Biografieën Kenmerken Analyse

De grootte van het heelal is van een atoom tot. Grootte van het heelal

Er waren tijden dat de wereld van de mensen beperkt was tot het aardoppervlak onder hun voeten. Met de ontwikkeling van de technologie heeft de mensheid haar horizon verruimd. Nu denken mensen erover na of onze wereld grenzen heeft en wat de schaal van het heelal is? In feite kan niemand zich de werkelijke omvang ervan voorstellen. Omdat we geen geschikte referentiepunten hebben. Zelfs professionele astronomen stellen zich (althans in hun verbeelding) modellen voor die vele malen zijn verkleind. Het is belangrijk om de afmetingen van objecten in het heelal nauwkeurig te correleren. En bij het oplossen van wiskundige problemen zijn ze over het algemeen onbelangrijk, omdat het slechts getallen blijken te zijn waarmee de astronoom werkt.

Over de structuur van het zonnestelsel

Om over de schaal van het heelal te praten, moeten we eerst begrijpen wat het dichtst bij ons staat. Ten eerste is er een ster die de zon wordt genoemd. Ten tweede de planeten die eromheen draaien. Daarnaast bewegen er ook satellieten rond sommige ervan, en dat mogen we niet vergeten

De planeten op deze lijst zijn al heel lang interessant voor mensen, omdat ze het meest toegankelijk zijn voor observatie. Vanuit hun studie begon de wetenschap van de structuur van het heelal zich te ontwikkelen: astronomie. De ster wordt erkend als het centrum van het zonnestelsel. Het is ook het grootste object. Vergeleken met de aarde is de zon een miljoen keer groter in volume. Het lijkt alleen relatief klein omdat het erg ver van onze planeet verwijderd is.

Alle planeten van het zonnestelsel zijn verdeeld in drie groepen:

  • Aards. Het omvat planeten die qua uiterlijk op de aarde lijken. Dit zijn bijvoorbeeld Mercurius, Venus en Mars.
  • Gigantische objecten. Ze zijn veel groter in omvang vergeleken met de eerste groep. Bovendien bevatten ze veel gassen, daarom worden ze ook wel gasvormig genoemd. Deze omvatten Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus.
  • Dwerg planeten. Het zijn in feite grote asteroïden. Een van hen was tot voor kort opgenomen in de samenstelling van de belangrijkste planeten: dit is Pluto.

De planeten ‘vliegen niet weg’ van de zon vanwege de zwaartekracht. Maar vanwege de hoge snelheden kunnen ze niet op een ster vallen. De objecten zijn echt heel “behendig”. De snelheid van de aarde is bijvoorbeeld ongeveer 30 kilometer per seconde.

Hoe vergelijk je de afmetingen van objecten in het zonnestelsel?

Voordat je je de omvang van het heelal probeert voor te stellen, is het de moeite waard om de zon en de planeten te begrijpen. Ze kunnen immers ook moeilijk met elkaar in verband worden gebracht. Meestal wordt de conventionele grootte van een vurige ster geïdentificeerd met een biljartbal met een diameter van 7 cm. Het is vermeldenswaard dat deze in werkelijkheid ongeveer 1.400 duizend km bereikt. In zo'n 'speelgoed'-model bevindt de eerste planeet vanaf de zon (Mercurius) zich op een afstand van 2 meter en 80 centimeter. In dit geval heeft de bal van de aarde een diameter van slechts een halve millimeter. Het bevindt zich op een afstand van 7,6 meter van de ster. De afstand tot Jupiter op deze schaal zal 40 m zijn, en tot Pluto - 300.

Als we het hebben over objecten die zich buiten het zonnestelsel bevinden, dan is Proxima Centauri de dichtstbijzijnde ster. Het zal zo ver worden geschrapt dat deze vereenvoudiging te klein is. En dit ondanks het feit dat het zich in de Melkweg bevindt. Wat kunnen we zeggen over de schaal van het heelal? Zoals je kunt zien, is het vrijwel onbeperkt. Ik wil altijd weten hoe de aarde en het heelal met elkaar verbonden zijn. En nadat ik het antwoord heb ontvangen, kan ik niet geloven dat onze planeet en zelfs de Melkweg een onbeduidend onderdeel zijn van een enorme wereld.

Welke eenheden worden gebruikt om afstanden in de ruimte te meten?

Een centimeter, een meter en zelfs een kilometer - al deze hoeveelheden blijken binnen het zonnestelsel al onbeduidend te zijn. Wat kunnen we zeggen over het heelal? Om de afstand binnen de Melkweg aan te geven, wordt een waarde gebruikt die een lichtjaar wordt genoemd. Dit is de tijd die het licht nodig heeft om meer dan een jaar te reizen. Laten we niet vergeten dat één lichtseconde gelijk staat aan bijna 300.000 km. Omgerekend naar de gebruikelijke kilometers blijkt een lichtjaar dus ongeveer gelijk te zijn aan 10 miljard. Het is onmogelijk voor te stellen, daarom is de schaal van het heelal voor mensen onvoorstelbaar. Als je de afstand tussen naburige sterrenstelsels moet aangeven, dan is een lichtjaar niet genoeg. Er is een nog grotere waarde nodig. Het bleek een parsec te zijn, wat gelijk staat aan 3,26 lichtjaar.

Hoe werkt de Melkweg?

Het is een gigantische formatie bestaande uit sterren en nevels. Een klein deel ervan is elke nacht zichtbaar aan de hemel. De structuur van onze Melkweg is zeer complex. Het kan worden beschouwd als een sterk gecomprimeerde omwentelingsellipsoïde. Bovendien heeft het een equatoriaal deel en een centrum. De evenaar van de Melkweg bestaat grotendeels uit gasvormige nevels en hete massieve sterren. In de Melkweg bevindt dit deel zich in het centrale gebied.

