Το μέγεθος του σύμπαντος είναι από άτομο έως. Το μέγεθος του σύμπαντος

Γνωρίζατε ότι το Σύμπαν που παρατηρούμε έχει αρκετά καθορισμένα όρια; Έχουμε συνηθίσει να συνδέουμε το Σύμπαν με κάτι άπειρο και ακατανόητο. Ωστόσο, η σύγχρονη επιστήμη, όταν ρωτήθηκε για το «άπειρο» του Σύμπαντος, προσφέρει μια εντελώς διαφορετική απάντηση σε ένα τόσο «προφανές» ερώτημα.

Σύμφωνα με τις σύγχρονες αντιλήψεις, το μέγεθος του παρατηρήσιμου Σύμπαντος είναι περίπου 45,7 δισεκατομμύρια έτη φωτός (ή 14,6 gigaparsecs). Τι σημαίνουν όμως αυτοί οι αριθμοί;

Το πρώτο ερώτημα που έρχεται στο μυαλό ενός απλού ανθρώπου είναι πώς μπορεί το Σύμπαν να μην είναι άπειρο; Φαίνεται ότι είναι αδιαμφισβήτητο ότι το δοχείο όλων όσων υπάρχουν γύρω μας δεν πρέπει να έχει όρια. Αν υπάρχουν αυτά τα όρια, ποια ακριβώς είναι;

Ας πούμε ότι κάποιος αστροναύτης φτάνει στα όρια του Σύμπαντος. Τι θα δει μπροστά του; Στερεός τοίχος; Πυροφράγμα; Και τι κρύβεται πίσω από αυτό - κενό; Άλλο Σύμπαν; Μπορεί όμως το κενό ή ένα άλλο Σύμπαν να σημαίνει ότι βρισκόμαστε στα σύνορα του σύμπαντος; Άλλωστε, αυτό δεν σημαίνει ότι δεν υπάρχει «τίποτα» εκεί. Το κενό και ένα άλλο Σύμπαν είναι επίσης «κάτι». Αλλά το Σύμπαν είναι κάτι που περιέχει απολύτως τα πάντα «κάτι».

Φτάνουμε σε μια απόλυτη αντίφαση. Αποδεικνύεται ότι το όριο του Σύμπαντος πρέπει να μας κρύβει κάτι που δεν θα έπρεπε να υπάρχει. Ή το όριο του Σύμπαντος θα πρέπει να αποκλείει το «όλα» από το «κάτι», αλλά αυτό το «κάτι» θα πρέπει επίσης να είναι μέρος του «όλα». Γενικά, πλήρης παραλογισμός. Τότε πώς μπορούν οι επιστήμονες να δηλώσουν το περιοριστικό μέγεθος, τη μάζα και ακόμη και την ηλικία του Σύμπαντος μας; Αυτές οι τιμές, αν και αφάνταστα μεγάλες, εξακολουθούν να είναι πεπερασμένες. Διαφωνεί η επιστήμη με το προφανές; Για να το καταλάβουμε αυτό, ας εντοπίσουμε πρώτα πώς οι άνθρωποι έφτασαν στη σύγχρονη κατανόησή μας για το Σύμπαν.

Διεύρυνση των ορίων

Από αμνημονεύτων χρόνων, οι άνθρωποι ενδιαφέρονται για το πώς είναι ο κόσμος γύρω τους. Δεν χρειάζεται να δώσουμε παραδείγματα για τους τρεις πυλώνες και άλλες προσπάθειες των αρχαίων να εξηγήσουν το σύμπαν. Κατά κανόνα, στο τέλος όλα κατέληξαν στο γεγονός ότι η βάση όλων των πραγμάτων είναι η επιφάνεια της γης. Ακόμη και στην εποχή της αρχαιότητας και του Μεσαίωνα, όταν οι αστρονόμοι είχαν εκτενή γνώση των νόμων της κίνησης των πλανητών κατά μήκος της «σταθερής» ουράνιας σφαίρας, η Γη παρέμεινε το κέντρο του Σύμπαντος.

Φυσικά, ακόμη και στην Αρχαία Ελλάδα υπήρχαν εκείνοι που πίστευαν ότι η Γη περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο. Υπήρχαν εκείνοι που μίλησαν για τους πολλούς κόσμους και το άπειρο του Σύμπαντος. Αλλά εποικοδομητικές δικαιολογίες για αυτές τις θεωρίες προέκυψαν μόνο στο γύρισμα της επιστημονικής επανάστασης.

Τον 16ο αιώνα, ο Πολωνός αστρονόμος Νικόλαος Κοπέρνικος έκανε την πρώτη σημαντική ανακάλυψη στη γνώση του Σύμπαντος. Απέδειξε σταθερά ότι η Γη είναι μόνο ένας από τους πλανήτες που περιστρέφονται γύρω από τον Ήλιο. Ένα τέτοιο σύστημα απλοποίησε πολύ την εξήγηση μιας τόσο περίπλοκης και περίπλοκης κίνησης πλανητών στην ουράνια σφαίρα. Στην περίπτωση μιας ακίνητης Γης, οι αστρονόμοι έπρεπε να βρουν κάθε είδους έξυπνες θεωρίες για να εξηγήσουν αυτή τη συμπεριφορά των πλανητών. Από την άλλη πλευρά, εάν η Γη γίνει αποδεκτή ως κινούμενη, τότε μια εξήγηση για τέτοιες περίπλοκες κινήσεις έρχεται φυσικά. Έτσι, ένα νέο παράδειγμα που ονομάζεται «ηλιοκεντρισμός» επικράτησε στην αστρονομία.

Πολλοί Ήλιοι

Ωστόσο, ακόμη και μετά από αυτό, οι αστρονόμοι συνέχισαν να περιορίζουν το Σύμπαν στη «σφαίρα των σταθερών αστεριών». Μέχρι τον 19ο αιώνα, δεν ήταν σε θέση να υπολογίσουν την απόσταση από τα αστέρια. Για αρκετούς αιώνες, οι αστρονόμοι προσπάθησαν χωρίς αποτέλεσμα να ανιχνεύσουν αποκλίσεις στη θέση των άστρων σε σχέση με την τροχιακή κίνηση της Γης (ετήσιες παράλλαξεις). Τα όργανα εκείνης της εποχής δεν επέτρεπαν τόσο ακριβείς μετρήσεις.

