοντας τη δική μας να επιστρέψει στην αρχική φάση του κύκλου της, γεννώντας ξανά το «σύμπαν» μας.

• Η θεωρία των Loris Baum και Paul Frampton αναφέρει επίσης ότι το Σύμπαν είναι κυκλικό. Σύμφωνα με τη θεωρία τους, η τελευταία, μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, θα επεκταθεί λόγω της σκοτεινής ενέργειας μέχρι να πλησιάσει τη στιγμή της «διάσπασης» του ίδιου του χωροχρόνου - το Big Rip. Όπως είναι γνωστό, σε ένα «κλειστό σύστημα, η εντροπία δεν μειώνεται» (ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής). Από αυτή τη δήλωση προκύπτει ότι το Σύμπαν δεν μπορεί να επιστρέψει στην αρχική του κατάσταση, αφού κατά τη διάρκεια μιας τέτοιας διαδικασίας η εντροπία πρέπει να μειωθεί. Ωστόσο, αυτό το πρόβλημα επιλύεται στα πλαίσια αυτής της θεωρίας. Σύμφωνα με τη θεωρία των Baum και Frampton, μια στιγμή πριν από το Big Rip, το Σύμπαν διασπάται σε πολλά «τεμάχια», καθένα από τα οποία έχει μια μάλλον μικρή τιμή εντροπίας. Βιώνοντας μια σειρά από μεταβάσεις φάσης, αυτά τα «πτερύγια» του πρώην Σύμπαντος παράγουν ύλη και αναπτύσσονται παρόμοια με το αρχικό Σύμπαν. Αυτοί οι νέοι κόσμοι δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, καθώς διαχωρίζονται με ταχύτητες μεγαλύτερες από την ταχύτητα του φωτός. Έτσι, οι επιστήμονες απέφυγαν επίσης την κοσμολογική ιδιομορφία με την οποία ξεκινά η γέννηση του Σύμπαντος, σύμφωνα με τις περισσότερες κοσμολογικές θεωρίες. Δηλαδή, τη στιγμή του τέλους του κύκλου του, το Σύμπαν διασπάται σε πολλούς άλλους κόσμους που δεν αλληλεπιδρούν, οι οποίοι θα γίνουν νέα σύμπαντα.
• Συμμορφική κυκλική κοσμολογία – κυκλικό μοντέλο των Roger Penrose και Vahagn Gurzadyan. Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, το Σύμπαν είναι σε θέση να εισέλθει σε έναν νέο κύκλο χωρίς να παραβιάζεται ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής. Αυτή η θεωρία βασίζεται στην υπόθεση ότι οι μαύρες τρύπες καταστρέφουν τις απορροφημένες πληροφορίες, οι οποίες κατά κάποιο τρόπο μειώνουν «νόμιμα» την εντροπία του Σύμπαντος. Τότε κάθε τέτοιος κύκλος της ύπαρξης του Σύμπαντος ξεκινά με κάτι παρόμοιο με το Big Bang και τελειώνει με μια μοναδικότητα.

Άλλα μοντέλα προέλευσης του Σύμπαντος

Μεταξύ άλλων υποθέσεων που εξηγούν την εμφάνιση του ορατού Σύμπαντος, οι ακόλουθες δύο είναι οι πιο δημοφιλείς:

• Χαοτική θεωρία του πληθωρισμού - η θεωρία του Αντρέι Λίντε. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, υπάρχει ένα ορισμένο βαθμωτό πεδίο που είναι ανομοιογενές σε όλο τον όγκο του. Δηλαδή, σε διαφορετικές περιοχές του σύμπαντος το βαθμωτό πεδίο έχει διαφορετικές σημασίες. Στη συνέχεια, σε περιοχές όπου το πεδίο είναι αδύναμο, δεν συμβαίνει τίποτα, ενώ περιοχές με ισχυρό πεδίο αρχίζουν να διαστέλλονται (πληθωρισμός) λόγω της ενέργειάς του, σχηματίζοντας νέα σύμπαντα. Αυτό το σενάριο υποδηλώνει την ύπαρξη πολλών κόσμων που προέκυψαν όχι ταυτόχρονα και έχουν το δικό τους σύνολο στοιχειωδών σωματιδίων και, κατά συνέπεια, νόμους της φύσης.
• Η θεωρία του Lee Smolin προτείνει ότι η Μεγάλη Έκρηξη δεν είναι η αρχή της ύπαρξης του Σύμπαντος, αλλά είναι μόνο μια μετάβαση φάσης μεταξύ των δύο καταστάσεων του. Δεδομένου ότι πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη το Σύμπαν υπήρχε με τη μορφή μιας κοσμολογικής ιδιομορφίας, κοντά στη φύση της ιδιομορφίας μιας μαύρης τρύπας, ο Smolin προτείνει ότι το Σύμπαν θα μπορούσε να έχει προκύψει από μια μαύρη τρύπα.