Het zonnestelsel vormt geen uitzondering op de regel. Het bevindt zich ook vlakbij de evenaar van de Melkweg. Trouwens, het grootste deel van de sterren vormt een enorme schijf met een diameter van 100 duizend en een dikte van 1500. Als we terugkeren naar de schaal die werd gebruikt om het zonnestelsel weer te geven, dan zal de omvang van de Melkweg evenredig zijn.Dit is een ongelooflijk cijfer. Daarom blijken de zon en de aarde kruimels in de Melkweg te zijn.

Welke objecten bestaan ​​er in het heelal?

Laten we de belangrijkste op een rij zetten:

  • Sterren zijn enorme, zelflichtgevende ballen. Ze komen voort uit een omgeving die bestaat uit een mengsel van stof en gassen. De meeste daarvan zijn waterstof en helium.
  • CMB-straling. Zij zijn degenen die zich in de ruimte verspreiden. De temperatuur is 270 graden Celsius. Bovendien is deze straling in alle richtingen hetzelfde. Deze eigenschap wordt isotropie genoemd. Bovendien zijn er enkele mysteries van het universum mee verbonden. Zo werd bijvoorbeeld duidelijk dat het ontstond op het moment van de oerknal. Dat wil zeggen, het bestaat vanaf het allereerste begin van het bestaan ​​van het heelal. Het bevestigt ook het idee dat het zich in alle richtingen in gelijke mate uitbreidt. Bovendien geldt deze verklaring niet alleen voor de huidige tijd. Zo was het in het begin ook.
  • Dat wil zeggen, verborgen massa. Dit zijn die objecten van het heelal die niet door directe observatie kunnen worden bestudeerd. Met andere woorden: ze zenden geen elektromagnetische golven uit. Maar ze hebben een zwaartekrachteffect op andere lichamen.
  • Zwarte gaten. Ze zijn nog niet voldoende bestudeerd, maar zijn zeer bekend. Dit gebeurde vanwege de massale beschrijving van dergelijke objecten in sciencefictionwerken. In feite is een zwart gat een lichaam waaruit elektromagnetische straling zich niet kan verspreiden vanwege het feit dat de tweede kosmische snelheid erop gelijk is. Het is de moeite waard eraan te denken dat het de tweede kosmische snelheid is die naar het object moet worden gecommuniceerd om zodat het het ruimtevoorwerp kan verlaten.

Daarnaast zijn er quasars en pulsars in het heelal.

Mysterieus universum

Het staat vol met dingen die nog niet volledig ontdekt of bestudeerd zijn. En wat er is ontdekt roept vaak nieuwe vragen en daarmee samenhangende mysteries van het heelal op. Daartoe behoort zelfs de bekende ‘Big Bang’-theorie. Het is eigenlijk slechts een voorwaardelijke doctrine, omdat de mensheid alleen maar kan raden hoe het is gebeurd.

Het tweede mysterie is de leeftijd van het heelal. Het kan bij benadering worden berekend door de reeds genoemde relictstraling, observatie van bolvormige sterrenhopen en andere objecten. Tegenwoordig zijn wetenschappers het erover eens dat de leeftijd van het heelal ongeveer 13,7 miljard jaar bedraagt. Nog een mysterie: is er leven op andere planeten? Het was immers niet alleen in het zonnestelsel dat er geschikte omstandigheden ontstonden en de aarde verscheen. En het heelal is hoogstwaarschijnlijk gevuld met soortgelijke formaties.

Een?

Wat bevindt zich buiten het heelal? Wat is er waar de menselijke blik niet is doorgedrongen? Bestaat er iets buiten deze grens? Zo ja, hoeveel universums zijn er? Dit zijn vragen waar wetenschappers nog geen antwoord op hebben gevonden. Onze wereld is als een doos vol verrassingen. Ooit leek het alleen uit de aarde en de zon te bestaan, met een paar sterren aan de hemel. Toen breidde het wereldbeeld zich uit. Dienovereenkomstig zijn de grenzen uitgebreid. Het is niet verrassend dat veel slimme geesten al lang tot de conclusie zijn gekomen dat het heelal slechts een deel is van een nog grotere formatie.

> Schaal van het heelal

Gebruik online interactieve schaal van het universum: echte afmetingen van het heelal, vergelijking van ruimtevoorwerpen, planeten, sterren, clusters, sterrenstelsels.

We denken allemaal aan dimensies in algemene termen, zoals een andere realiteit, of onze perceptie van de omgeving om ons heen. Dit is echter slechts een deel van wat metingen feitelijk zijn. En vooral het bestaande begrip metingen van de schaal van het heelal– dit is het best beschreven in de natuurkunde.

Natuurkundigen suggereren dat metingen eenvoudigweg verschillende facetten zijn van de perceptie van de schaal van het heelal. De eerste vier dimensies omvatten bijvoorbeeld lengte, breedte, hoogte en tijd. Volgens de kwantumfysica zijn er echter andere dimensies die de aard van het universum en misschien wel alle universums beschrijven. Veel wetenschappers geloven dat er momenteel ongeveer 10 dimensies zijn.

Interactieve schaal van het universum

Het meten van de schaal van het heelal

De eerste dimensie is, zoals gezegd, lengte. Een goed voorbeeld van een eendimensionaal object is een rechte lijn. Deze lijn heeft alleen een lengtemaat. De tweede dimensie is de breedte. Deze dimensie omvat lengte; een goed voorbeeld van een tweedimensionaal object zou een onmogelijk dun vlak zijn. Dingen in twee dimensies kunnen alleen in dwarsdoorsnede worden bekeken.

