จักรวาลคืออะไรและประกอบด้วยอะไร? อะไรอยู่นอกเหนือจักรวาล? โครงสร้างของจักรวาล ความลึกลับของอวกาศ จักรวาลที่มองเห็นได้

วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต E. LEVITAN

มองเข้าไปในส่วนลึกของจักรวาลที่ไม่สามารถบรรลุได้ก่อนหน้านี้

ผู้แสวงบุญที่อยากรู้อยากเห็นได้มาถึง "จุดสิ้นสุดของโลก" แล้วและพยายามที่จะดูว่ามีอะไรอยู่นอกขอบโลกบ้าง?

ภาพประกอบสำหรับสมมติฐานการกำเนิดของดาราจักรเมตากาแล็กซีจากฟองสบู่ยักษ์ที่กำลังสลายตัว ฟองสบู่ขยายตัวจนมีขนาดมหึมาในช่วงที่ "เงินเฟ้อ" อย่างรวดเร็วของจักรวาล (ภาพวาดจากนิตยสาร "โลกและจักรวาล")

ชื่อบทความมันแปลกๆไม่ใช่เหรอ? จักรวาลมีเพียงหนึ่งเดียวไม่ใช่หรือ? เมื่อถึงปลายศตวรรษที่ 20 เป็นที่แน่ชัดว่าภาพของจักรวาลมีความซับซ้อนมากกว่าที่ดูเหมือนจะชัดเจนเมื่อร้อยปีก่อนอย่างนับไม่ถ้วน ทั้งโลก ดวงอาทิตย์ และกาแล็กซีของเรา กลับกลายเป็นศูนย์กลางของจักรวาลไม่ได้ ระบบ geocentric, heliocentric และ galactocentric ของโลกได้ถูกแทนที่ด้วยแนวคิดที่ว่าเราอาศัยอยู่ใน Metagalaxy ที่กำลังขยายตัว (จักรวาลของเรา) มีกาแล็กซีจำนวนนับไม่ถ้วนอยู่ในนั้น เช่นเดียวกับเรา แต่ละดวงประกอบด้วยดวงดาวดวงอาทิตย์หลายสิบหรือหลายร้อยพันล้านดวง และไม่มีศูนย์ ดูเหมือนว่าผู้ที่อาศัยอยู่ในกาแลคซีแต่ละแห่งจะมีเกาะดาวอื่น ๆ กระจัดกระจายไปทุกทิศทุกทาง เมื่อไม่กี่ทศวรรษที่แล้ว นักดาราศาสตร์ทำได้เพียงสันนิษฐานว่าระบบดาวเคราะห์ที่คล้ายกับระบบสุริยะของเรานั้นมีอยู่ที่ไหนสักแห่ง ตอนนี้ด้วยความมั่นใจในระดับสูง พวกเขาตั้งชื่อดาวจำนวนหนึ่งซึ่งมีการค้นพบ "ดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์" (วันหนึ่งดาวเคราะห์จะก่อตัวจากพวกมัน) และพวกเขาก็พูดอย่างมั่นใจเกี่ยวกับการค้นพบระบบดาวเคราะห์หลายระบบ

กระบวนการเรียนรู้เกี่ยวกับจักรวาลไม่มีที่สิ้นสุด และยิ่งเราไปไกลเท่าไร งานที่นักวิจัยตั้งไว้สำหรับตนเองก็ยิ่งท้าทายมากขึ้น ซึ่งบางครั้งก็ดูน่าอัศจรรย์มากเท่านั้น แล้วทำไมไม่คิดว่าสักวันหนึ่งนักดาราศาสตร์จะค้นพบจักรวาลอื่นล่ะ? ท้ายที่สุด มีความเป็นไปได้ค่อนข้างมากที่ Metagalaxy ของเราไม่ใช่จักรวาลทั้งหมด แต่เป็นเพียงบางส่วนเท่านั้น...

ไม่น่าเป็นไปได้ที่นักดาราศาสตร์สมัยใหม่และแม้แต่นักดาราศาสตร์ในอนาคตอันไกลโพ้นจะสามารถมองเห็นจักรวาลอื่นด้วยตาของพวกเขาเองได้ อย่างไรก็ตาม วิทยาศาสตร์ก็มีหลักฐานอยู่แล้วว่า Metagalaxy ของเราอาจกลายเป็นจักรวาลขนาดเล็กแห่งหนึ่งได้

แทบไม่มีใครสงสัยว่าชีวิตและสติปัญญาสามารถเกิดขึ้น ดำรงอยู่ และพัฒนาได้ในช่วงหนึ่งของวิวัฒนาการของจักรวาลเท่านั้น เป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการว่าสิ่งมีชีวิตรูปแบบใดก็ตามปรากฏขึ้นเร็วกว่าดวงดาวและดาวเคราะห์ที่โคจรรอบพวกมัน อย่างที่เรารู้ไม่ใช่ดาวเคราะห์ทุกดวงที่เหมาะกับสิ่งมีชีวิต จำเป็นต้องมีเงื่อนไขบางประการ: ช่วงอุณหภูมิที่ค่อนข้างแคบ องค์ประกอบของอากาศที่เหมาะสมสำหรับการหายใจ น้ำ... ในระบบสุริยะ โลกพบว่าตัวเองอยู่ใน "เข็มขัดแห่งชีวิต" และดวงอาทิตย์ของเราน่าจะอยู่ใน “เข็มขัดชูชีพ” ของกาแล็กซี (ที่ระยะห่างจากศูนย์กลางของมัน)