Τελικά, το 1837, ο Ρωσογερμανός αστρονόμος Vasily Struve μέτρησε την παράλλαξη. Αυτό σηματοδότησε ένα νέο βήμα στην κατανόηση της κλίμακας του διαστήματος. Τώρα οι επιστήμονες θα μπορούσαν να πουν με ασφάλεια ότι τα αστέρια είναι μακρινές ομοιότητες με τον Ήλιο. Και το δικό μας φωτιστικό δεν είναι πλέον το κέντρο των πάντων, αλλά ένας ισότιμος «κάτοικος» ενός ατελείωτου αστρικού σμήνος.

Οι αστρονόμοι έχουν έρθει ακόμη πιο κοντά στην κατανόηση της κλίμακας του Σύμπαντος, επειδή οι αποστάσεις από τα αστέρια αποδείχθηκαν πραγματικά τερατώδεις. Ακόμη και το μέγεθος των τροχιών των πλανητών φαινόταν ασήμαντο σε σύγκριση. Στη συνέχεια ήταν απαραίτητο να καταλάβουμε πώς συγκεντρώνονται τα αστέρια στο .

Πολλοί Milky Ways

Ο διάσημος φιλόσοφος Immanuel Kant προέβλεψε τα θεμέλια της σύγχρονης κατανόησης της μεγάλης κλίμακας δομής του Σύμπαντος το 1755. Υπέθεσε ότι ο Γαλαξίας είναι ένα τεράστιο περιστρεφόμενο αστρικό σμήνος. Με τη σειρά τους, πολλά από τα παρατηρούμενα νεφελώματα είναι επίσης πιο μακρινοί «γαλαξίες» - γαλαξίες. Παρόλα αυτά, μέχρι τον 20ο αιώνα, οι αστρονόμοι πίστευαν ότι όλα τα νεφελώματα είναι πηγές σχηματισμού άστρων και αποτελούν μέρος του Γαλαξία μας.

Η κατάσταση άλλαξε όταν οι αστρονόμοι έμαθαν να μετρούν τις αποστάσεις μεταξύ των γαλαξιών χρησιμοποιώντας . Η απόλυτη φωτεινότητα των αστεριών αυτού του τύπου εξαρτάται αυστηρά από την περίοδο της μεταβλητότητάς τους. Συγκρίνοντας την απόλυτη φωτεινότητά τους με την ορατή, είναι δυνατό να προσδιοριστεί η απόσταση από αυτά με μεγάλη ακρίβεια. Αυτή η μέθοδος αναπτύχθηκε στις αρχές του 20ου αιώνα από τους Einar Hertzschrung και Harlow Scelpi. Χάρη σε αυτόν, ο Σοβιετικός αστρονόμος Ernst Epic το 1922 καθόρισε την απόσταση από την Ανδρομέδα, η οποία αποδείχθηκε ότι ήταν μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερη από το μέγεθος του Γαλαξία.

Ο Edwin Hubble συνέχισε την πρωτοβουλία της Epic. Μετρώντας τη φωτεινότητα των Κηφείδων σε άλλους γαλαξίες, μέτρησε την απόστασή τους και τη συνέκρινε με την ερυθρή μετατόπιση στα φάσματα τους. Έτσι το 1929 ανέπτυξε τον περίφημο νόμο του. Το έργο του διέψευσε οριστικά την καθιερωμένη άποψη ότι ο Γαλαξίας είναι η άκρη του Σύμπαντος. Τώρα ήταν ένας από τους πολλούς γαλαξίες που κάποτε θεωρούνταν μέρος του. Η υπόθεση του Καντ επιβεβαιώθηκε σχεδόν δύο αιώνες μετά την ανάπτυξή της.

Στη συνέχεια, η σύνδεση που ανακαλύφθηκε από το Hubble μεταξύ της απόστασης ενός γαλαξία από έναν παρατηρητή σε σχέση με την ταχύτητα απομάκρυνσής του από αυτόν, κατέστησε δυνατή την κατάρτιση μιας ολοκληρωμένης εικόνας της μεγάλης κλίμακας δομής του Σύμπαντος. Αποδείχθηκε ότι οι γαλαξίες ήταν μόνο ένα ασήμαντο μέρος του. Συνδέθηκαν σε συστάδες, συστάδες σε υπερσυστάδες. Με τη σειρά τους, τα υπερσμήνη σχηματίζουν τις μεγαλύτερες γνωστές δομές στο Σύμπαν - νήματα και τοίχους. Αυτές οι δομές, δίπλα σε τεράστια υπερκενά (), αποτελούν τη μεγάλης κλίμακας δομή του σήμερα γνωστού Σύμπαντος.

Φαινομενικό άπειρο

Από τα παραπάνω προκύπτει ότι μέσα σε λίγους μόνο αιώνες, η επιστήμη σταδιακά φτερουγίζει από τον γεωκεντρισμό στη σύγχρονη κατανόηση του Σύμπαντος. Ωστόσο, αυτό δεν απαντά γιατί περιορίζουμε το Σύμπαν σήμερα. Εξάλλου, μέχρι τώρα μιλούσαμε μόνο για την κλίμακα του χώρου, και όχι για την ίδια τη φύση του.

Ο πρώτος που αποφάσισε να δικαιολογήσει το άπειρο του Σύμπαντος ήταν ο Ισαάκ Νεύτων. Έχοντας ανακαλύψει το νόμο της παγκόσμιας έλξης, πίστευε ότι αν το διάστημα ήταν πεπερασμένο, όλα τα σώματά του αργά ή γρήγορα θα συγχωνεύονταν σε ένα ενιαίο σύνολο. Πριν από αυτόν, αν κάποιος εξέφραζε την ιδέα του απείρου του Σύμπαντος, ήταν αποκλειστικά σε μια φιλοσοφική φλέβα. Χωρίς καμία επιστημονική βάση. Ένα παράδειγμα αυτού είναι ο Giordano Bruno. Παρεμπιπτόντως, όπως ο Καντ, ήταν πολλοί αιώνες μπροστά από την επιστήμη. Ήταν ο πρώτος που δήλωσε ότι τα αστέρια είναι μακρινοί ήλιοι και ότι οι πλανήτες περιστρέφονται επίσης γύρω τους.