De derde dimensie heeft betrekking op hoogte, en dit is de dimensie waarmee we het meest vertrouwd zijn. Gecombineerd met lengte en breedte is dit dimensionaal gezien het duidelijkst zichtbare deel van het universum. De beste fysieke vorm om deze dimensie te beschrijven is een kubus. De derde dimensie bestaat wanneer lengte, breedte en hoogte elkaar kruisen.

Nu worden de zaken iets ingewikkelder omdat de overige zeven dimensies verband houden met ongrijpbare concepten waarvan we niet direct kunnen waarnemen, maar waarvan we wel weten dat ze bestaan. De vierde dimensie is tijd. Het is het verschil tussen verleden, heden en toekomst. De beste beschrijving van de vierde dimensie zou dus chronologie zijn.

Andere dimensies gaan over waarschijnlijkheden. De vijfde en zesde dimensie worden geassocieerd met de toekomst. Volgens de kwantumfysica kunnen er een willekeurig aantal mogelijke toekomsten zijn, maar er is slechts één uitkomst, en de reden hiervoor is keuze. De vijfde en zesde dimensie houden verband met de splitsing (verandering, vertakking) van elk van deze waarschijnlijkheden. Kortom, als je de vijfde en zesde dimensie zou kunnen beheersen, zou je terug in de tijd kunnen gaan of verschillende toekomsten kunnen bezoeken.

De dimensies 7 tot en met 10 hebben betrekking op het heelal en zijn schaal. Ze zijn gebaseerd op het feit dat er verschillende universums zijn, en elk heeft zijn eigen reeks dimensies van de werkelijkheid en mogelijke uitkomsten. De tiende en laatste dimensie is feitelijk een van alle mogelijke uitkomsten van alle universums.

Wist je dat het heelal dat wij waarnemen vrij duidelijke grenzen heeft? We zijn eraan gewend het universum te associëren met iets oneindigs en onbegrijpelijks. Wanneer de moderne wetenschap echter wordt gevraagd naar de ‘oneindigheid’ van het heelal, biedt ze een heel ander antwoord op zo’n ‘voor de hand liggende’ vraag.

Volgens moderne concepten bedraagt ​​de omvang van het waarneembare heelal ongeveer 45,7 miljard lichtjaar (of 14,6 gigaparsec). Maar wat betekenen deze cijfers?

De eerste vraag die bij een gewoon mens opkomt is: hoe kan het heelal niet oneindig zijn? Het lijkt erop dat het onbetwistbaar is dat de container van alles wat om ons heen bestaat geen grenzen kent. Als deze grenzen bestaan, wat zijn ze dan precies?

Laten we zeggen dat een astronaut de grenzen van het heelal bereikt. Wat zal hij voor zich zien? Een stevige muur? Brandwering? En wat zit erachter: leegte? Een ander universum? Maar kan leegte of een ander universum betekenen dat we ons op de grens van het universum bevinden? Dit betekent immers niet dat er ‘niets’ is. Leegte en een ander universum zijn ook ‘iets’. Maar het universum is iets dat absoluut alles “iets” bevat.

We komen tot een absolute tegenstrijdigheid. Het blijkt dat de grens van het heelal iets voor ons moet verbergen dat niet zou mogen bestaan. Of de grens van het heelal zou ‘alles’ moeten afschermen van ‘iets’, maar dit ‘iets’ zou ook deel moeten uitmaken van ‘alles’. Over het algemeen volledige absurditeit. Hoe kunnen wetenschappers dan de beperkende omvang, massa en zelfs leeftijd van ons heelal verklaren? Hoewel deze waarden onvoorstelbaar groot zijn, zijn ze nog steeds eindig. Betwist de wetenschap het voor de hand liggende? Om dit te begrijpen, moeten we eerst nagaan hoe mensen tot ons moderne begrip van het heelal kwamen.

De grenzen verleggen

Sinds mensenheugenis zijn mensen geïnteresseerd in hoe de wereld om hen heen eruit ziet. Het is niet nodig voorbeelden te geven van de drie pijlers en andere pogingen van de Ouden om het universum te verklaren. In de regel kwam het uiteindelijk allemaal neer op het feit dat de basis van alle dingen het aardoppervlak is. Zelfs in de oudheid en de middeleeuwen, toen astronomen uitgebreide kennis hadden van de wetten van de beweging van planeten langs de ‘vaste’ hemelbol, bleef de aarde het centrum van het heelal.

Natuurlijk waren er zelfs in het oude Griekenland mensen die geloofden dat de aarde om de zon draait. Er waren mensen die spraken over de vele werelden en de oneindigheid van het heelal. Maar constructieve rechtvaardigingen voor deze theorieën ontstonden pas aan het begin van de wetenschappelijke revolutie.

In de 16e eeuw maakte de Poolse astronoom Nicolaus Copernicus de eerste grote doorbraak in de kennis van het heelal. Hij bewees overtuigend dat de aarde slechts één van de planeten is die rond de zon draait. Een dergelijk systeem vereenvoudigde de verklaring van zo'n complexe en ingewikkelde beweging van planeten in de hemelsfeer enorm. In het geval van een stilstaande aarde moesten astronomen allerlei slimme theorieën bedenken om dit gedrag van de planeten te verklaren. Aan de andere kant, als aangenomen wordt dat de aarde beweegt, komt een verklaring voor zulke ingewikkelde bewegingen vanzelf. Zo ontstond er in de astronomie een nieuw paradigma, genaamd ‘heliocentrisme’.