Αποτελέσματα

Παρά το γεγονός ότι τα κυκλικά και άλλα μοντέλα απαντούν σε μια σειρά από ερωτήματα που δεν μπορούν να απαντηθούν από τη θεωρία του Big Bang, συμπεριλαμβανομένου του προβλήματος της κοσμολογικής μοναδικότητας. Ωστόσο, όταν συνδυάζεται με την πληθωριστική θεωρία, η Μεγάλη Έκρηξη εξηγεί πληρέστερα την προέλευση του Σύμπαντος και συμφωνεί επίσης με πολλές παρατηρήσεις.

Σήμερα, οι ερευνητές συνεχίζουν να μελετούν εντατικά πιθανά σενάρια για την προέλευση του Σύμπαντος, ωστόσο, είναι αδύνατο να δοθεί μια αδιάψευστη απάντηση στο ερώτημα "Πώς εμφανίστηκε το Σύμπαν;" — είναι απίθανο να πετύχει στο εγγύς μέλλον. Υπάρχουν δύο λόγοι για αυτό: η άμεση απόδειξη των κοσμολογικών θεωριών είναι πρακτικά αδύνατη, μόνο έμμεση. Ακόμη και θεωρητικά, δεν είναι δυνατό να ληφθούν ακριβείς πληροφορίες για τον κόσμο πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη. Για αυτούς τους δύο λόγους, οι επιστήμονες μπορούν μόνο να υποβάλουν υποθέσεις και να δημιουργήσουν κοσμολογικά μοντέλα που θα περιγράφουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τη φύση του Σύμπαντος που παρατηρούμε.

Οι προσομοιώσεις της μεγάλης κλίμακας δομής του Σύμπαντος δείχνουν πολύπλοκα, μη επαναλαμβανόμενα σμήνη. Αλλά από την άποψή μας μπορούμε να δούμε τον πεπερασμένο όγκο του Σύμπαντος. Τι βρίσκεται πιο πέρα;

Πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, το σύμπαν όπως το ξέρουμε ξεκίνησε με τη Μεγάλη Έκρηξη. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το διάστημα επεκτάθηκε, η ύλη γνώρισε βαρυτική έλξη και ως αποτέλεσμα αποκτήσαμε το Σύμπαν που βλέπουμε σήμερα. Αλλά παρόλο που είναι τεράστιο, υπάρχουν όρια στις παρατηρήσεις μας. Σε μια ορισμένη απόσταση, οι γαλαξίες εξαφανίζονται, τα αστέρια θαμπώνουν και δεν λαμβάνουμε κανένα σήμα από μακρινά μέρη του Σύμπαντος. Τι είναι πέρα ​​από αυτό το όριο; Αυτή την εβδομάδα ένας αναγνώστης ρωτά:

Αν το Σύμπαν είναι πεπερασμένο σε όγκο, πού είναι τα όριά του; Είναι δυνατόν να την πλησιάσω; Πώς θα μοιάζει;

Ας ξεκινήσουμε με την τρέχουσα τοποθεσία μας και ας κοιτάξουμε όσο πιο μακριά μπορούμε.



Τα αστέρια που βλέπουμε και οι κοντινοί γαλαξίες μοιάζουν με τους δικούς μας. Αλλά όσο πιο μακριά κοιτάμε, τόσο πιο βαθιά κοιτάμε στο παρελθόν του Σύμπαντος: εκεί είναι λιγότερο δομημένο, νεότερο και όχι τόσο ανεπτυγμένο

Στην άμεση γειτνίασή μας, το Σύμπαν είναι γεμάτο αστέρια. Εάν πετάξετε 100.000 έτη φωτός μακριά, μπορείτε να αφήσετε πίσω σας τον Γαλαξία. Πέρα από αυτό απλώνεται μια θάλασσα γαλαξιών - ίσως δύο τρισεκατομμύρια μέσα στο παρατηρήσιμο Σύμπαν. Υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός από τις ποικιλίες, τα σχήματα, τα μεγέθη και τις μάζες τους. Αλλά κοιτάζοντας πιο μακρινούς γαλαξίες, βλέπετε κάτι ασυνήθιστο: όσο πιο μακριά είναι ένας γαλαξίας, τόσο πιο πιθανό είναι να είναι μικρότερος σε μέγεθος και μάζα και τα αστέρια του να έλκονται περισσότερο προς το μπλε χρώμα από αυτά των κοντινών γαλαξιών.