กาแล็กซีที่สลัวมาก (ในความสว่าง) และกาแล็กซีระยะไกลจำนวนมากถูกถ่ายภาพในลักษณะนี้ สิ่งที่โดดเด่นที่สุดคือสามารถตรวจสอบรายละเอียดบางอย่างได้: โครงสร้างลักษณะโครงสร้าง ความสว่างของกาแลคซีที่จางที่สุดในภาพคือ 27.5 ม. และวัตถุชี้ (ดวงดาว) จะจางกว่านั้นอีก (สูงถึง 28.1 ม.)! ขอให้เราระลึกว่าด้วยตาเปล่า ผู้ที่มีการมองเห็นที่ดีและภายใต้เงื่อนไขการสังเกตที่ดีที่สุดจะเห็นดวงดาวที่มีความสูงประมาณ 6 เมตร (สิ่งเหล่านี้เป็นวัตถุที่สว่างกว่าวัตถุที่มีขนาด 27 เมตรถึง 250 ล้านเท่า)
กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินที่คล้ายกันที่กำลังถูกสร้างขึ้นในปัจจุบันนั้นมีความสามารถเทียบเคียงกับความสามารถของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้แล้วและในบางแง่ก็เหนือกว่าด้วยซ้ำ
เงื่อนไขใดที่จำเป็นสำหรับดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ที่จะเกิด? ประการแรก นี่เป็นเพราะค่าคงที่ทางกายภาพพื้นฐาน เช่น ค่าคงที่แรงโน้มถ่วง และค่าคงที่ของปฏิกิริยาทางกายภาพอื่นๆ (อ่อน แม่เหล็กไฟฟ้า และแรง) ค่าตัวเลขของค่าคงที่เหล่านี้เป็นที่รู้จักกันดีสำหรับนักฟิสิกส์ แม้แต่เด็กนักเรียนที่ศึกษากฎแรงโน้มถ่วงสากลก็ยังคุ้นเคยกับค่าคงที่ของแรงโน้มถ่วง นักเรียนจากหลักสูตรฟิสิกส์ทั่วไปจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับค่าคงที่ของการมีปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพอีกสามประเภท

เมื่อไม่นานมานี้นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และผู้เชี่ยวชาญในสาขาจักรวาลวิทยาได้ตระหนักว่ามันเป็นค่าคงที่ของปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพที่มีอยู่อย่างแม่นยำซึ่งจำเป็นสำหรับจักรวาลที่จะเป็นอย่างที่มันเป็น ด้วยค่าคงที่ทางกายภาพอื่นๆ จักรวาลจะแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่น อายุขัยของดวงอาทิตย์อาจมีเพียง 50 ล้านปีเท่านั้น (ซึ่งสั้นเกินไปสำหรับการเกิดขึ้นและพัฒนาการของสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์) หรือถ้าจักรวาลประกอบด้วยเพียงไฮโดรเจนหรือฮีเลียมเท่านั้น ก็จะทำให้จักรวาลไร้ชีวิตโดยสิ้นเชิงเช่นกัน ความหลากหลายของจักรวาลที่มีมวลโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนอื่นๆ นั้นไม่เหมาะกับสิ่งมีชีวิตในรูปแบบที่เรารู้จักเลย การคำนวณโน้มน้าวใจเรา: เราต้องการอนุภาคมูลฐานตรงตามที่มันเป็น! และมิติของอวกาศมีความสำคัญขั้นพื้นฐานสำหรับการดำรงอยู่ของทั้งระบบดาวเคราะห์และอะตอมแต่ละอะตอม (โดยมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบนิวเคลียส) เราอาศัยอยู่ในโลกสามมิติและไม่สามารถอยู่ในโลกที่มีมิติไม่มากก็น้อยได้

ปรากฎว่าทุกสิ่งในจักรวาลดูเหมือนจะ "ปรับ" เพื่อให้ชีวิตในจักรวาลปรากฏและพัฒนาได้! แน่นอนว่าเราวาดภาพที่เรียบง่ายมากเพราะไม่เพียง แต่ฟิสิกส์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงเคมีและชีววิทยาด้วยที่มีบทบาทอย่างมากในการเกิดขึ้นและการพัฒนาของชีวิต อย่างไรก็ตาม ด้วยฟิสิกส์ที่แตกต่างกัน ทั้งเคมีและชีววิทยาอาจแตกต่างกัน...

ข้อโต้แย้งทั้งหมดนี้นำไปสู่สิ่งที่ในปรัชญาเรียกว่าหลักการมานุษยวิทยา นี่เป็นความพยายามที่จะพิจารณาจักรวาลในมิติ "มิติมนุษย์" กล่าวคือ จากมุมมองของการดำรงอยู่ของมัน หลักการมานุษยวิทยานั้นไม่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมจักรวาลถึงเป็นแบบที่เราสังเกตได้ แต่ในระดับหนึ่งมันช่วยให้นักวิจัยกำหนดปัญหาใหม่ได้ ตัวอย่างเช่น "การปรับ" คุณสมบัติพื้นฐานของจักรวาลของเราอย่างน่าทึ่งถือได้ว่าเป็นสถานการณ์ที่บ่งบอกถึงความเป็นเอกลักษณ์ของจักรวาลของเรา และจากที่นี่ ดูเหมือนเป็นก้าวหนึ่งสู่สมมติฐานเกี่ยวกับการมีอยู่ของจักรวาลที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง โลกที่แตกต่างไปจากของเราโดยสิ้นเชิง และโดยหลักการแล้วจำนวนนั้นสามารถไม่จำกัดจำนวน

ตอนนี้เราลองมาแก้ไขปัญหาการดำรงอยู่ของจักรวาลอื่นจากมุมมองของจักรวาลวิทยาสมัยใหม่ ซึ่งเป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาจักรวาลโดยรวม (ตรงข้ามกับจักรวาลวิทยาซึ่งศึกษากำเนิดของดาวเคราะห์ ดวงดาว และกาแล็กซี)