Φαίνεται ότι το ίδιο το γεγονός του άπειρου είναι αρκετά δικαιολογημένο και προφανές, αλλά τα σημεία καμπής της επιστήμης του 20ού αιώνα κλόνισαν αυτήν την «αλήθεια».

Σταθερό Σύμπαν

Το πρώτο σημαντικό βήμα προς την ανάπτυξη ενός σύγχρονου μοντέλου του Σύμπαντος έγινε από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν. Ο διάσημος φυσικός παρουσίασε το μοντέλο του ενός ακίνητου Σύμπαντος το 1917. Αυτό το μοντέλο βασίστηκε στη γενική θεωρία της σχετικότητας, την οποία είχε αναπτύξει ένα χρόνο νωρίτερα. Σύμφωνα με το μοντέλο του, το Σύμπαν είναι άπειρο στον χρόνο και πεπερασμένο στον χώρο. Όμως, όπως σημειώθηκε νωρίτερα, σύμφωνα με τον Νεύτωνα, ένα Σύμπαν με πεπερασμένο μέγεθος πρέπει να καταρρεύσει. Για να γίνει αυτό, ο Αϊνστάιν εισήγαγε μια κοσμολογική σταθερά, η οποία αντιστάθμιζε τη βαρυτική έλξη των μακρινών αντικειμένων.

Όσο παράδοξο κι αν ακούγεται, ο Αϊνστάιν δεν περιόρισε την ίδια την πεπεραστικότητα του Σύμπαντος. Κατά τη γνώμη του, το Σύμπαν είναι ένα κλειστό κέλυφος μιας υπερσφαίρας. Μια αναλογία είναι η επιφάνεια μιας συνηθισμένης τρισδιάστατης σφαίρας, για παράδειγμα, μιας σφαίρας ή της Γης. Όσο κι αν ταξιδεύει ένας ταξιδιώτης στη Γη, δεν θα φτάσει ποτέ στην άκρη της. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι η Γη είναι άπειρη. Ο ταξιδιώτης απλώς θα επιστρέψει στο μέρος από το οποίο ξεκίνησε το ταξίδι του.

Στην επιφάνεια της υπερσφαίρας

Με τον ίδιο τρόπο, ένας περιπλανώμενος στο διάστημα, που διασχίζει το Σύμπαν του Αϊνστάιν σε ένα διαστημόπλοιο, μπορεί να επιστρέψει πίσω στη Γη. Μόνο που αυτή τη φορά ο περιπλανώμενος δεν θα κινηθεί κατά μήκος της δισδιάστατης επιφάνειας μιας σφαίρας, αλλά κατά μήκος της τρισδιάστατης επιφάνειας μιας υπερσφαίρας. Αυτό σημαίνει ότι το Σύμπαν έχει έναν πεπερασμένο όγκο, άρα και έναν πεπερασμένο αριθμό αστέρων και μάζας. Ωστόσο, το Σύμπαν δεν έχει ούτε όρια ούτε κέντρο.

Ο Αϊνστάιν κατέληξε σε αυτά τα συμπεράσματα συνδέοντας χώρο, χρόνο και βαρύτητα στη διάσημη θεωρία του. Πριν από αυτόν, αυτές οι έννοιες θεωρούνταν ξεχωριστές, γι' αυτό και ο χώρος του Σύμπαντος ήταν καθαρά Ευκλείδειος. Ο Αϊνστάιν απέδειξε ότι η ίδια η βαρύτητα είναι μια καμπυλότητα του χωροχρόνου. Αυτό άλλαξε ριζικά τις πρώτες ιδέες για τη φύση του Σύμπαντος, βασισμένες στην κλασική Νευτώνεια μηχανική και την Ευκλείδεια γεωμετρία.

Διαστελλόμενο Σύμπαν

Ακόμη και ο ίδιος ο ανακάλυψες του «νέου Σύμπαντος» δεν ήταν ξένος στις αυταπάτες. Αν και ο Αϊνστάιν περιόρισε το Σύμπαν στο διάστημα, συνέχισε να το θεωρεί στατικό. Σύμφωνα με το μοντέλο του, το Σύμπαν ήταν και παραμένει αιώνιο και το μέγεθός του παραμένει πάντα το ίδιο. Το 1922, ο Σοβιετικός φυσικός Alexander Friedman επέκτεινε σημαντικά αυτό το μοντέλο. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς του, το Σύμπαν δεν είναι καθόλου στατικό. Μπορεί να επεκταθεί ή να συστέλλεται με την πάροδο του χρόνου. Είναι αξιοσημείωτο ότι ο Friedman κατέληξε σε ένα τέτοιο μοντέλο με βάση την ίδια θεωρία της σχετικότητας. Κατάφερε να εφαρμόσει πιο σωστά αυτή τη θεωρία, παρακάμπτοντας την κοσμολογική σταθερά.

Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν δεν αποδέχθηκε αμέσως αυτήν την «τροπολογία». Αυτό το νέο μοντέλο βοήθησε στην προαναφερθείσα ανακάλυψη του Hubble. Η ύφεση των γαλαξιών απέδειξε αδιαμφισβήτητα το γεγονός της διαστολής του Σύμπαντος. Έτσι ο Αϊνστάιν έπρεπε να παραδεχτεί το λάθος του. Τώρα το Σύμπαν είχε μια ορισμένη ηλικία, η οποία εξαρτάται αυστηρά από τη σταθερά Hubble, η οποία χαρακτηρίζει τον ρυθμό διαστολής του.