Πώς διαφέρουν οι γαλαξίες σε διαφορετικές χρονικές στιγμές στην ιστορία του Σύμπαντος;

Αυτό είναι λογικό αν το σύμπαν είχε μια αρχή: γενέθλια. Αυτό ήταν το Big Bang, την ημέρα που γεννήθηκε το Σύμπαν που ξέρουμε. Η ηλικία του γαλαξία που βρίσκεται σχετικά κοντά στον δικό μας συμπίπτει με την ηλικία μας. Αλλά όταν κοιτάμε έναν γαλαξία δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, βλέπουμε φως που έπρεπε να ταξιδέψει δισεκατομμύρια χρόνια πριν φτάσει στα μάτια μας. Η ηλικία του γαλαξία του οποίου το φως χρειάστηκε 13 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει σε εμάς πρέπει να είναι μικρότερη από ένα δισεκατομμύριο ετών, και κοιτάζοντας πιο μακριά στο διάστημα κοιτάμε, στην πραγματικότητα, στο παρελθόν.

Μια σύνθεση υπεριώδους, ορατού και υπέρυθρου φωτός που καταγράφηκε από το ακραίο βαθύ πεδίο του Hubble είναι η μεγαλύτερη εικόνα του μακρινού Σύμπαντος που κυκλοφόρησε ποτέ.

Παραπάνω είναι μια εικόνα από το εξαιρετικά βαθύ πεδίο του Hubble (XDF), τη βαθύτερη εικόνα του μακρινού Σύμπαντος. Δείχνει χιλιάδες γαλαξίες που βρίσκονται σε πολύ διαφορετικές αποστάσεις από εμάς και ο ένας από τον άλλο. Αλλά με απλό χρώμα είναι αδύνατο να δούμε ότι κάθε γαλαξίας σχετίζεται με ένα ορισμένο φάσμα, στο οποίο τα νέφη αερίων απορροφούν φως πολύ συγκεκριμένων μηκών κύματος, χάρη στην απλή φυσική του ατόμου. Καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται, αυτό το μήκος εκτείνεται, έτσι ώστε οι πιο μακρινοί γαλαξίες να φαίνονται πιο κόκκινοι σε εμάς. Αυτή η φυσική μας επιτρέπει να κάνουμε εικασίες για την απόστασή τους, και όταν συνδυάζουμε αυτές τις αποστάσεις, αποδεικνύεται ότι οι πιο μακρινοί γαλαξίες είναι οι νεότεροι και οι μικρότεροι.

Πίσω από τους γαλαξίες πρέπει να υπήρχαν τα πρώτα αστέρια, και μετά τίποτα άλλο εκτός από ουδέτερο αέριο - όταν το Σύμπαν δεν είχε χρόνο να τραβήξει την ύλη σε δομές αρκετά πυκνές για να σχηματίσει αστέρια. Γυρίζοντας μερικά εκατομμύρια χρόνια πίσω, βλέπουμε ότι η ακτινοβολία στο Σύμπαν ήταν τόσο καυτή που δεν μπορούσαν να σχηματιστούν ουδέτερα άτομα εκεί, πράγμα που σημαίνει ότι τα φωτόνια αναπηδούσαν συνεχώς από φορτισμένα σωματίδια. Μόλις σχηματίστηκαν τα ουδέτερα άτομα, αυτό το φως θα έπρεπε απλώς να έχει πάει σε ευθεία γραμμή και να συνεχίσει για πάντα, αφού δεν επηρεάστηκε από τίποτα άλλο εκτός από τη διαστολή του Σύμπαντος. Η ανακάλυψη αυτής της υπολειπόμενης λάμψης - της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου μικροκυμάτων - πριν από περισσότερα από 50 χρόνια ήταν η τελική επιβεβαίωση της Μεγάλης Έκρηξης.