โปรดจำไว้ว่าการค้นพบว่า Metagalaxy กำลังขยายตัวเกือบจะในทันทีทำให้เกิดสมมติฐานของบิ๊กแบง (ดู "วิทยาศาสตร์และชีวิต" ฉบับที่ 2, 1998) เชื่อกันว่าเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 15 พันล้านปีก่อน สสารที่มีความหนาแน่นและร้อนมากได้ผ่านขั้นตอนของ "จักรวาลร้อน" ทีละขั้นตอน ดังนั้น 1 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง "ดาราจักรก่อนเกิด" จึงเริ่มโผล่ออกมาจากกลุ่มเมฆไฮโดรเจนและฮีเลียมที่ก่อตัวในเวลานั้น และดาวดวงแรกๆ ก็ปรากฏขึ้นในนั้น สมมติฐาน "จักรวาลร้อน" มีพื้นฐานอยู่บนการคำนวณที่ช่วยให้เราสามารถติดตามประวัติศาสตร์ของจักรวาลยุคแรกเริ่มตั้งแต่วินาทีแรกอย่างแท้จริง

นี่คือสิ่งที่นักฟิสิกส์ชื่อดังของเรา Ya. B. Zeldovich เขียนเกี่ยวกับเรื่องนี้: “ทฤษฎีบิ๊กแบงในขณะนี้ไม่มีข้อบกพร่องที่เห็นได้ชัดเจนเลยด้วยซ้ำว่ามันเป็นที่ยอมรับและเป็นความจริงเช่นเดียวกับที่เป็นความจริงในโลก หมุน "

สิ่งนี้กล่าวในช่วงต้นทศวรรษที่ 80 เมื่อมีความพยายามครั้งแรกเพื่อเสริมสมมติฐาน "จักรวาลร้อน" อย่างมีนัยสำคัญด้วยแนวคิดที่สำคัญเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นในวินาทีแรกของ "การสร้าง" เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 10 28 เค ก้าวไปอีกขั้นสู่ " "จากจุดเริ่มต้น" เป็นไปได้ด้วยความสำเร็จล่าสุดในฟิสิกส์อนุภาค สมมติฐาน "จักรวาลที่พองตัว" เริ่มพัฒนาขึ้นที่จุดบรรจบระหว่างฟิสิกส์และดาราศาสตร์ฟิสิกส์ (ดู "วิทยาศาสตร์และชีวิต" หมายเลข 8, 1985) เนื่องจากธรรมชาติที่ไม่ธรรมดา สมมติฐาน "จักรวาลพองตัว" จึงถือได้ว่าเป็นหนึ่งในสมมติฐานที่ "บ้า" ที่สุด อย่างไรก็ตาม ประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าสมมติฐานและทฤษฎีดังกล่าวมักกลายเป็นเหตุการณ์สำคัญในการพัฒนาวิทยาศาสตร์

สาระสำคัญของสมมติฐาน "การขยายตัวของจักรวาล" คือในช่วง "จุดเริ่มต้น" จักรวาลขยายตัวอย่างรวดเร็วอย่างมหันต์ ในเวลาเพียง 10 -32 วินาที ขนาดของจักรวาลที่พึ่งเกิดขึ้นใหม่ไม่ได้เพิ่มขึ้น 10 เท่า เช่นเดียวกับการขยายตัวแบบ "ปกติ" แต่เป็น 10,50 หรือ 10,1000,000 เท่า การขยายตัวเกิดขึ้นในอัตราเร่ง แต่พลังงานต่อหน่วยปริมาตรยังคงไม่เปลี่ยนแปลง นักวิทยาศาสตร์พิสูจน์ว่าช่วงเวลาแรกของการขยายตัวเกิดขึ้นใน "สุญญากาศ" คำนี้ใส่เครื่องหมายคำพูดที่นี่ เนื่องจากสุญญากาศไม่ธรรมดา แต่เป็นเท็จ เพราะเป็นการยากที่จะเรียกว่า "สุญญากาศ" ที่มีความหนาแน่น 10,77 กก./ลบ.ม. 3 ธรรมดา! จากสุญญากาศปลอม (หรือทางกายภาพ) ซึ่งมีคุณสมบัติที่น่าทึ่ง (เช่นแรงดันลบ) ไม่สามารถก่อตัวขึ้นได้เพียงแห่งเดียว แต่มี metagalaxies จำนวนมาก (รวมถึงของเราด้วย) และแต่ละแห่งเป็นจักรวาลขนาดเล็กที่มีค่าคงที่ทางกายภาพ โครงสร้างของมันเอง และคุณสมบัติอื่น ๆ ตามธรรมชาติ (สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ โปรดดู “โลกและจักรวาล” ฉบับที่ 1, 1989)

แต่ "ญาติ" ของ Metagalaxy ของเราอยู่ที่ไหน? เป็นไปได้ทั้งหมดเช่นเดียวกับจักรวาลของเราที่ถูกสร้างขึ้นอันเป็นผลมาจาก "การพองตัว" ของโดเมน ("โดเมน" จากโดเมนฝรั่งเศส - พื้นที่, ทรงกลม) ซึ่งจักรวาลยุคแรก ๆ แตกสลายทันที เนื่องจากแต่ละบริเวณดังกล่าวมีขนาดใหญ่ขึ้นจนเกินขนาดปัจจุบันของเมตากาแล็กซี ขอบเขตของพวกมันจึงถูกแยกออกจากกันด้วยระยะทางอันมหาศาล บางทีจักรวาลขนาดเล็กที่ใกล้ที่สุดอาจอยู่ห่างจากเราประมาณ 10 35 ปีแสง ให้เราระลึกว่าขนาดของ Metagalaxy นั้น "เท่านั้น" 10 10 ปีแสง! ปรากฎว่าไม่ได้อยู่ข้างๆ เรา แต่มีที่ไหนสักแห่งที่ห่างไกลจากกันมาก มีที่อื่นที่อาจแปลกประหลาดโดยสิ้นเชิงตามแนวคิดของเรา โลก...