Veel zonnen

Maar zelfs daarna bleven astronomen het heelal beperken tot de ‘sfeer van vaste sterren’. Tot de 19e eeuw konden ze de afstand tot de sterren niet schatten. Eeuwenlang hebben astronomen tevergeefs geprobeerd afwijkingen in de positie van sterren ten opzichte van de baanbeweging van de aarde (jaarlijkse parallaxen) te detecteren. De instrumenten van die tijd lieten dergelijke nauwkeurige metingen niet toe.

Ten slotte mat de Russisch-Duitse astronoom Vasily Struve in 1837 de parallax. Dit markeerde een nieuwe stap in het begrijpen van de schaal van de ruimte. Nu kunnen wetenschappers gerust zeggen dat de sterren verre overeenkomsten vertonen met de zon. En ons lichtpunt is niet langer het centrum van alles, maar een gelijkwaardige ‘bewoner’ van een eindeloze sterrenhoop.

Astronomen zijn nog dichter bij het begrijpen van de schaal van het heelal gekomen, omdat de afstanden tot de sterren werkelijk monsterlijk bleken te zijn. Zelfs de omvang van de banen van de planeten leek in vergelijking onbeduidend. Vervolgens was het nodig om te begrijpen hoe de sterren geconcentreerd zijn.

Veel Melkwegen

De beroemde filosoof Immanuel Kant anticipeerde in 1755 op de fundamenten van het moderne begrip van de grootschalige structuur van het heelal. Hij veronderstelde dat de Melkweg een enorme roterende sterrenhoop is. Op hun beurt zijn veel van de waargenomen nevels ook verder weg gelegen ‘melkwegen’: sterrenstelsels. Desondanks geloofden astronomen tot de 20e eeuw dat alle nevels bronnen van stervorming zijn en deel uitmaken van de Melkweg.

De situatie veranderde toen astronomen leerden afstanden tussen sterrenstelsels te meten met behulp van . De absolute helderheid van sterren van dit type hangt strikt af van de periode van hun variabiliteit. Door hun absolute helderheid te vergelijken met de zichtbare, is het mogelijk om de afstand tot hen met hoge nauwkeurigheid te bepalen. Deze methode werd begin 20e eeuw ontwikkeld door Einar Hertzschrung en Harlow Scelpi. Dankzij hem bepaalde de Sovjet-astronoom Ernst Epic in 1922 de afstand tot Andromeda, die een orde van grootte groter bleek te zijn dan de omvang van de Melkweg.

Edwin Hubble zette het initiatief van Epic voort. Door de helderheid van Cepheïden in andere sterrenstelsels te meten, mat hij hun afstand en vergeleek deze met de roodverschuiving in hun spectra. Daarom ontwikkelde hij in 1929 zijn beroemde wet. Zijn werk weerlegde definitief de gevestigde opvatting dat de Melkweg de rand van het heelal is. Nu was het een van de vele sterrenstelsels die ooit als onderdeel ervan werden beschouwd. Kants hypothese werd bijna twee eeuwen na de ontwikkeling ervan bevestigd.

Vervolgens maakte het door Hubble ontdekte verband tussen de afstand van een sterrenstelsel tot een waarnemer en de snelheid waarmee het van hem verwijderd werd, het mogelijk een volledig beeld te schetsen van de grootschalige structuur van het heelal. Het bleek dat de sterrenstelsels er slechts een onbeduidend deel van uitmaakten. Ze verbonden zich tot clusters, clusters tot superclusters. Op hun beurt vormen superclusters de grootste bekende structuren in het heelal: draden en wanden. Deze structuren, grenzend aan enorme supervoids (), vormen de grootschalige structuur van het momenteel bekende heelal.

Schijnbare oneindigheid

Uit het bovenstaande volgt dat de wetenschap in slechts een paar eeuwen tijd geleidelijk is overgestapt van geocentrisme naar een modern begrip van het heelal. Dit is echter geen antwoord op de vraag waarom we het heelal vandaag de dag beperken. Tot nu toe hadden we het tenslotte alleen over de schaal van de ruimte, en niet over de aard ervan.

De eerste die besloot de oneindigheid van het heelal te rechtvaardigen was Isaac Newton. Nadat hij de wet van de universele zwaartekracht had ontdekt, geloofde hij dat als de ruimte eindig was, al zijn lichamen vroeg of laat zouden samensmelten tot één geheel. Als iemand vóór hem het idee van de oneindigheid van het heelal uitdrukte, was dat uitsluitend in filosofische zin. Zonder enige wetenschappelijke basis. Een voorbeeld hiervan is Giordano Bruno. Trouwens, net als Kant was hij vele eeuwen vooruit op de wetenschap. Hij was de eerste die verklaarde dat sterren verre zonnen zijn en dat er ook planeten omheen draaien.

Het lijkt erop dat het feit van de oneindigheid volkomen gerechtvaardigd en voor de hand liggend is, maar de keerpunten in de wetenschap van de 20e eeuw hebben deze ‘waarheid’ aan het wankelen gebracht.

Stationair heelal

De eerste belangrijke stap op weg naar de ontwikkeling van een modern model van het heelal werd gezet door Albert Einstein. De beroemde natuurkundige introduceerde zijn model van een stationair heelal in 1917. Dit model was gebaseerd op de algemene relativiteitstheorie, die hij een jaar eerder had ontwikkeld. Volgens zijn model is het heelal oneindig in tijd en eindig in ruimte. Maar zoals eerder opgemerkt, moet een heelal met een eindige omvang volgens Newton instorten. Om dit te doen introduceerde Einstein een kosmologische constante, die de zwaartekracht van verre objecten compenseerde.

Hoe paradoxaal het ook mag klinken, Einstein heeft de eindigheid van het heelal niet beperkt. Volgens hem is het heelal een gesloten schil van een hypersfeer. Een analogie is het oppervlak van een gewone driedimensionale bol, bijvoorbeeld een bol of de aarde. Hoe vaak een reiziger ook over de aarde reist, hij zal nooit de rand ervan bereiken. Dit betekent echter niet dat de aarde oneindig is. De reiziger keert eenvoudig terug naar de plaats waar hij zijn reis begon.