Συστηματικό διάγραμμα της ιστορίας του Σύμπαντος που περιγράφει τον επαναιονισμό. Πριν από το σχηματισμό των αστεριών και των γαλαξιών, το Σύμπαν ήταν γεμάτο με ουδέτερα άτομα που εμπόδιζαν το φως. Και παρόλο που το μεγαλύτερο μέρος του Σύμπαντος δεν υποβλήθηκε σε επαναιονισμό παρά μόνο μετά από 550 εκατομμύρια χρόνια, ορισμένες πιο τυχερές περιοχές σχεδόν επαναιονίστηκαν πριν από αυτό το διάστημα.

Από την τρέχουσα θέση μας, μπορούμε να κοιτάξουμε προς οποιαδήποτε κατεύθυνση και να δούμε την ίδια πορεία της κοσμικής ιστορίας. Σήμερα, 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, έχουμε τους γαλαξίες και τα αστέρια που γνωρίζουμε. Προηγουμένως, οι γαλαξίες ήταν μικρότεροι, πιο μπλε, νεότεροι και λιγότερο ανεπτυγμένοι. Πριν από αυτό υπήρχαν τα πρώτα αστέρια, και πριν από αυτό υπήρχαν μόνο ουδέτερα άτομα. Πριν από τα ουδέτερα άτομα υπήρχε ιονισμένο πλάσμα και πριν από αυτό υπήρχαν ελεύθερα πρωτόνια και νετρόνια, η αυθόρμητη ανάδυση ύλης και αντιύλης, ελεύθερα κουάρκ και γκλουόνια, όλα τα ασταθή σωματίδια του Καθιερωμένου Μοντέλου και, τέλος, η στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης εαυτό. Το να κοιτάς όλο και πιο μακριά είναι σαν να κοιτάς το παρελθόν.

Αναπαράσταση καλλιτέχνη μιας λογαριθμικής έννοιας του παρατηρήσιμου σύμπαντος. Οι γαλαξίες ακολουθούνται από δομή μεγάλης κλίμακας και το καυτό, πυκνό πλάσμα της Μεγάλης Έκρηξης στο βάθος. Η άκρη είναι ένα όριο μόνο στο χρόνο.

Αν και αυτό ορίζει το παρατηρήσιμο Σύμπαν μας - με το θεωρητικό όριο της Μεγάλης Έκρηξης να βρίσκεται - δεν θα ήταν κανένα πραγματικό όριο του διαστήματος. Είναι απλώς ένα όριο στο χρόνο. υπάρχουν όρια σε αυτό που μπορούμε να δούμε, επειδή η ταχύτητα του φωτός επέτρεψε στις πληροφορίες να ταξιδέψουν μόνο για 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια από την καυτή Μεγάλη Έκρηξη. Αυτή η απόσταση είναι πάνω από 13,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός, καθώς ο ιστός του Σύμπαντος επεκτάθηκε (και συνεχίζει να διαστέλλεται), αλλά εξακολουθεί να είναι πεπερασμένος. Τι γίνεται όμως με την εποχή πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη; Τι θα βλέπατε αν με κάποιο τρόπο φτάνατε εκεί ένα κλάσμα του δευτερολέπτου πριν το Σύμπαν είχε την υψηλότερη ενέργεια, ήταν πυκνό, ζεστό, γεμάτο ύλη, αντιύλη και ακτινοβολία;

Ο πληθωρισμός επέτρεψε την καυτή Μεγάλη Έκρηξη και οδήγησε στην ανάπτυξη του παρατηρήσιμου Σύμπαντος στο οποίο έχουμε πρόσβαση. Οι διακυμάνσεις του πληθωρισμού φύτεψαν τους σπόρους που αναπτύχθηκαν στη δομή που έχει σήμερα

Θα βρίσκατε μια κατάσταση κοσμικού πληθωρισμού στην οποία το σύμπαν διαστέλλεται εξαιρετικά γρήγορα και στην οποία κυριαρχούσε η ενέργεια που είναι εγγενής στο ίδιο το διάστημα. Το διάστημα αυτή τη στιγμή επεκτάθηκε εκθετικά, τεντώθηκε σε μια επίπεδη κατάσταση, απέκτησε τις ίδιες ιδιότητες σε όλα τα μέρη, τα σωματίδια που υπήρχαν τότε διασκορπίστηκαν σε διαφορετικές κατευθύνσεις και οι διακυμάνσεις που ενυπάρχουν στα κβαντικά πεδία τεντώθηκαν σε όλο το Σύμπαν. Όταν ο πληθωρισμός τελείωσε εκεί που βρισκόμαστε, η καυτή Μεγάλη Έκρηξη γέμισε το Σύμπαν με ύλη και ακτινοβολία και δημιούργησε το μέρος του Σύμπαντος - το παρατηρήσιμο Σύμπαν - που βλέπουμε σήμερα. Και τώρα, 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια μετά, έχουμε αυτό που έχουμε.