Περαιτέρω ανάπτυξη της κοσμολογίας

Καθώς οι επιστήμονες προσπάθησαν να λύσουν αυτό το ερώτημα, ανακαλύφθηκαν πολλά άλλα σημαντικά στοιχεία του Σύμπαντος και αναπτύχθηκαν διάφορα μοντέλα του. Έτσι το 1948, ο Τζορτζ Γκάμοου εισήγαγε την υπόθεση του «καυτού Σύμπαντος», η οποία αργότερα θα μετατραπεί στη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης. Η ανακάλυψη το 1965 επιβεβαίωσε τις υποψίες του. Τώρα οι αστρονόμοι μπορούσαν να παρατηρήσουν το φως που ήρθε από τη στιγμή που το Σύμπαν έγινε διαφανές.

Η σκοτεινή ύλη, που προβλέφθηκε το 1932 από τον Fritz Zwicky, επιβεβαιώθηκε το 1975. Η σκοτεινή ύλη στην πραγματικότητα εξηγεί την ίδια την ύπαρξη των γαλαξιών, των σμηνών γαλαξιών και της ίδιας της Συμπαντικής δομής στο σύνολό της. Έτσι έμαθαν οι επιστήμονες ότι το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του Σύμπαντος είναι εντελώς αόρατο.

Τελικά, το 1998, κατά τη διάρκεια μιας μελέτης της απόστασης προς, ανακαλύφθηκε ότι το Σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό. Αυτή η τελευταία καμπή στην επιστήμη γέννησε τη σύγχρονη κατανόησή μας για τη φύση του σύμπαντος. Ο κοσμολογικός συντελεστής, που εισήγαγε ο Αϊνστάιν και διαψεύστηκε από τον Φρίντμαν, βρήκε ξανά τη θέση του στο μοντέλο του Σύμπαντος. Η παρουσία ενός κοσμολογικού συντελεστή (κοσμολογική σταθερά) εξηγεί την επιταχυνόμενη διαστολή του. Για να εξηγηθεί η παρουσία μιας κοσμολογικής σταθεράς, εισήχθη η έννοια ενός υποθετικού πεδίου που περιέχει το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του Σύμπαντος.

Σύγχρονη κατανόηση του μεγέθους του παρατηρήσιμου Σύμπαντος

Το σύγχρονο μοντέλο του Σύμπαντος ονομάζεται επίσης μοντέλο ΛCDM. Το γράμμα "Λ" σημαίνει την παρουσία μιας κοσμολογικής σταθεράς, η οποία εξηγεί την επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος. Το "CDM" σημαίνει ότι το Σύμπαν είναι γεμάτο με ψυχρή σκοτεινή ύλη. Πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι η σταθερά του Hubble είναι περίπου 71 (km/s)/Mpc, που αντιστοιχεί στην ηλικία του Σύμπαντος 13,75 δισεκατομμύρια χρόνια. Γνωρίζοντας την ηλικία του Σύμπαντος, μπορούμε να υπολογίσουμε το μέγεθος της παρατηρήσιμης περιοχής του.

Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας, πληροφορίες για οποιοδήποτε αντικείμενο δεν μπορούν να φτάσουν σε έναν παρατηρητή με ταχύτητα μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός (299.792.458 m/s). Αποδεικνύεται ότι ο παρατηρητής δεν βλέπει απλώς ένα αντικείμενο, αλλά το παρελθόν του. Όσο πιο μακριά είναι ένα αντικείμενο από αυτόν, τόσο πιο μακρινό φαίνεται το παρελθόν. Για παράδειγμα, κοιτάζοντας τη Σελήνη, βλέπουμε όπως ήταν λίγο περισσότερο από ένα δευτερόλεπτο πριν, τον Ήλιο - πριν από περισσότερα από οκτώ λεπτά, τα πλησιέστερα αστέρια - χρόνια, γαλαξίες - πριν από εκατομμύρια χρόνια κ.λπ. Στο σταθερό μοντέλο του Αϊνστάιν, το Σύμπαν δεν έχει όριο ηλικίας, πράγμα που σημαίνει ότι η παρατηρήσιμη περιοχή του δεν περιορίζεται επίσης από τίποτα. Ο παρατηρητής, οπλισμένος με όλο και πιο εξελιγμένα αστρονομικά όργανα, θα παρατηρεί όλο και πιο μακρινά και αρχαία αντικείμενα.

Έχουμε μια διαφορετική εικόνα με το σύγχρονο μοντέλο του Σύμπαντος. Σύμφωνα με αυτήν, το Σύμπαν έχει ηλικία, άρα και όριο παρατήρησης. Δηλαδή, από τη γέννηση του Σύμπαντος, κανένα φωτόνιο δεν θα μπορούσε να έχει διανύσει απόσταση μεγαλύτερη από 13,75 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Αποδεικνύεται ότι μπορούμε να πούμε ότι το παρατηρήσιμο Σύμπαν περιορίζεται από τον παρατηρητή σε μια σφαιρική περιοχή με ακτίνα 13,75 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Ωστόσο, αυτό δεν είναι απολύτως αληθές. Δεν πρέπει να ξεχνάμε τη διαστολή του χώρου του Σύμπαντος. Μέχρι να φτάσει το φωτόνιο στον παρατηρητή, το αντικείμενο που το εξέπεμψε θα βρίσκεται ήδη 45,7 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από εμάς. χρόνια. Αυτό το μέγεθος είναι ο ορίζοντας των σωματιδίων, είναι το όριο του παρατηρήσιμου Σύμπαντος.