Op het oppervlak van de hypersfeer

Op dezelfde manier kan een ruimtezwerver die op een ruimteschip door het universum van Einstein reist, terugkeren naar de aarde. Alleen deze keer zal de zwerver niet langs het tweedimensionale oppervlak van een bol bewegen, maar langs het driedimensionale oppervlak van een hypersfeer. Dit betekent dat het heelal een eindig volume heeft, en dus een eindig aantal sterren en massa. Het heelal heeft echter geen grenzen of een centrum.

Einstein kwam tot deze conclusies door in zijn beroemde theorie ruimte, tijd en zwaartekracht met elkaar te verbinden. Vóór hem werden deze concepten als afzonderlijk beschouwd, en daarom was de ruimte van het heelal puur Euclidisch. Einstein bewees dat de zwaartekracht zelf een kromming van de ruimte-tijd is. Dit veranderde radicaal de vroege ideeën over de aard van het heelal, gebaseerd op de klassieke Newtoniaanse mechanica en de Euclidische meetkunde.

Uitdijend heelal

Zelfs de ontdekker van het ‘nieuwe universum’ zelf was geen onbekende in waanvoorstellingen. Hoewel Einstein het heelal in de ruimte beperkte, bleef hij het als statisch beschouwen. Volgens zijn model was en blijft het heelal eeuwig, en blijft de omvang ervan altijd hetzelfde. In 1922 breidde de Sovjet-natuurkundige Alexander Friedman dit model aanzienlijk uit. Volgens zijn berekeningen is het heelal helemaal niet statisch. Het kan in de loop van de tijd uitzetten of krimpen. Het is opmerkelijk dat Friedman tot een dergelijk model kwam, gebaseerd op dezelfde relativiteitstheorie. Hij slaagde erin deze theorie correcter toe te passen, waarbij hij de kosmologische constante omzeilde.

Albert Einstein accepteerde dit ‘amendement’ niet onmiddellijk. Dit nieuwe model kwam de eerder genoemde ontdekking van Hubble te hulp. De recessie van sterrenstelsels bewees ontegensprekelijk het feit van de uitdijing van het heelal. Einstein moest dus zijn fout toegeven. Nu had het heelal een bepaalde leeftijd, die strikt afhangt van de constante van Hubble, die de snelheid van zijn uitdijing kenmerkt.

Verdere ontwikkeling van de kosmologie

Terwijl wetenschappers deze vraag probeerden op te lossen, werden vele andere belangrijke componenten van het heelal ontdekt en werden er verschillende modellen van ontwikkeld. Daarom introduceerde George Gamow in 1948 de ‘hete heelal’-hypothese, die later zou uitmonden in de oerknaltheorie. De ontdekking in 1965 bevestigde zijn vermoedens. Nu konden astronomen het licht waarnemen dat voortkwam uit het moment dat het heelal transparant werd.

Donkere materie, voorspeld in 1932 door Fritz Zwicky, werd in 1975 bevestigd. Donkere materie verklaart feitelijk het bestaan ​​van sterrenstelsels, clusters van sterrenstelsels en de universele structuur zelf als geheel. Dit is hoe wetenschappers ontdekten dat het grootste deel van de massa van het heelal volledig onzichtbaar is.

Uiteindelijk werd in 1998, tijdens een onderzoek naar de afstand tot, ontdekt dat het heelal steeds sneller uitdijt. Dit laatste keerpunt in de wetenschap heeft geleid tot ons moderne begrip van de aard van het universum. De kosmologische coëfficiënt, geïntroduceerd door Einstein en weerlegd door Friedman, vond opnieuw zijn plaats in het model van het heelal. De aanwezigheid van een kosmologische coëfficiënt (kosmologische constante) verklaart de versnelde expansie ervan. Om de aanwezigheid van een kosmologische constante te verklaren, werd het concept van een hypothetisch veld geïntroduceerd dat het grootste deel van de massa van het heelal bevat.

Modern begrip van de grootte van het waarneembare heelal

Het moderne model van het heelal wordt ook wel het ΛCDM-model genoemd. De letter "Λ" betekent de aanwezigheid van een kosmologische constante, die de versnelde uitdijing van het heelal verklaart. ‘CDM’ betekent dat het heelal gevuld is met koude, donkere materie. Recente studies geven aan dat de Hubble-constante ongeveer 71 (km/s)/Mpc bedraagt, wat overeenkomt met de leeftijd van het heelal van 13,75 miljard jaar. Als we de leeftijd van het heelal kennen, kunnen we de omvang van het waarneembare gebied schatten.

Volgens de relativiteitstheorie kan informatie over welk object dan ook een waarnemer niet bereiken met een snelheid groter dan de lichtsnelheid (299.792.458 m/s). Het blijkt dat de waarnemer niet alleen een object ziet, maar ook het verleden ervan. Hoe verder een object van hem verwijderd is, hoe verder weg het verleden lijkt. Als we bijvoorbeeld naar de maan kijken, zien we hoe deze iets meer dan een seconde geleden was, de zon – meer dan acht minuten geleden, de dichtstbijzijnde sterren – jaren, sterrenstelsels – miljoenen jaren geleden, enz. In het stationaire model van Einstein kent het heelal geen leeftijdsgrens, wat betekent dat het waarneembare gebied ook door niets wordt beperkt. De waarnemer, gewapend met steeds geavanceerdere astronomische instrumenten, zal steeds verder weg gelegen en oude objecten waarnemen.