Το παρατηρήσιμο σύμπαν μπορεί να εκτείνεται 46 δισεκατομμύρια έτη φωτός προς όλες τις κατευθύνσεις από την άποψή μας, αλλά σίγουρα υπάρχουν περισσότερα μη παρατηρήσιμα μέρη του σύμπαντος, ίσως ακόμη και ένας άπειρος αριθμός, παρόμοιος με αυτόν στο οποίο βρισκόμαστε

Η τοποθεσία μας δεν διαφέρει, ούτε στο χώρο ούτε στο χρόνο. Το γεγονός ότι μπορούμε να δούμε 46 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά δεν δίνει καμία ιδιαίτερη σημασία σε αυτό το όριο ή αυτή τη θέση. Αυτό είναι απλώς ένας περιορισμός του οπτικού μας πεδίου. Αν μπορούσαμε με κάποιο τρόπο να τραβήξουμε μια φωτογραφία ολόκληρου του Σύμπαντος, που εκτείνεται πέρα ​​από το παρατηρήσιμο όριο, όπως εμφανίστηκε 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, όλα θα έμοιαζαν με το πιο κοντινό μας μέρος. Θα είχε ένα μεγάλο κοσμικό δίκτυο γαλαξιών, σμήνων, γαλαξιακών νημάτων, κοσμικών κενών, που εκτείνονται πέρα ​​από τη σχετικά μικρή περιοχή που είναι ορατή σε εμάς. Οποιοσδήποτε παρατηρητής οπουδήποτε θα έβλεπε ένα Σύμπαν πολύ παρόμοιο με αυτό που βλέπουμε από τη δική μας οπτική γωνία.

Μια από τις πιο μακρινές παρατηρήσεις του Σύμπαντος δείχνει κοντινά αστέρια και γαλαξίες, αλλά οι γαλαξίες από εξωτερικές περιοχές απλά φαίνονται νεότεροι και λιγότερο ανεπτυγμένοι. Από την άποψή τους, είναι ηλικίας 13,8 δισεκατομμυρίων ετών, και είναι πιο ανεπτυγμένα, και τους φαινόμαστε ίδιοι όπως ήμασταν πριν από δισεκατομμύρια χρόνια

Οι μεμονωμένες λεπτομέρειες θα διαφέρουν, όπως διαφέρουν οι λεπτομέρειες του Ηλιακού μας Συστήματος, του Γαλαξία, της τοπικής μας ομάδας κ.λπ. από τα στοιχεία άλλου παρατηρητή. Αλλά το Σύμπαν δεν είναι περιορισμένο σε όγκο - μόνο το παρατηρήσιμο τμήμα του είναι περιορισμένο. Ο λόγος για αυτό είναι το χρονικό όριο - το Big Bang - που μας χωρίζει από τους υπόλοιπους. Μπορούμε να το πλησιάσουμε μόνο με τηλεσκόπια που κοιτάζουν στις πρώτες μέρες του Σύμπαντος και στη θεωρία. Μέχρι να καταλάβουμε πώς να εξαπατήσουμε μονόδρομο, αυτή θα είναι η μόνη μας προσέγγιση για να κατανοήσουμε τα «όρια» του Σύμπαντος. Όμως στο διάστημα δεν υπάρχουν όρια. Για όλα όσα γνωρίζουμε, κάποιος στην άκρη του παρατηρήσιμου Σύμπαντος μας θα μας έβλεπε απλώς στην άκρη του παρατηρήσιμου Σύμπαντος του!

Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες έλαβαν σοβαρές αποδείξεις ότι υπάρχουν αρκετοί ακόμη κοντά στον κόσμο μας.

Τα μυστικά του ουράνιου χάρτη

Συγκλονιστικά συμπεράσματα προέκυψαν από δεδομένα που ελήφθησαν χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Planck (δορυφόρος Planck της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος). είδε κάτι παραπάνω από παράξενα ίχνη.