Πάνω από τον ορίζοντα

Έτσι, το μέγεθος του παρατηρήσιμου Σύμπαντος χωρίζεται σε δύο τύπους. Φαινομενικό μέγεθος, που ονομάζεται επίσης ακτίνα Hubble (13,75 δισεκατομμύρια έτη φωτός). Και το πραγματικό μέγεθος, που ονομάζεται ορίζοντας σωματιδίων (45,7 δισεκατομμύρια έτη φωτός). Το σημαντικό είναι ότι και οι δύο αυτοί ορίζοντες δεν χαρακτηρίζουν καθόλου το πραγματικό μέγεθος του Σύμπαντος. Πρώτον, εξαρτώνται από τη θέση του παρατηρητή στο διάστημα. Δεύτερον, αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου. Στην περίπτωση του μοντέλου ΛCDM, ο ορίζοντας των σωματιδίων διαστέλλεται με ταχύτητα μεγαλύτερη από τον ορίζοντα Hubble. Η σύγχρονη επιστήμη δεν απαντά στο ερώτημα εάν αυτή η τάση θα αλλάξει στο μέλλον. Αλλά αν υποθέσουμε ότι το Σύμπαν συνεχίζει να διαστέλλεται με επιτάχυνση, τότε όλα εκείνα τα αντικείμενα που βλέπουμε τώρα αργά ή γρήγορα θα εξαφανιστούν από το «οπτικό πεδίο» μας.

Επί του παρόντος, το πιο μακρινό φως που παρατηρείται από τους αστρονόμους είναι η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων. Κοιτάζοντας σε αυτό, οι επιστήμονες βλέπουν το Σύμπαν όπως ήταν 380 χιλιάδες χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Αυτή τη στιγμή, το Σύμπαν ψύχθηκε αρκετά ώστε ήταν σε θέση να εκπέμπει ελεύθερα φωτόνια, τα οποία ανιχνεύονται σήμερα με τη βοήθεια ραδιοτηλεσκοπίων. Εκείνη την εποχή, δεν υπήρχαν αστέρια ή γαλαξίες στο Σύμπαν, αλλά μόνο ένα συνεχές νέφος υδρογόνου, ηλίου και μια ασήμαντη ποσότητα άλλων στοιχείων. Από τις ανομοιογένειες που παρατηρούνται σε αυτό το νέφος, στη συνέχεια θα σχηματιστούν σμήνη γαλαξιών. Αποδεικνύεται ότι ακριβώς εκείνα τα αντικείμενα που θα σχηματιστούν από ανομοιογένειες στην κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων βρίσκονται πιο κοντά στον ορίζοντα των σωματιδίων.

Αληθινά Όρια

Το αν το Σύμπαν έχει αληθινά, μη παρατηρήσιμα όρια εξακολουθεί να είναι θέμα ψευδοεπιστημονικής εικασίας. Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, όλοι συμφωνούν για το άπειρο του Σύμπαντος, αλλά ερμηνεύουν αυτό το άπειρο με εντελώς διαφορετικούς τρόπους. Κάποιοι θεωρούν ότι το Σύμπαν είναι πολυδιάστατο, όπου το «τοπικό» τρισδιάστατο Σύμπαν μας είναι μόνο ένα από τα στρώματά του. Άλλοι λένε ότι το Σύμπαν είναι φράκταλ - που σημαίνει ότι το τοπικό μας Σύμπαν μπορεί να είναι ένα σωματίδιο ενός άλλου. Δεν πρέπει να ξεχνάμε τα διάφορα μοντέλα του Πολυσύμπαντος με τα κλειστά, ανοιχτά, παράλληλα Σύμπαντα και τις σκουληκότρυπες του. Και υπάρχουν πολλές, πάρα πολλές διαφορετικές εκδοχές, ο αριθμός των οποίων περιορίζεται μόνο από την ανθρώπινη φαντασία.

Αλλά αν ενεργοποιήσουμε τον ψυχρό ρεαλισμό ή απλώς κάνουμε πίσω από όλες αυτές τις υποθέσεις, τότε μπορούμε να υποθέσουμε ότι το Σύμπαν μας είναι ένα άπειρο ομοιογενές δοχείο όλων των αστέρων και γαλαξιών. Επιπλέον, σε οποιοδήποτε πολύ μακρινό σημείο, είτε πρόκειται για δισεκατομμύρια gigaparsec από εμάς, όλες οι συνθήκες θα είναι ακριβώς οι ίδιες. Σε αυτό το σημείο, ο ορίζοντας των σωματιδίων και η σφαίρα Hubble θα είναι ακριβώς τα ίδια, με την ίδια υπολειμματική ακτινοβολία στην άκρη τους. Θα υπάρχουν τα ίδια αστέρια και γαλαξίες τριγύρω. Είναι ενδιαφέρον ότι αυτό δεν έρχεται σε αντίθεση με τη διαστολή του Σύμπαντος. Εξάλλου, δεν είναι μόνο το Σύμπαν που διαστέλλεται, αλλά ο ίδιος ο χώρος του. Το γεγονός ότι τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης το Σύμπαν προέκυψε από ένα μόνο σημείο σημαίνει ότι οι απείρως μικρές (πρακτικά μηδενικές) διαστάσεις που ήταν τότε έχουν μετατραπεί σε αφάνταστα μεγάλες. Στο μέλλον, θα χρησιμοποιήσουμε ακριβώς αυτή την υπόθεση για να κατανοήσουμε ξεκάθαρα την κλίμακα του παρατηρήσιμου Σύμπαντος.

Οπτική αναπαράσταση

Διάφορες πηγές παρέχουν κάθε είδους οπτικά μοντέλα που επιτρέπουν στους ανθρώπους να κατανοήσουν την κλίμακα του Σύμπαντος. Ωστόσο, δεν μας αρκεί να συνειδητοποιήσουμε πόσο μεγάλο είναι το σύμπαν. Είναι σημαντικό να φανταστούμε πώς εκδηλώνονται στην πραγματικότητα έννοιες όπως ο ορίζοντας Hubble και ο ορίζοντας των σωματιδίων. Για να το κάνουμε αυτό, ας φανταστούμε το μοντέλο μας βήμα προς βήμα.

Ας ξεχνάμε ότι η σύγχρονη επιστήμη δεν γνωρίζει για την «ξένη» περιοχή του Σύμπαντος. Απορρίπτοντας τις εκδόσεις των πολυσύμπαν, το φράκταλ Σύμπαν και τις άλλες «ποικιλίες» του, ας φανταστούμε ότι είναι απλά άπειρο. Όπως σημειώθηκε νωρίτερα, αυτό δεν έρχεται σε αντίθεση με την επέκταση του χώρου του. Φυσικά, ας λάβουμε υπόψη ότι η σφαίρα Hubble και η σφαίρα των σωματιδίων του είναι αντίστοιχα 13,75 και 45,7 δισεκατομμύρια έτη φωτός.