ดังนั้นจึงเป็นไปได้ว่าโลกที่เราอาศัยอยู่นั้นซับซ้อนกว่าที่คิดไว้มาก มีแนวโน้มว่ามันประกอบด้วยจักรวาลจำนวนนับไม่ถ้วนในจักรวาล เรายังไม่รู้อะไรเลยเกี่ยวกับจักรวาลอันยิ่งใหญ่นี้ ซับซ้อนและมีความหลากหลายอย่างน่าอัศจรรย์ แต่ดูเหมือนว่าเรายังคงรู้สิ่งหนึ่ง ไม่ว่าโลกใบเล็กๆ อื่นๆ จะอยู่ห่างจากเราแค่ไหน แต่ละโลกก็มีจริง สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ตัวละครสมมติ เหมือนกับโลก "คู่ขนาน" ที่ทันสมัยบางโลก ซึ่งปัจจุบันมักถูกพูดถึงโดยผู้คนที่อยู่ห่างไกลจากวิทยาศาสตร์

แล้วสุดท้ายจะเกิดอะไรขึ้น? ดวงดาว ดาวเคราะห์ กาแล็กซี และกาแล็กซีต่าง ๆ รวมกันครอบครองเพียงสถานที่ที่เล็กที่สุดในพื้นที่อันกว้างใหญ่อันไร้ขอบเขตของสสารหายากอย่างยิ่ง... และไม่มีอะไรอื่นในจักรวาลอีกหรือ? มันง่ายเกินไป... แม้จะยากที่จะเชื่อก็ตาม

และนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้มองหาบางสิ่งบางอย่างในจักรวาลมาเป็นเวลานาน การสังเกตบ่งชี้ว่ามี "มวลที่ซ่อนอยู่" ซึ่งเป็นสสาร "มืด" ที่มองไม่เห็นบางชนิด ไม่สามารถมองเห็นได้แม้จะใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังที่สุด แต่มันก็แสดงออกมาผ่านอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อสสารธรรมดา จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์สันนิษฐานว่าในกาแลคซีและในช่องว่างระหว่างทั้งสองมีสสารที่ซ่อนอยู่ในปริมาณประมาณเท่ากันกับสสารที่สังเกตได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยหลายคนได้ข้อสรุปที่น่าตื่นเต้นยิ่งกว่านั้น: ไม่มีสสาร "ปกติ" ไม่เกินห้าเปอร์เซ็นต์ในจักรวาลของเรา ส่วนที่เหลือ "มองไม่เห็น"

สันนิษฐานว่า 70 เปอร์เซ็นต์เป็นกลไกควอนตัม โครงสร้างสุญญากาศกระจายเท่าๆ กันในอวกาศ (เป็นตัวกำหนดการขยายตัวของเมทากาแลกซี) และ 25 เปอร์เซ็นต์เป็นวัตถุแปลกใหม่ต่างๆ ตัวอย่างเช่น หลุมดำมวลต่ำ มีลักษณะเกือบเป็นจุด วัตถุที่ขยายมาก - "สตริง"; ผนังโดเมน ซึ่งเราได้กล่าวไปแล้ว แต่นอกเหนือจากวัตถุดังกล่าวแล้ว อนุภาคมูลฐานสมมุติทั้งคลาส เช่น "อนุภาคกระจก" ก็สามารถสร้างมวล "ที่ซ่อนอยู่" ได้ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชื่อดังชาวรัสเซีย นักวิชาการของ Russian Academy of Sciences N.S. Kardashev (กาลครั้งหนึ่งเราทั้งคู่เคยเป็นสมาชิกของวงดาราศาสตร์ที่ท้องฟ้าจำลองมอสโก) แนะนำว่า "โลกกระจก" ที่มองไม่เห็นสำหรับเราด้วยดาวเคราะห์ของมันและ ดาวฤกษ์อาจประกอบด้วย “อนุภาคกระจก” และสสารใน "โลกแห่งกระจก" นั้นมากกว่าของเราประมาณห้าเท่า ปรากฎว่านักวิทยาศาสตร์มีเหตุผลบางอย่างที่เชื่อได้ว่า "โลกกระจก" ดูเหมือนจะแทรกซึมเข้าไปในโลกของเรา เพียงแต่เรายังหามันไม่เจอ

ความคิดนี้เกือบจะเยี่ยมยอดและมหัศจรรย์มาก แต่ใครจะรู้บางทีหนึ่งในพวกคุณซึ่งเป็นผู้รักดาราศาสตร์ในปัจจุบันจะกลายเป็นนักวิจัยในศตวรรษที่ 21 ที่กำลังจะมาถึงและจะสามารถค้นพบความลับของ "จักรวาลกระจก" ได้

สิ่งตีพิมพ์ในหัวข้อ "วิทยาศาสตร์และชีวิต"

เลนส์จักรวาล Shulga V. และการค้นหาสสารมืดในจักรวาล - พ.ศ. 2537 ฉบับที่ 2.

Roizen I. จักรวาลระหว่างชั่วขณะและนิรันดร์ - พ.ศ. 2539 ฉบับที่ 11, 12.

Sazhin M., Shulga V. ความลึกลับของสายจักรวาล - พ.ศ. 2541 ลำดับที่ 4.