Met het moderne model van het heelal hebben we een ander beeld. Volgens deze theorie heeft het heelal een leeftijd en dus een waarnemingslimiet. Dat wil zeggen dat sinds de geboorte van het heelal geen enkel foton een afstand groter dan 13,75 miljard lichtjaar heeft kunnen afleggen. Het blijkt dat we kunnen zeggen dat het waarneembare heelal beperkt is van de waarnemer tot een bolvormig gebied met een straal van 13,75 miljard lichtjaar. Dit is echter niet helemaal waar. We mogen de uitbreiding van de ruimte van het heelal niet vergeten. Tegen de tijd dat het foton de waarnemer bereikt, zal het object dat het heeft uitgezonden al 45,7 miljard lichtjaar van ons verwijderd zijn. jaren. Deze grootte is de horizon van deeltjes, het is de grens van het waarneembare heelal.

Over de horizon

De grootte van het waarneembare heelal is dus verdeeld in twee typen. Schijnbare grootte, ook wel de Hubble-straal genoemd (13,75 miljard lichtjaar). En de werkelijke grootte, de deeltjeshorizon genoemd (45,7 miljard lichtjaar). Het belangrijkste is dat deze beide horizonten helemaal niet de werkelijke omvang van het heelal karakteriseren. Ten eerste zijn ze afhankelijk van de positie van de waarnemer in de ruimte. Ten tweede veranderen ze in de loop van de tijd. In het geval van het ΛCDM-model breidt de deeltjeshorizon zich uit met een snelheid die groter is dan de Hubble-horizon. De moderne wetenschap geeft geen antwoord op de vraag of deze trend in de toekomst zal veranderen. Maar als we aannemen dat het heelal steeds sneller uitdijt, zullen al die objecten die we nu zien vroeg of laat uit ons ‘gezichtsveld’ verdwijnen.

Momenteel is het meest verre licht dat astronomen waarnemen de kosmische microgolfachtergrondstraling. Door erin te turen zien wetenschappers het heelal zoals het er 380.000 jaar na de oerknal uitzag. Op dit moment koelde het heelal voldoende af om vrije fotonen uit te zenden, die vandaag de dag met behulp van radiotelescopen worden gedetecteerd. Destijds waren er geen sterren of sterrenstelsels in het heelal, maar alleen een continue wolk van waterstof, helium en een onbeduidende hoeveelheid andere elementen. Uit de inhomogeniteiten die in deze wolk worden waargenomen, zullen vervolgens clusters van sterrenstelsels ontstaan. Het blijkt dat precies die objecten die zullen worden gevormd door inhomogeniteiten in de kosmische microgolfachtergrondstraling zich het dichtst bij de deeltjeshorizon bevinden.

Ware grenzen

Of het heelal echte, niet-waarneembare grenzen heeft, is nog steeds een kwestie van pseudowetenschappelijke speculatie. Op de een of andere manier is iedereen het eens over de oneindigheid van het heelal, maar interpreteert deze oneindigheid op totaal verschillende manieren. Sommigen beschouwen het heelal als multidimensionaal, waarbij ons ‘lokale’ driedimensionale heelal slechts één van zijn lagen is. Anderen zeggen dat het universum fractaal is, wat betekent dat ons lokale universum een ​​deeltje van een ander universum kan zijn. We mogen de verschillende modellen van het Multiversum met zijn gesloten, open, parallelle universums en wormgaten niet vergeten. En er zijn heel veel verschillende versies, waarvan het aantal alleen wordt beperkt door de menselijke verbeeldingskracht.

Maar als we het koude realisme inschakelen of simpelweg afstand nemen van al deze hypothesen, kunnen we aannemen dat ons heelal een oneindige homogene container is van alle sterren en sterrenstelsels. Bovendien zullen op elk punt ver weg, of het nu miljarden gigaparsecs van ons verwijderd is, alle omstandigheden precies hetzelfde zijn. Op dit punt zullen de deeltjeshorizon en de Hubble-bol precies hetzelfde zijn, met dezelfde relictstraling aan de rand. Er zullen dezelfde sterren en sterrenstelsels in de buurt zijn. Interessant genoeg is dit niet in tegenspraak met de uitdijing van het heelal. Het is immers niet alleen het heelal dat uitdijt, maar ook de ruimte zelf. Het feit dat het heelal op het moment van de oerknal uit één punt is ontstaan, betekent alleen maar dat de toen oneindig kleine (praktisch nul) dimensies nu onvoorstelbaar grote zijn geworden. In de toekomst zullen we precies deze hypothese gebruiken om de schaal van het waarneembare heelal duidelijk te begrijpen.

Visuele representatie

Verschillende bronnen bieden allerlei visuele modellen waarmee mensen de schaal van het heelal kunnen begrijpen. Het is echter niet genoeg dat we ons realiseren hoe groot de kosmos is. Het is belangrijk om je voor te stellen hoe concepten als de Hubble-horizon en de deeltjeshorizon zich daadwerkelijk manifesteren. Laten we, om dit te doen, ons model stap voor stap voorstellen.

Laten we vergeten dat de moderne wetenschap niets weet over de “vreemde” regio van het heelal. Laten we versies van multiversums, het fractale universum en zijn andere ‘variëteiten’ buiten beschouwing laten, laten we ons voorstellen dat het simpelweg oneindig is. Zoals eerder opgemerkt, is dit niet in tegenspraak met de uitbreiding van de ruimte. Natuurlijk houden we er rekening mee dat de Hubble-bol en de deeltjessfeer respectievelijk 13,75 en 45,7 miljard lichtjaar groot zijn.