Κλίμακα του Σύμπαντος

Πατήστε το κουμπί START και ανακαλύψτε έναν νέο, άγνωστο κόσμο!
Αρχικά, ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε πόσο μεγάλη είναι η Universal κλίμακα. Εάν έχετε ταξιδέψει σε όλο τον πλανήτη μας, μπορείτε κάλλιστα να φανταστείτε πόσο μεγάλη είναι η Γη για εμάς. Φανταστείτε τώρα τον πλανήτη μας σαν έναν κόκκο φαγόπυρου που κινείται σε τροχιά γύρω από ένα καρπούζι-Ήλιο μεγέθους μισού γηπέδου ποδοσφαίρου. Σε αυτή την περίπτωση, η τροχιά του Ποσειδώνα θα αντιστοιχεί στο μέγεθος μιας μικρής πόλης, η περιοχή θα αντιστοιχεί στη Σελήνη και η περιοχή του ορίου της επιρροής του Ήλιου θα αντιστοιχεί στον Άρη. Αποδεικνύεται ότι το ηλιακό μας σύστημα είναι τόσο μεγαλύτερο από τη Γη όσο ο Άρης είναι μεγαλύτερος από το φαγόπυρο! Αλλά αυτό είναι μόνο η αρχή.

Τώρα ας φανταστούμε ότι αυτό το φαγόπυρο θα είναι το σύστημά μας, το μέγεθος του οποίου είναι περίπου ίσο με ένα παρσεκ. Τότε ο Γαλαξίας θα έχει το μέγεθος δύο γηπέδων ποδοσφαίρου. Ωστόσο, αυτό δεν θα μας αρκεί. Ο Γαλαξίας θα πρέπει επίσης να μειωθεί σε μέγεθος εκατοστών. Θα μοιάζει κάπως με αφρό καφέ τυλιγμένο σε υδρομασάζ στη μέση του μαύρου διαγαλαξιακού χώρου του καφέ. Είκοσι εκατοστά από αυτό υπάρχει το ίδιο σπειροειδές «ψίχουλο» - το νεφέλωμα της Ανδρομέδας. Γύρω τους θα υπάρχει ένα σμήνος μικρών γαλαξιών του Τοπικού μας Σμήνου. Το φαινομενικό μέγεθος του Σύμπαντος μας θα είναι 9,2 χιλιόμετρα. Έχουμε καταλήξει σε μια κατανόηση των Συμπαντικών διαστάσεων.

Μέσα στην καθολική φούσκα

Ωστόσο, δεν μας αρκεί να κατανοήσουμε την ίδια την κλίμακα. Είναι σημαντικό να συνειδητοποιήσουμε το Σύμπαν στη δυναμική. Ας φανταστούμε τους εαυτούς μας γίγαντες, για τους οποίους ο Γαλαξίας έχει διάμετρο εκατοστών. Όπως σημειώθηκε μόλις τώρα, θα βρεθούμε μέσα σε μια μπάλα με ακτίνα 4,57 και διάμετρο 9,24 χιλιόμετρα. Ας φανταστούμε ότι είμαστε σε θέση να επιπλέουμε μέσα σε αυτήν την μπάλα, να ταξιδέψουμε, καλύπτοντας ολόκληρα megaparsec σε ένα δευτερόλεπτο. Τι θα δούμε αν το Σύμπαν μας είναι άπειρο;

Φυσικά, θα εμφανιστούν μπροστά μας αμέτρητοι γαλαξίες κάθε είδους. Ελλειπτικό, σπειροειδές, ακανόνιστο. Κάποιες περιοχές θα είναι γεμάτες από αυτές, άλλες θα είναι κενές. Το κύριο χαρακτηριστικό θα είναι ότι οπτικά θα είναι όλοι ακίνητοι ενώ εμείς ακίνητοι. Αλλά μόλις κάνουμε ένα βήμα, οι ίδιοι οι γαλαξίες θα αρχίσουν να κινούνται. Για παράδειγμα, εάν είμαστε σε θέση να διακρίνουμε ένα μικροσκοπικό Ηλιακό Σύστημα στον Γαλαξία μήκους ενός εκατοστού, θα μπορέσουμε να παρατηρήσουμε την ανάπτυξή του. Απομακρυνόμενοι 600 μέτρα από τον γαλαξία μας, θα δούμε τον πρωτοάστρο Ήλιο και τον πρωτοπλανητικό δίσκο τη στιγμή του σχηματισμού. Πλησιάζοντας το, θα δούμε πώς εμφανίζεται η Γη, αναδύεται ζωή και εμφανίζεται ο άνθρωπος. Με τον ίδιο τρόπο, θα δούμε πώς οι γαλαξίες αλλάζουν και μετακινούνται καθώς απομακρυνόμαστε ή τους πλησιάζουμε.

Κατά συνέπεια, όσο πιο μακρινούς γαλαξίες κοιτάμε, τόσο πιο αρχαίοι θα είναι για εμάς. Έτσι, οι πιο μακρινοί γαλαξίες θα βρίσκονται πιο μακριά από 1300 μέτρα από εμάς και στη στροφή των 1380 μέτρων θα δούμε ήδη υπολειμματική ακτινοβολία. Είναι αλήθεια ότι αυτή η απόσταση θα είναι φανταστική για εμάς. Ωστόσο, όσο πλησιάζουμε στην κοσμική ακτινοβολία μικροκυμάτων υποβάθρου, θα δούμε μια ενδιαφέρουσα εικόνα. Φυσικά, θα παρατηρήσουμε πώς θα σχηματιστούν και θα αναπτυχθούν οι γαλαξίες από το αρχικό νέφος υδρογόνου. Όταν φτάσουμε σε έναν από αυτούς τους σχηματισμένους γαλαξίες, θα καταλάβουμε ότι δεν έχουμε διανύσει καθόλου 1.375 χιλιόμετρα, αλλά και τα 4.57.