สวัสดีทุกคน! วันนี้ฉันต้องการแบ่งปันความประทับใจของฉันต่อจักรวาลให้กับคุณ ลองจินตนาการดูสิ ไม่มีที่สิ้นสุด มันน่าสนใจอยู่เสมอ แต่สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้ไหม? จากบทความนี้ คุณสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับดวงดาว ประเภทและชีวิตของพวกมัน บิ๊กแบง หลุมดำ เกี่ยวกับพัลซาร์ และสิ่งสำคัญอื่นๆ

- นี่คือทุกสิ่งที่มีอยู่: อวกาศ สสาร เวลา พลังงาน ประกอบด้วยดาวเคราะห์ ดวงดาว และวัตถุอื่นๆ ในจักรวาล

- นี่คือโลกวัตถุที่มีอยู่ทั้งหมด มีพื้นที่และเวลาอย่างไร้ขีดจำกัด และมีความหลากหลายในรูปแบบที่สำคัญในกระบวนการพัฒนา

จักรวาลศึกษาโดยดาราศาสตร์- นี่เป็นส่วนหนึ่งของโลกวัตถุที่สามารถเข้าถึงได้เพื่อการวิจัยด้วยวิธีทางดาราศาสตร์ที่สอดคล้องกับระดับวิทยาศาสตร์ที่ประสบความสำเร็จ (ส่วนนี้ของจักรวาลบางครั้งเรียกว่า Metagalaxy)

Metagalaxy เป็นส่วนหนึ่งของจักรวาลที่วิธีการวิจัยสมัยใหม่สามารถเข้าถึงได้ metagalaxy มีจำนวนหลายพันล้าน

จักรวาลมีขนาดใหญ่มากจนไม่สามารถเข้าใจขนาดของมันได้ มาพูดถึงจักรวาลกันเถอะ: ส่วนหนึ่งของมันที่เรามองเห็นนั้นขยายออกไปมากกว่า 1.6 ล้านล้านล้านล้านกิโลเมตร - และไม่มีใครรู้ว่ามันใหญ่เกินกว่าที่มองเห็นได้แค่ไหน

หลายทฤษฎีพยายามอธิบายว่าจักรวาลได้รูปแบบปัจจุบันมาได้อย่างไรและมาจากไหน ตามทฤษฎีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดเมื่อ 13 พันล้านปีก่อนมันถือกำเนิดขึ้นจากการระเบิดครั้งใหญ่เวลา พื้นที่ พลังงาน สสาร ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นจากการระเบิดอันมหัศจรรย์นี้ มันไม่มีประโยชน์ที่จะบอกว่าเกิดอะไรขึ้นก่อนที่จะเกิดสิ่งที่เรียกว่า "บิ๊กแบง";

– ตามแนวคิดสมัยใหม่ นี่คือสถานะของจักรวาลในอดีต (ประมาณ 13 พันล้านปีก่อน) ซึ่งความหนาแน่นเฉลี่ยของมันสูงกว่าปัจจุบันหลายเท่า เมื่อเวลาผ่านไป ความหนาแน่นของเอกภพลดลงเนื่องจากการขยายตัว

ดังนั้น เมื่อเราเจาะลึกลงไปในอดีต ความหนาแน่นก็เพิ่มขึ้น จนถึงช่วงเวลาที่แนวคิดคลาสสิกเกี่ยวกับเวลาและพื้นที่สูญเสียความถูกต้องไป ช่วงเวลานี้ถือได้ว่าเป็นจุดเริ่มต้นของการนับถอยหลัง ช่วงเวลาตั้งแต่ 0 ถึงหลายวินาทีตามอัตภาพเรียกว่าช่วงเวลาของบิ๊กแบง

ในตอนต้นของช่วงเวลานี้ เรื่องของจักรวาลได้รับความเร็วสัมพัทธ์มหาศาล (“ระเบิด” และด้วยเหตุนี้จึงได้ชื่อ)

สิ่งที่เราสังเกตได้ในยุคของเรา หลักฐานของบิ๊กแบงคือความเข้มข้นของฮีเลียม ไฮโดรเจน และองค์ประกอบแสงอื่นๆ การแผ่รังสี และการกระจายตัวของความไม่สอดคล้องกันในจักรวาล (เช่น กาแล็กซี)

นักดาราศาสตร์เชื่อว่าจักรวาลร้อนอย่างไม่น่าเชื่อและเต็มไปด้วยรังสีหลังจากบิ๊กแบง

อนุภาคอะตอม ได้แก่ โปรตอน อิเล็กตรอน และนิวตรอน ก่อตัวขึ้นในเวลาประมาณ 10 วินาที

ตัวอะตอมเอง เช่น อะตอมฮีเลียมและไฮโดรเจน ก่อตัวขึ้นเพียงไม่กี่แสนปีต่อมา เมื่อเอกภพเย็นลงและขยายขนาดอย่างมีนัยสำคัญ

เสียงสะท้อนของบิ๊กแบง

หากบิ๊กแบงเกิดขึ้นเมื่อ 13 พันล้านปีก่อน ขณะนี้จักรวาลคงเย็นลงเหลืออุณหภูมิประมาณ 3 องศาเคลวิน ซึ่งก็คือ 3 องศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์

นักวิทยาศาสตร์บันทึกเสียงวิทยุพื้นหลังโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ เสียงวิทยุเหล่านี้ทั่วท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาวสอดคล้องกับอุณหภูมินี้และถือเป็นเสียงสะท้อนของบิ๊กแบงที่ยังคงมาถึงเรา

ตามตำนานทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดเรื่องหนึ่ง ไอแซก นิวตันเห็นแอปเปิ้ลตกลงบนพื้นและตระหนักว่ามันเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่เล็ดลอดออกมาจากโลกนั่นเอง ขนาดของแรงนี้ขึ้นอยู่กับน้ำหนักตัว

แรงโน้มถ่วงของแอปเปิ้ลซึ่งมีมวลน้อยไม่ส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของโลก แต่โลกมีมวลมากและดึงดูดแอปเปิ้ลเข้าหาตัวมันเอง

ในวงโคจรของจักรวาล แรงโน้มถ่วงยึดเทห์ฟากฟ้าทั้งหมดไว้ดวงจันทร์เคลื่อนที่ไปตามวงโคจรของโลกและไม่เคลื่อนห่างจากมัน ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ยึดดาวเคราะห์ไว้ และดวงอาทิตย์อยู่ในตำแหน่งที่สัมพันธ์กับดาวดวงอื่น ซึ่งเป็นแรงที่มากกว่าแรงโน้มถ่วงมาก บังคับ.