Schaal van het heelal

Druk op de START-knop en ontdek een nieuwe, onbekende wereld!
Laten we eerst proberen te begrijpen hoe groot de universele schaal is. Als je rond onze planeet hebt gereisd, kun je je goed voorstellen hoe groot de aarde voor ons is. Stel je nu onze planeet voor als een boekweitkorrel die in een baan rond een watermeloen-zon beweegt ter grootte van een half voetbalveld. In dit geval zal de baan van Neptunus overeenkomen met de grootte van een kleine stad, het gebied zal overeenkomen met de maan, en het gebied van de grens van de invloed van de zon zal overeenkomen met Mars. Het blijkt dat ons zonnestelsel evenveel groter is dan de aarde als Mars groter is dan boekweit! Maar dit is nog maar het begin.

Laten we ons nu voorstellen dat dit boekweit ons systeem zal zijn, waarvan de grootte ongeveer gelijk is aan één parsec. Dan zal de Melkweg zo groot zijn als twee voetbalstadions. Dit zal voor ons echter niet genoeg zijn. Ook de Melkweg zal moeten worden verkleind tot centimeters. Het zal enigszins lijken op koffieschuim, verpakt in een draaikolk midden in de koffiezwarte intergalactische ruimte. Twintig centimeter er vandaan bevindt zich dezelfde spiraalvormige "kruimel" - de Andromedanevel. Om hen heen zal zich een zwerm kleine sterrenstelsels van onze Lokale Cluster bevinden. De schijnbare grootte van ons heelal zal 9,2 kilometer bedragen. We zijn tot een begrip gekomen van de Universele dimensies.

Binnen de universele bubbel

Het is echter niet voldoende dat we de schaal zelf begrijpen. Het is belangrijk om het heelal in dynamiek te realiseren. Laten we ons voorstellen als reuzen, voor wie de Melkweg een diameter van een centimeter heeft. Zoals zojuist opgemerkt, bevinden we ons in een bal met een straal van 4,57 en een diameter van 9,24 kilometer. Laten we ons voorstellen dat we in deze bal kunnen zweven, kunnen reizen en in een seconde hele megaparsecs kunnen afleggen. Wat zullen we zien als ons universum oneindig is?

Natuurlijk zullen er talloze soorten sterrenstelsels voor ons verschijnen. Elliptisch, spiraalvormig, onregelmatig. Sommige gebieden zullen er vol van zijn, andere zullen leeg zijn. Het belangrijkste kenmerk zal zijn dat ze visueel allemaal bewegingloos zullen zijn, terwijl wij bewegingloos zijn. Maar zodra we een stap zetten, zullen de sterrenstelsels zelf in beweging komen. Als we bijvoorbeeld in de centimeterlange Melkweg een microscopisch klein zonnestelsel kunnen onderscheiden, kunnen we de ontwikkeling ervan waarnemen. Als we ons op een afstand van 600 meter van ons Melkwegstelsel bevinden, zullen we de protoster Zon en de protoplanetaire schijf zien op het moment van vorming. Als we het naderen, zullen we zien hoe de aarde verschijnt, het leven ontstaat en de mens verschijnt. Op dezelfde manier zullen we zien hoe sterrenstelsels veranderen en bewegen als we van ze af bewegen of ze naderen.

Hoe verder weg de sterrenstelsels we bekijken, hoe ouder ze voor ons zullen zijn. De verste sterrenstelsels zullen zich dus verder dan 1300 meter van ons bevinden, en bij een draai van 1380 meter zullen we al relictstraling zien. Het is waar dat deze afstand voor ons denkbeeldig zal zijn. Naarmate we echter dichter bij de kosmische achtergrondstraling komen, zullen we een interessant beeld zien. Uiteraard zullen we observeren hoe sterrenstelsels zich zullen vormen en ontwikkelen uit de eerste waterstofwolk. Wanneer we een van deze gevormde sterrenstelsels bereiken, zullen we begrijpen dat we helemaal geen 1,375 kilometer hebben afgelegd, maar alle 4,57 kilometer.

Uitzoomen

Als gevolg hiervan zullen we nog verder in omvang toenemen. Nu kunnen we hele holtes en muren in de vuist plaatsen. We zullen ons dus in een vrij kleine zeepbel bevinden waaruit het onmogelijk is om eruit te komen. Niet alleen zal de afstand tot objecten aan de rand van de bel groter worden naarmate ze dichterbij komen, maar de rand zelf zal voor onbepaalde tijd verschuiven. Dit is het hele punt van de grootte van het waarneembare heelal.

Hoe groot het heelal ook is, voor een waarnemer zal het altijd een beperkte bubbel blijven. De waarnemer zal zich altijd in het centrum van deze bel bevinden, sterker nog, hij is het centrum ervan. Als de waarnemer probeert een object aan de rand van de bel te bereiken, zal hij het middelpunt ervan verschuiven. Naarmate je een object nadert, zal dit object steeds verder van de rand van de bel komen en tegelijkertijd veranderen. Van een vormeloze waterstofwolk zal het bijvoorbeeld veranderen in een volwaardig sterrenstelsel of, verder, een galactische cluster. Bovendien zal het pad naar dit object groter worden naarmate je het nadert, omdat de omringende ruimte zelf zal veranderen. Nadat we dit object hebben bereikt, verplaatsen we het alleen van de rand van de bel naar het midden. Aan de rand van het heelal zal relictstraling nog steeds flikkeren.

Als we aannemen dat het heelal in een versneld tempo zal blijven uitdijen, terwijl we ons in het centrum van de zeepbel bevinden en de tijd miljarden, biljoenen en zelfs hogere orden van jaren vooruitschuiven, zullen we een nog interessanter beeld zien. Hoewel onze bel ook in omvang zal toenemen, zullen de veranderende componenten nog sneller van ons weg bewegen en de rand van deze bel verlaten, totdat elk deeltje van het heelal afzonderlijk ronddwaalt in zijn eenzame bel zonder de mogelijkheid om met andere deeltjes te interageren.