Πιστεύεται ότι αυτή η ίδια η υπολειμματική ακτινοβολία που γεμίζει το διάστημα είναι ηχώ της Μεγάλης Έκρηξης - όταν πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια κάτι αφάνταστα μικροσκοπικό και απίστευτα πυκνό ξαφνικά «εξερράγη», επεκτάθηκε και μετατράπηκε στον κόσμο γύρω μας. Δηλαδή στο Σύμπαν μας.

Είναι αδύνατο να καταλάβετε πώς συνέβη η «πράξη της δημιουργίας», ακόμα κι αν προσπαθήσετε. Μόνο με τη βοήθεια μιας πολύ μακρινής αναλογίας μπορεί κανείς να φανταστεί ότι κάτι βρόντηξε, φούντωσε και πέταξε μακριά. Αλλά είτε μια «ηχώ», είτε μια «αντανακλάση», ή κάποια αποκόμματα παρέμειναν. Σχημάτισαν ένα μωσαϊκό, το οποίο παρουσιάζεται στον χάρτη, όπου οι φωτεινές («καυτές») περιοχές αντιστοιχούν σε ισχυρότερη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Και αντίστροφα.

Τα «καυτά» και τα «κρύα» σημεία του φόντου μικροκυμάτων θα πρέπει να εναλλάσσονται ομοιόμορφα. Αλλά ο χάρτης δείχνει: δεν υπάρχει τακτική διανομή. Πολύ πιο ισχυρή υπολειμματική ακτινοβολία προέρχεται από το νότιο τμήμα του ουρανού παρά από το βόρειο. Και αυτό που είναι απολύτως εκπληκτικό: το μωσαϊκό είναι γεμάτο με σκοτεινά κενά - μερικές τρύπες και εκτεταμένα κενά, η εμφάνιση των οποίων δεν μπορεί να εξηγηθεί από τη σκοπιά της σύγχρονης φυσικής.

Οι γείτονες γίνονται γνωστοί

Πίσω το 2005, η θεωρητική φυσικός Laura Mersini-Houghton του Πανεπιστημίου της Βόρειας Καρολίνας στο Chapel Hill και ο συνάδελφός της Richard Holman, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon) προέβλεψαν την ύπαρξη ανωμαλιών στο φόντο των μικροκυμάτων. Και υπέθεσαν ότι προέκυψαν λόγω του γεγονότος ότι το Σύμπαν μας επηρεάζεται από άλλα Σύμπαντα που βρίσκονται κοντά. Με παρόμοιο τρόπο, στην οροφή του διαμερίσματός σας εμφανίζονται λεκέδες από «διαρροές» γείτονες, οι οποίες έγιναν αισθητές από τέτοιες οπτικές ανωμαλίες του «γύψου φόντου».

Στον προηγούμενο - λιγότερο σαφή - χάρτη, που συντάχθηκε από δεδομένα του ανιχνευτή WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) της NASA, που πετούσε από το 2001, δεν ήταν ορατό τίποτα εντελώς ασυνήθιστο. Μόνο υποδείξεις. Και τώρα η εικόνα είναι ξεκάθαρη. Και συγκλονιστικό. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, οι παρατηρούμενες ανωμαλίες σημαίνουν ότι το Σύμπαν μας δεν είναι μόνο. Υπάρχουν αμέτρητοι άλλοι.

Ούτε η Λάουρα και ο Ρίτσαρντ είναι μόνοι στις απόψεις τους. Για παράδειγμα, ο Stephen Feeney από το University College του Λονδίνου είδε τουλάχιστον τέσσερις ασυνήθιστα «κρύες» στρογγυλές κηλίδες σε μια εικόνα του φόντου των μικροκυμάτων, τις οποίες ονόμασε «μώλωπες». Και τώρα αποδεικνύει ότι αυτοί οι «μώλωπες» προέκυψαν από τις άμεσες επιπτώσεις των γειτονικών Συμπάντων στο δικό μας.

Κατά τη γνώμη του, Στέφαννα, τα Σύμπαν προκύπτουν και εξαφανίζονται σαν φυσαλίδες ατμού σε υγρό που βράζει. Και αφού προέκυψαν, συγκρούονται. Και αναπηδούν ο ένας από τον άλλο αφήνοντας σημάδια.