ดวงอาทิตย์ของเราเป็นดาวฤกษ์และเป็นดาวขนาดกลางที่ค่อนข้างธรรมดา ดวงอาทิตย์ก็เหมือนกับดาวฤกษ์ดวงอื่นๆ ที่เป็นลูกบอลก๊าซเรืองแสง เหมือนกับเตาหลอมขนาดมหึมาที่ผลิตความร้อน แสงสว่าง และพลังงานรูปแบบอื่นๆ ระบบสุริยะประกอบด้วยดาวเคราะห์ในวงโคจรสุริยะและแน่นอนว่าดวงอาทิตย์ด้วย

ดาวฤกษ์อื่นๆ เนื่องจากอยู่ไกลจากเรามาก จึงปรากฏมีขนาดเล็กบนท้องฟ้า แต่ในความเป็นจริงแล้ว บางดวงมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ของเราหลายร้อยเท่า

ดวงดาวและกาแล็กซี

นักดาราศาสตร์กำหนดตำแหน่งของดาวฤกษ์โดยการวางดาวฤกษ์ไว้ในหรือสัมพันธ์กับกลุ่มดาวต่างๆ กลุ่มดาว – นี่คือกลุ่มดาวที่มองเห็นได้ในบริเวณใดบริเวณหนึ่งของท้องฟ้ายามค่ำคืน แต่ในความเป็นจริงแล้วไม่ใช่ว่าจะอยู่ใกล้ๆ กันเสมอไป

ดาวฤกษ์ในพื้นที่อันกว้างใหญ่ถูกจัดกลุ่มเป็นกลุ่มดาวฤกษ์ที่เรียกว่ากาแล็กซี กาแล็กซีของเราซึ่งเรียกว่าทางช้างเผือกนั้นรวมดวงอาทิตย์เข้ากับดาวเคราะห์ทุกดวงด้วยกาแล็กซีของเราอยู่ไกลจากกาแล็กซีที่ใหญ่ที่สุด แต่ก็มีขนาดใหญ่พอที่จะจินตนาการได้

ระยะทางในจักรวาลวัดจากความเร็วแสง มนุษยชาติรู้อะไรได้เร็วกว่าความเร็วแสง ความเร็วแสงคือ 300,000 กม./วินาที ในปีแสง นักดาราศาสตร์ใช้หน่วยดังกล่าว ซึ่งเป็นระยะทางที่รังสีแสงจะเดินทางได้ในหนึ่งปี ซึ่งก็คือ 9.46 ล้านล้านกิโลเมตร

พร็อกซิมาในกลุ่มดาวเซนทอร์เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้เราที่สุดซึ่งอยู่ห่างออกไป 4.3 ปีแสง เราไม่เห็นเธอในแบบที่เรามองเธอเมื่อสี่ปีที่แล้ว และแสงของดวงอาทิตย์มาถึงเราใน 8 นาที 20 วินาที

ทางช้างเผือกที่มีดวงดาวนับแสนล้านดวงมีรูปร่างเหมือนล้อหมุนขนาดยักษ์ที่มีแกนยื่นออกมา - ดุม ดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากแกนของมัน 250,000 ปีแสง ใกล้กับขอบวงล้อมากขึ้น ดวงอาทิตย์หมุนรอบใจกลางกาแล็กซีในวงโคจรของมันทุกๆ 250 ล้านปี

กาแล็กซีของเราเป็นหนึ่งในหลายกาแล็กซี และไม่มีใครรู้ว่ามีทั้งหมดกี่กาแล็กซี มีการค้นพบกาแลคซีมากกว่าพันล้านกาแล็กซี และมีดาวหลายล้านดวงในแต่ละกาแล็กซี ห่างจากมนุษย์โลกหลายร้อยล้านปีแสงเป็นกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลที่สุดในบรรดากาแล็กซีที่เรารู้จักอยู่แล้ว

เรามองไปยังอดีตอันไกลโพ้นที่สุดของจักรวาลด้วยการศึกษาพวกมัน กาแล็กซีทั้งหมดกำลังเคลื่อนตัวไปจากเราและจากกันและกัน ดูเหมือนว่าจักรวาลยังคงขยายตัวอยู่ และบิ๊กแบงเป็นต้นกำเนิดของมัน

มีดาวประเภทใดบ้าง?