Σμίκρυνση

Ως αποτέλεσμα, θα αυξήσουμε ακόμη περισσότερο το μέγεθος. Τώρα μπορούμε να τοποθετήσουμε ολόκληρα κενά και τοίχους στη γροθιά. Έτσι θα βρεθούμε σε μια μάλλον μικρή φούσκα από την οποία είναι αδύνατο να βγούμε. Όχι μόνο θα αυξηθεί η απόσταση από τα αντικείμενα στην άκρη της φυσαλίδας καθώς πλησιάζουν, αλλά και η ίδια η άκρη θα μετατοπίζεται επ' αόριστον. Αυτό είναι όλο το νόημα του μεγέθους του παρατηρήσιμου Σύμπαντος.

Όσο μεγάλο κι αν είναι το Σύμπαν, για έναν παρατηρητή θα παραμένει πάντα μια περιορισμένη φούσκα. Ο παρατηρητής θα βρίσκεται πάντα στο κέντρο αυτής της φούσκας, στην πραγματικότητα είναι το κέντρο της. Προσπαθώντας να φτάσει σε οποιοδήποτε αντικείμενο στην άκρη της φυσαλίδας, ο παρατηρητής θα μετατοπίσει το κέντρο του. Καθώς πλησιάζετε ένα αντικείμενο, αυτό το αντικείμενο θα μετακινείται όλο και πιο μακριά από την άκρη της φυσαλίδας και ταυτόχρονα θα αλλάζει. Για παράδειγμα, από ένα άμορφο νέφος υδρογόνου θα μετατραπεί σε έναν πλήρη γαλαξία ή, περαιτέρω, σε ένα γαλαξιακό σμήνος. Επιπλέον, η διαδρομή προς αυτό το αντικείμενο θα αυξάνεται καθώς το πλησιάζετε, αφού ο ίδιος ο περιβάλλον χώρος θα αλλάξει. Έχοντας φτάσει σε αυτό το αντικείμενο, θα το μετακινήσουμε μόνο από την άκρη της φυσαλίδας στο κέντρο της. Στην άκρη του Σύμπαντος, η υπολειμματική ακτινοβολία θα εξακολουθεί να τρεμοπαίζει.

Αν υποθέσουμε ότι το Σύμπαν θα συνεχίσει να διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό, τότε όντας στο κέντρο της φούσκας και προχωρώντας τον χρόνο μπροστά κατά δισεκατομμύρια, τρισεκατομμύρια και ακόμη υψηλότερες τάξεις ετών, θα παρατηρήσουμε μια ακόμη πιο ενδιαφέρουσα εικόνα. Αν και η φυσαλίδα μας θα αυξηθεί επίσης σε μέγεθος, τα μεταβαλλόμενα συστατικά της θα απομακρυνθούν ακόμη πιο γρήγορα από εμάς, αφήνοντας την άκρη αυτής της φυσαλίδας, έως ότου κάθε σωματίδιο του Σύμπαντος περιπλανηθεί χωριστά στη μοναχική του φυσαλίδα χωρίς την ευκαιρία να αλληλεπιδράσει με άλλα σωματίδια.

Άρα, η σύγχρονη επιστήμη δεν έχει πληροφορίες για το πραγματικό μέγεθος του Σύμπαντος και αν έχει όρια. Αλλά γνωρίζουμε σίγουρα ότι το παρατηρήσιμο Σύμπαν έχει ένα ορατό και αληθινό όριο, που ονομάζεται αντίστοιχα ακτίνα Hubble (13,75 δισεκατομμύρια έτη φωτός) και ακτίνα σωματιδίων (45,7 δισεκατομμύρια έτη φωτός). Αυτά τα όρια εξαρτώνται εξ ολοκλήρου από τη θέση του παρατηρητή στο χώρο και επεκτείνονται με την πάροδο του χρόνου. Εάν η ακτίνα του Hubble διαστέλλεται αυστηρά με την ταχύτητα του φωτός, τότε η διαστολή του ορίζοντα των σωματιδίων επιταχύνεται. Το ερώτημα εάν η επιτάχυνσή του στον ορίζοντα των σωματιδίων θα συνεχιστεί περαιτέρω και εάν θα αντικατασταθεί από συμπίεση παραμένει ανοιχτό.

Τα οποία βρίσκονται πάνω του. Ως επί το πλείστον, είμαστε όλοι αλυσοδεμένοι στον τόπο όπου ζούμε και εργαζόμαστε. Το μέγεθος του κόσμου μας είναι εκπληκτικό, αλλά δεν είναι απολύτως τίποτα σε σύγκριση με το Σύμπαν. Οπως λέει και το ρητό - «Γεννήθηκε πολύ αργά για να εξερευνήσει τον κόσμο και πολύ νωρίς για να εξερευνήσει το διάστημα». Είναι ακόμη και προσβλητικό. Ωστόσο, ας ξεκινήσουμε - απλά προσέξτε να μην ζαλιστείτε.

1. Αυτή είναι η Γη.

Αυτός είναι ο ίδιος πλανήτης που είναι αυτή τη στιγμή το μόνο σπίτι για την ανθρωπότητα. Το μέρος όπου εμφανίστηκε μαγικά η ζωή (ή ίσως όχι τόσο μαγικά) και στην πορεία της εξέλιξης εμφανιστήκαμε εγώ κι εσύ.

2. Η θέση μας στο ηλιακό σύστημα.

Τα πλησιέστερα μεγάλα διαστημικά αντικείμενα που μας περιβάλλουν, φυσικά, είναι οι γείτονές μας στο ηλιακό σύστημα. Όλοι θυμούνται τα ονόματά τους από την παιδική ηλικία και κατά τη διάρκεια των μαθημάτων για τον κόσμο γύρω τους φτιάχνουν μοντέλα. Έτυχε και ανάμεσά τους να μην είμαστε οι μεγαλύτεροι...

3. Η απόσταση μεταξύ της Γης μας και της Σελήνης.