De moderne wetenschap beschikt dus niet over informatie over de werkelijke omvang van het heelal en of het grenzen heeft. Maar we weten zeker dat het waarneembare heelal een zichtbare en echte grens heeft, respectievelijk de Hubble-straal (13,75 miljard lichtjaar) en de deeltjesstraal (45,7 miljard lichtjaar) genoemd. Deze grenzen zijn volledig afhankelijk van de positie van de waarnemer in de ruimte en breiden zich in de loop van de tijd uit. Als de Hubble-straal strikt met de lichtsnelheid uitbreidt, wordt de uitzetting van de deeltjeshorizon versneld. De vraag of de versnelling van de deeltjeshorizon verder zal doorgaan en of deze zal worden vervangen door compressie blijft open.

Die erop staan. Voor het grootste deel zijn we allemaal vastgeketend aan de plek waar we wonen en werken. De omvang van onze wereld is verbazingwekkend, maar het is absoluut niets vergeleken met het heelal. Zoals het gezegde gaat - "te laat geboren om de wereld te verkennen, en te vroeg om de ruimte te verkennen". Het is zelfs beledigend. Maar laten we beginnen: pas op dat u niet duizelig wordt.

1. Dit is de aarde.

Dit is dezelfde planeet die momenteel het enige thuis voor de mensheid is. De plek waar het leven op magische wijze verscheen (of misschien niet zo magisch) en in de loop van de evolutie jij en ik verschenen.

2. Onze plaats in het zonnestelsel.

De dichtstbijzijnde grote ruimteobjecten die ons omringen zijn uiteraard onze buren in het zonnestelsel. Iedereen herinnert zich hun namen uit de kindertijd en tijdens lessen over de wereld om hen heen maken ze modellen. Het gebeurde zo dat we zelfs onder hen niet de grootste zijn...

3. De afstand tussen onze aarde en de maan.

Het lijkt nog niet zo ver, toch? En als we dan ook nog eens rekening houden met de moderne snelheden, dan is het ‘helemaal niets’.

4. Sterker nog, het is behoorlijk ver weg.

Als je het probeert, dan kun je heel nauwkeurig en comfortabel de rest van de planeten van het zonnestelsel tussen de planeet en de satelliet plaatsen.

5. Laten we echter doorgaan met praten over planeten.

Voor je ligt Noord-Amerika, alsof het op Jupiter is geplaatst. Ja, dit kleine groene stipje is Noord-Amerika. Kun je je voorstellen hoe groot onze aarde zou zijn als we haar zouden verplaatsen naar de schaal van Jupiter? Mensen zouden waarschijnlijk nog steeds nieuwe landen ontdekken)

6. Dit is de aarde vergeleken met Jupiter.

Nou ja, meer precies zes aardes - voor de duidelijkheid.

7. Ringen van Saturnus, meneer.

De ringen van Saturnus zouden er zo prachtig uitzien, als ze maar om de aarde draaiden. Kijk naar Polynesië - een beetje zoals het Opera-pictogram, toch?

8. Laten we de aarde met de zon vergelijken?

Aan de hemel lijkt het niet zo groot...

9. Dit is het zicht op de aarde vanaf de maan.

Mooi, toch? Zo eenzaam tegen de achtergrond van lege ruimte. Of niet leeg? Laten we doorgaan...

10. En dus vanaf Mars

Ik wed dat je niet eens zou kunnen zeggen of het de aarde was.

11. Dit is een opname van de aarde net voorbij de ringen van Saturnus

12. Maar voorbij Neptunus.

In totaal 4,5 miljard kilometer. Hoe lang zou het zoeken duren?

13. Laten we dus teruggaan naar de ster die de zon heet.

Een adembenemend zicht, nietwaar?

14. Hier is de zon vanaf het oppervlak van Mars.

15. En hier is de vergelijking met de schaal van de ster VY Canis Majoris.

Wat vindt u er van? Meer dan indrukwekkend. Kunt u zich voorstellen dat de energie daar geconcentreerd is?

16. Maar dit is allemaal onzin als we onze geboortester vergelijken met de grootte van het Melkwegstelsel.

Om het duidelijker te maken: stel je voor dat we onze zon hebben samengedrukt tot de grootte van een witte bloedcel. In dit geval is de omvang van de Melkweg redelijk vergelijkbaar met de omvang van bijvoorbeeld Rusland. Dit is de Melkweg.

17. Over het algemeen zijn sterren enorm

Alles wat in deze gele cirkel is geplaatst, is alles wat je 's nachts vanaf de aarde kunt zien. De rest is met het blote oog niet toegankelijk.

18. Maar er zijn andere sterrenstelsels.

Hier is de Melkweg vergeleken met het sterrenstelsel IC 1011, dat zich 350 miljoen lichtjaar van de aarde bevindt.

Laten we het nog eens doornemen?

Deze aarde is dus ons thuis.

Laten we uitzoomen naar de grootte van het zonnestelsel...


Laten we nog een beetje uitzoomen...

En nu naar de grootte van de Melkweg...

Laten we doorgaan met verminderen...

En verder…

Bijna klaar, maak je geen zorgen...

Klaar! Finish!

Dit is alles wat de mensheid nu kan waarnemen met behulp van moderne technologie. Het is niet eens een mier... Oordeel zelf, doe niet gek...

Dergelijke schalen zijn moeilijk te begrijpen. Maar iemand verklaart zelfverzekerd dat we alleen zijn in het heelal, ook al weten ze zelf niet echt zeker of de Amerikanen op de maan waren of niet.

Houd vol, jongens. Houd vol.