ดาวฤกษ์เป็นลูกบอลก๊าซเบา (พลาสมา) คล้ายกับดวงอาทิตย์พวกมันก่อตัวขึ้นจากสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซเต็มไปด้วยฝุ่น (ส่วนใหญ่มาจากฮีเลียมและไฮโดรเจน) เนื่องจากความไม่เสถียรของแรงโน้มถ่วง

ดวงดาวนั้นแตกต่างกัน แต่เมื่อพวกมันทั้งหมดเกิดขึ้นและหลังจากผ่านไปหลายล้านปีพวกมันก็จะหายไป ดวงอาทิตย์ของเรามีอายุเกือบ 5 พันล้านปี และตามที่นักดาราศาสตร์กล่าวไว้ มันจะดำรงอยู่ได้นานพอๆ กัน จากนั้นมันก็จะเริ่มตาย

ดวงอาทิตย์ - นี่คือดาวฤกษ์ดวงเดียว ดาวอื่นๆ อีกหลายดวงนั้นเป็นดาวคู่ ซึ่งจริงๆ แล้วประกอบด้วยดาวสองดวงที่โคจรรอบกันและกันนักดาราศาสตร์ยังรู้จักดาวสามดวงหรือที่เรียกว่าดาวหลายดวงซึ่งประกอบด้วยวัตถุดาวฤกษ์จำนวนมาก

Supergiants เป็นดาวที่ใหญ่ที่สุด

แอนตาเรสซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 350 เท่าของดวงอาทิตย์ เป็นหนึ่งในดาวฤกษ์เหล่านี้ อย่างไรก็ตาม supergiants ทั้งหมดมีความหนาแน่นต่ำมาก ยักษ์เป็นดาวฤกษ์ขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ 10 ถึง 100 เท่า

ความหนาแน่นของพวกมันยังต่ำ แต่ก็มากกว่าความหนาแน่นของยักษ์ใหญ่ ดาวที่มองเห็นได้ส่วนใหญ่ รวมทั้งดวงอาทิตย์ ถูกจัดประเภทเป็นดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักหรือดาวกลาง เส้นผ่านศูนย์กลางของพวกมันอาจเล็กกว่าสิบเท่าหรือใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ถึงสิบเท่า

มีชื่อเรียกว่าดาวแคระแดง ดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักที่เล็กที่สุด และดาวแคระขาว - เรียกว่าวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่าซึ่งไม่ได้เป็นของดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักอีกต่อไป

ดาวแคระขาว (ขนาดประมาณโลกของเรา) มีความหนาแน่นสูงมากแต่สลัวมาก ความหนาแน่นของพวกมันมากกว่าความหนาแน่นของน้ำหลายล้านเท่า อาจมีดาวแคระขาวมากถึง 5 พันล้านดวงในทางช้างเผือกเพียงลำพัง แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะค้นพบวัตถุดังกล่าวเพียงไม่กี่ร้อยดวงก็ตาม

ลองชมวิดีโอเปรียบเทียบขนาดดาวเป็นตัวอย่าง

ชีวิตของดวงดาว.

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ดาวทุกดวงเกิดจากเมฆฝุ่นและไฮโดรเจน จักรวาลเต็มไปด้วยเมฆเช่นนี้

การก่อตัวของดาวฤกษ์เริ่มต้นขึ้นเมื่อภายใต้อิทธิพลของพลังอื่น (ไม่มีใครเข้าใจ) และภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงดังที่นักดาราศาสตร์กล่าวไว้ การล่มสลายหรือ "การล่มสลาย" ของเทห์ฟากฟ้าเกิดขึ้น: เมฆเริ่มหมุนและ ใจกลางของมันร้อนขึ้น คุณสามารถชมวิวัฒนาการของดวงดาวได้

ปฏิกิริยานิวเคลียร์เริ่มต้นเมื่ออุณหภูมิภายในเมฆดาวสูงถึงหนึ่งล้านองศา

ในระหว่างปฏิกิริยาเหล่านี้ นิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนจะรวมกันเป็นฮีเลียม พลังงานที่เกิดจากปฏิกิริยาจะถูกปล่อยออกมาในรูปของแสงและความร้อน และดาวดวงใหม่จะสว่างขึ้น

ละอองดาวและก๊าซตกค้างถูกสังเกตการณ์รอบดาวฤกษ์ดวงใหม่ ดาวเคราะห์ที่ก่อตัวรอบดวงอาทิตย์ของเราจากเรื่องนี้ แน่นอนว่าดาวเคราะห์ที่คล้ายกันก่อตัวขึ้นรอบๆ ดาวฤกษ์อื่นๆ และมีแนวโน้มที่จะมีสิ่งมีชีวิตบางรูปแบบบนดาวเคราะห์หลายดวง ซึ่งเป็นการค้นพบที่มนุษยชาติไม่รู้

การระเบิดของดาว

ชะตากรรมของดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับมวลของมัน เมื่อดาวฤกษ์อย่างดวงอาทิตย์ของเราใช้ “เชื้อเพลิงไฮโดรเจน” เปลือกฮีเลียมจะหดตัวและชั้นนอกจะขยายตัว

ดาวดวงนี้จะกลายเป็นดาวยักษ์แดงในช่วงชีวิตนี้จากนั้นเมื่อเวลาผ่านไป ชั้นนอกของมันก็ขยับออกไปอย่างรวดเร็ว เหลือเพียงแกนกลางสว่างเล็กๆ ของดาวฤกษ์เท่านั้น - ดาวแคระขาวดาวแคระดำ

(มวลคาร์บอนมหาศาล) ดาวฤกษ์ก็ค่อยๆ เย็นลง

ชะตากรรมอันน่าทึ่งยิ่งกว่านี้กำลังรอคอยดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่ามวลโลกหลายเท่า

พวกมันกลายเป็นยักษ์ใหญ่ ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าดาวยักษ์แดงมาก เมื่อเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ของพวกมันหมดลงและขยายตัวจนมีขนาดใหญ่มาก

หลังจากนั้นภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงแกนกลางของพวกมันก็พังทลายลงอย่างรวดเร็ว ดาวดวงนี้ถูกฉีกเป็นชิ้น ๆ ด้วยการระเบิดของพลังงานที่ปล่อยออกมาอย่างเหนือจินตนาการนักดาราศาสตร์เรียกการระเบิดดังกล่าวว่าซูเปอร์โนวา