Δεν φαίνεται τόσο μακριά, σωστά; Και αν λάβουμε επίσης υπόψη τις σύγχρονες ταχύτητες, τότε δεν είναι "τίποτα".

4. Στην πραγματικότητα, είναι αρκετά μακριά.

Αν προσπαθήσετε, τότε με μεγάλη ακρίβεια και άνεση - μεταξύ του πλανήτη και του δορυφόρου μπορείτε εύκολα να τοποθετήσετε τους υπόλοιπους πλανήτες του ηλιακού συστήματος.

5. Ωστόσο, ας συνεχίσουμε να μιλάμε για πλανήτες.

Πριν από εσάς είναι η Βόρεια Αμερική, σαν να ήταν τοποθετημένη στον Δία. Ναι, αυτή η μικρή πράσινη κηλίδα είναι η Βόρεια Αμερική. Μπορείτε να φανταστείτε πόσο τεράστια θα ήταν η Γη μας αν την μετακινούσαμε στην κλίμακα του Δία; Οι άνθρωποι πιθανότατα θα εξακολουθούσαν να ανακαλύπτουν νέα εδάφη)

6. Αυτή είναι η Γη σε σύγκριση με τον Δία.

Λοιπόν, πιο συγκεκριμένα έξι Γη - για λόγους σαφήνειας.

7. Δακτύλιοι του Κρόνου, κύριε.

Οι δακτύλιοι του Κρόνου θα είχαν μια τέτοια υπέροχη εμφάνιση, υπό την προϋπόθεση ότι θα περιστρέφονταν γύρω από τη Γη. Κοιτάξτε την Πολυνησία - λίγο σαν το εικονίδιο της Όπερας, σωστά;

8. Ας συγκρίνουμε τη Γη με τον Ήλιο;

Δεν φαίνεται τόσο μεγάλο στον ουρανό...

9. Αυτή είναι η άποψη της Γης όταν την κοιτάμε από τη Σελήνη.

Όμορφο, σωστά; Τόσο μόνος με φόντο τον κενό χώρο. Ή όχι άδειο; Ας συνεχίσουμε...

10. Και έτσι από τον Άρη

Στοιχηματίζω ότι δεν θα μπορούσατε καν να καταλάβετε αν ήταν η Γη.

11. Αυτή είναι μια λήψη της Γης λίγο πιο πέρα ​​από τους δακτυλίους του Κρόνου

12. Αλλά πέρα ​​από τον Ποσειδώνα.

Συνολικά 4,5 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Πόσος χρόνος θα χρειαζόταν για την αναζήτηση;

13. Λοιπόν, ας πάμε πίσω στο αστέρι που ονομάζεται Ήλιος.

Ένα θέαμα που κόβει την ανάσα, έτσι δεν είναι;

14. Εδώ είναι ο Ήλιος από την επιφάνεια του Άρη.

15. Και εδώ είναι η σύγκριση του με την Κλίμακα του αστέρα VY Canis Majoris.

Πως σας φαίνεται αυτό? Κάτι παραπάνω από εντυπωσιακό. Μπορείτε να φανταστείτε την ενέργεια που συγκεντρώνεται εκεί;

16. Αλλά όλα αυτά είναι μαλακίες αν συγκρίνουμε το εγγενές αστέρι μας με το μέγεθος του γαλαξία του Γαλαξία.

Για να γίνει πιο σαφές, φανταστείτε ότι έχουμε συμπιέσει τον Ήλιο μας στο μέγεθος ενός λευκού αιμοσφαιρίου. Σε αυτή την περίπτωση, το μέγεθος του Γαλαξία είναι αρκετά συγκρίσιμο με το μέγεθος της Ρωσίας, για παράδειγμα. Αυτός είναι ο Γαλαξίας.

17. Γενικά, τα αστέρια είναι τεράστια

Όλα όσα τοποθετούνται σε αυτόν τον κίτρινο κύκλο είναι όλα όσα μπορείτε να δείτε τη νύχτα από τη Γη. Τα υπόλοιπα είναι απρόσιτα με γυμνό μάτι.

18. Υπάρχουν όμως και άλλοι γαλαξίες.

Εδώ είναι ο Γαλαξίας σε σύγκριση με τον γαλαξία IC 1011, ο οποίος βρίσκεται 350 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.

Πάμε να το ξαναδούμε;

Έτσι, αυτή η Γη είναι το σπίτι μας.

Ας κάνουμε σμίκρυνση στο μέγεθος του ηλιακού συστήματος...

Ας κάνουμε σμίκρυνση λίγο περισσότερο...

Και τώρα στο μέγεθος του Γαλαξία...

Ας συνεχίσουμε να μειώνουμε...

Και επιπλέον…

Σχεδόν έτοιμο, μην ανησυχείς...

Ετοιμος! Φινίρισμα!

Αυτό είναι το μόνο που μπορεί τώρα να παρατηρήσει η ανθρωπότητα χρησιμοποιώντας τη σύγχρονη τεχνολογία. Δεν είναι καν μυρμήγκι... Κρίνε μόνος σου, μόνο μην τρελαίνεσαι...

Τέτοιες κλίμακες είναι δύσκολο ακόμη και να κατανοηθούν. Αλλά κάποιος δηλώνει με σιγουριά ότι είμαστε μόνοι στο Σύμπαν, αν και οι ίδιοι δεν είναι πραγματικά σίγουροι αν οι Αμερικανοί ήταν στη Σελήνη ή όχι.

Περιμένετε παιδιά... παραμείνετε εκεί.

Δεν βρήκατε απάντηση στην ερώτησή σας; Κοιτάξτε εδώ

Γιορτή στη Ρωσία και την ΕΣΣΔ σε παλιές φωτογραφίες - anna_nik0laeva

Βαθμοί στο ναυτικό στη Ρωσία με σειρά: από ναύτη έως ναύαρχο Περιγραφή του βαθμού, Ιστορία

Σχόλια αναγνωστών Αξιομνημόνευτες ημερομηνίες Σεπτεμβρίου για μαθητές