Πού τους πάει;

Πριν από αρκετά χρόνια, μια ομάδα ειδικών της NASA με επικεφαλής τον αστροφυσικό Alexander Kashlinsky ανακάλυψε περίεργη συμπεριφορά σε περίπου 800 μακρινά σμήνη γαλαξιών. Αποδείχθηκε ότι όλοι πετούσαν προς την ίδια κατεύθυνση - προς ένα συγκεκριμένο μέρος του διαστήματος - με ταχύτητα 1000 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο. Αυτό το παγκόσμιο κίνημα ονομάστηκε «Σκοτεινό Ρεύμα».

Πρόσφατα αποκαλύφθηκε ότι το Dark Stream εκτείνεται σε έως και 1.400 σμήνη γαλαξιών. Και τους μεταφέρει σε μια περιοχή που βρίσκεται κάπου κοντά στα σύνορα του Σύμπαντος μας. Γιατί συνέβη? Ή εκεί - πέρα ​​από όρια απρόσιτα για παρατήρηση - υπάρχει κάποια απίστευτα τεράστια μάζα που έλκει την ύλη. Κάτι που είναι απίθανο. Ή ο γαλαξίας απορροφάται σε άλλο Σύμπαν.

Πετώντας από κόσμο σε κόσμο

Είναι δυνατόν να φτάσουμε από το Σύμπαν μας σε κάποιο άλλο; Ή μήπως οι γείτονες χωρίζονται από κάποιο ανυπέρβλητο εμπόδιο;

Το εμπόδιο είναι ξεπερασμένο, λένε ο καθηγητής Thibault Damour από το Γαλλικό Ινστιτούτο Προηγμένης Επιστημονικής Έρευνας (Institut des Hautes E"tudes Scientifiques - IHE"S) και ο συνάδελφός του Διδάκτωρ Φυσικών και Μαθηματικών Επιστημών Sergei Solodukhin από το Ινστιτούτο Φυσικής της Μόσχας Lebedev της Ρωσίας. Ακαδημία Επιστημών (FIAN ), που τώρα εργάζεται στο Γερμανικό Διεθνές Πανεπιστήμιο της Βρέμης. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, υπάρχουν περάσματα που οδηγούν σε άλλους κόσμους. Από έξω, - αυτά τα περάσματα - μοιάζουν ακριβώς με «μαύρες τρύπες». Αλλά στην πραγματικότητα δεν είναι.

Οι σήραγγες που συνδέουν απομακρυσμένα μέρη του Σύμπαντος μας ονομάζονται «σκουληκότρυπες» από ορισμένους αστροφυσικούς και «σκουληκότρυπες» από άλλους. Το θέμα είναι ότι, έχοντας βουτήξει σε μια τέτοια τρύπα, μπορείτε σχεδόν αμέσως να αναδυθείτε κάπου σε έναν άλλο γαλαξία, εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Τουλάχιστον θεωρητικά, ένα τέτοιο ταξίδι είναι δυνατό μέσα στο Σύμπαν μας. Και αν πιστεύετε στον Damur και τον Solodukhin, τότε μπορείτε να βουτήξετε ακόμα περισσότερο - σε ένα εντελώς διαφορετικό Σύμπαν. Φαίνεται ότι δεν έχει κλείσει ούτε ο δρόμος της επιστροφής.

Οι επιστήμονες, μέσω υπολογισμών, έχουν φανταστεί πώς θα έπρεπε να μοιάζουν οι «σκουληκότρυπες» που οδηγούν σε γειτονικά σύμπαντα. Και αποδείχθηκε ότι τέτοια αντικείμενα δεν διαφέρουν ιδιαίτερα από τις ήδη γνωστές «μαύρες τρύπες». Και συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο - απορροφούν την ύλη, παραμορφώνουν τον ιστό του χωροχρόνου.

Η μόνη σημαντική διαφορά: μπορείτε να περάσετε από την "τρύπα". Και να παραμείνει ολόκληρος. Και η «μαύρη τρύπα» θα σκίσει το πλοίο που το πλησιάζει σε άτομα με το τερατώδες βαρυτικό του πεδίο.

Δυστυχώς, ο Thibault και ο Solodukhin δεν ξέρουν πώς να διακρίνουν με ακρίβεια μια «μαύρη τρύπα» από μια «σκουληκότρυπα» από μεγάλη απόσταση. Όπως, αυτό θα γίνει σαφές μόνο κατά τη διαδικασία της βύθισης στο αντικείμενο.

Ωστόσο, η ακτινοβολία προέρχεται από τις «μαύρες τρύπες» - τη λεγόμενη ακτινοβολία Hawking. Και οι «σκουληκότρυπες» δεν εκπέμπουν τίποτα. Αλλά η ακτινοβολία είναι τόσο μικρή που είναι απίστευτα δύσκολο να την πιάσεις με φόντο άλλες πηγές.

Δεν είναι ακόμη σαφές πόσο καιρό θα διαρκέσει το άλμα σε άλλο Σύμπαν. Ίσως ένα κλάσμα του δευτερολέπτου, ή ίσως δισεκατομμύρια χρόνια.

Και το πιο εκπληκτικό: σύμφωνα με τους επιστήμονες, «σκουληκότρυπες» μπορούν να δημιουργηθούν τεχνητά - στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), που συγκρούονται με σωματίδια με ενέργεια πολλαπλάσια από το επί του παρόντος επιτυγχανόμενο επίπεδο. Δηλαδή, δεν θα είναι «μαύρες τρύπες» που σχηματίστηκαν που χρησιμοποιήθηκαν για να μας φοβίσουν ακόμη και πριν ξεκινήσουν τα πειράματα για την προσομοίωση του Big Bang, αλλά θα ανοίξουν «σκουληκότρυπες». Οι φυσικοί δεν έχουν ακόμη εξηγήσει πόσο τρομακτική είναι αυτή η συγκεκριμένη εξέλιξη των γεγονότων. Αλλά η ίδια η προοπτική - να δημιουργήσουμε μια είσοδο σε ένα άλλο Σύμπαν - φαίνεται δελεαστική.

ΠΑΡΕΜΠΙΠΤΟΝΤΩΣ

Ζούμε μέσα σε μια μπάλα ποδοσφαίρου

Μέχρι πρόσφατα, οι επιστήμονες πρότειναν πολλές επιλογές για το σχήμα του κόσμου μας: από μια συνηθισμένη μπάλα-φυσαλίδα, σε ένα torus-donut, σε ένα παραβολοειδές. Ή ακόμα και... φλιτζάνια με χερούλι. Λοιπόν, δεν μπορείτε να δείτε από τη Γη πώς μοιάζει το Σύμπαν από έξω. Ωστόσο, τώρα, έχοντας ρίξει μια πιο προσεκτική ματιά στην κατανομή της κοσμικής ακτινοβολίας μικροκυμάτων υποβάθρου, οι αστροφυσικοί κατέληξαν στο συμπέρασμα: το Σύμπαν είναι σαν μια μπάλα ποδοσφαίρου, «ραμμένη» από πεντάγωνα - δωδεκάεδρα, με επιστημονικούς όρους.

«Η μπάλα είναι, φυσικά, τεράστια», λέει ο Ντάγκλας Σκοτ ​​από το Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας (Καναδάς), «αλλά όχι τόσο τεράστια ώστε να θεωρείται άπειρη».

Οι επιστήμονες αναφέρονται και πάλι στην περίεργη σειρά κατανομής των «ψυχρών» και «καυτών» περιοχών. Και πιστεύουν ότι ένα «μοτίβο» τέτοιας κλίμακας θα μπορούσε να προκύψει μόνο σε ένα Σύμπαν περιορισμένου μεγέθους. Από τους υπολογισμούς προκύπτει: από άκρη σε άκρη υπάρχουν μόνο 70 δισεκατομμύρια έτη φωτός.

Τι υπάρχει πέρα ​​από την άκρη; Προτιμούν να μην το σκέφτονται. Εξηγούν: ο χώρος μοιάζει να είναι κλειστός στον εαυτό του. Και η «μπάλα» στην οποία ζούμε φαίνεται να είναι «καθρεπτική» από μέσα. Και αν στείλετε μια ακτίνα από τη Γη προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, σίγουρα θα επιστρέψει κάποια μέρα. Και μερικές ακτίνες υποτίθεται ότι έχουν ήδη επιστρέψει, αντανακλώνται από την «άκρη του καθρέφτη». Και περισσότερες από μία φορές. Όπως, αυτός είναι ο λόγος που οι αστρονόμοι βλέπουν μερικούς (τους ίδιους) γαλαξίες σε διαφορετικά μέρη του ουρανού. Ναι, και από διαφορετικές πλευρές.