วัตถุขนาดเล็กที่เรียกว่าดาวนิวตรอนอาจถูกทิ้งไว้ข้างหลังซูเปอร์โนวา ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับมวลเริ่มต้นของดาวฤกษ์ ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกินสองสามสิบกิโลเมตร ดาวฤกษ์ดังกล่าวประกอบด้วยนิวตรอนแข็ง ทำให้มีความหนาแน่นมากกว่าความหนาแน่นมหาศาลของดาวแคระขาวหลายเท่า

หลุมดำ

แรงของการยุบตัวของแกนกลางในซูเปอร์โนวาบางแห่งมีมากจนการบีบอัดสสารในทางปฏิบัติไม่ได้นำไปสู่การหายตัวไปของมัน ส่วนหนึ่งของอวกาศที่มีแรงโน้มถ่วงสูงอย่างไม่น่าเชื่อยังคงอยู่แทนที่จะเป็นสสาร บริเวณดังกล่าวเรียกว่าหลุมดำ พลังของมันมีพลังมากจนดึงทุกสิ่งเข้าสู่ตัวมันเอง

หลุมดำไม่สามารถมองเห็นได้เนื่องจากธรรมชาติของมัน อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์เชื่อว่าได้ค้นพบพวกมันแล้ว

นักดาราศาสตร์กำลังมองหาระบบดาวคู่ที่มีการแผ่รังสีอันทรงพลังและเชื่อว่ามันเกิดขึ้นจากสสารที่หลุดออกไปในหลุมดำ พร้อมด้วยอุณหภูมิความร้อนหลายล้านองศา

แหล่งกำเนิดรังสีดังกล่าวถูกค้นพบในกลุ่มดาวหงส์ (ที่เรียกว่าหลุมดำ Cygnus X-1) นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่านอกจากหลุมดำแล้ว ยังมีหลุมสีขาวอีกด้วย หลุมสีขาวเหล่านี้ปรากฏขึ้นในบริเวณที่สสารที่รวบรวมไว้กำลังเตรียมที่จะเริ่มต้นการก่อตัวของวัตถุดาวฤกษ์ใหม่

จักรวาลยังเต็มไปด้วยการก่อตัวลึกลับที่เรียกว่าควาซาร์ สิ่งเหล่านี้อาจเป็นนิวเคลียสของกาแลคซีไกลโพ้นที่เรืองแสงเจิดจ้า และนอกเหนือจากนั้นแล้วเราไม่เห็นอะไรเลยในจักรวาล

ไม่นานหลังจากการกำเนิดจักรวาล แสงของพวกมันก็เริ่มเคลื่อนมาในทิศทางของเรา นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าพลังงานเท่ากับควาซาร์สามารถมาจากหลุมจักรวาลเท่านั้น

พัลซาร์มีความลึกลับไม่น้อยพัลซาร์เป็นรูปแบบที่ปล่อยลำแสงพลังงานออกมาเป็นประจำ ตามที่นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าเป็นดาวฤกษ์ที่หมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็วและมีรังสีแสงเล็ดลอดออกมาจากพวกมันเหมือนบีคอนจักรวาล

อนาคตของจักรวาล

ไม่มีใครรู้ว่าชะตากรรมของจักรวาลของเราคืออะไร ปรากฏว่าหลังจากการระเบิดครั้งแรกยังคงขยายตัวอยู่ มีสองสถานการณ์ที่เป็นไปได้ในอนาคตอันไกลโพ้น

ตามที่กล่าวไว้ในครั้งแรกนั้นทฤษฎีอวกาศเปิด จักรวาลจะขยายตัวจนกระทั่งพลังงานทั้งหมดถูกใช้ไปบนดวงดาวทุกดวงและกาแลคซีก็สิ้นสุดลง

ที่สอง - ทฤษฎีอวกาศปิด ซึ่งการขยายตัวของเอกภพจะหยุดลงสักวันหนึ่ง มันจะเริ่มหดตัวอีกครั้ง และจะหดตัวต่อไปเรื่อยๆ จนกระทั่งหายไปในกระบวนการนี้

นักวิทยาศาสตร์เรียกกระบวนการนี้ว่า การอัดครั้งใหญ่ โดยการเปรียบเทียบกับบิ๊กแบง ผลที่ตามมาคือบิ๊กแบงอาจเกิดขึ้นอีก ทำให้เกิดจักรวาลใหม่

ดังนั้นทุกสิ่งมีจุดเริ่มต้นและจะต้องมีจุดสิ้นสุด แต่ไม่มีใครรู้ว่าจะเป็นอย่างไร...

โดยปกติแล้วเมื่อพูดถึงขนาดของจักรวาลพวกเขาจะหมายถึง ชิ้นส่วนท้องถิ่นของจักรวาล (จักรวาล)ซึ่งสามารถสังเกตได้ของเรา

นี่คือสิ่งที่เรียกว่าจักรวาลที่สังเกตได้ - พื้นที่อวกาศที่เรามองเห็นได้จากโลก

และเนื่องจากอายุของจักรวาลคือประมาณ 13,800,000,000 ปี ไม่ว่าเราจะมองไปในทิศทางใด เราจึงเห็นแสงที่ใช้เวลา 13.8 พันล้านปีในการมาถึงเรา

ด้วยเหตุนี้ จึงมีเหตุผลที่จะคิดว่าจักรวาลที่สังเกตได้ควรมีขนาด 13.8 x 2 = 27,600,000,000 ปีแสง

แต่นั่นไม่เป็นความจริง! เพราะเมื่อเวลาผ่านไป พื้นที่ก็ขยายออกไป และวัตถุที่อยู่ห่างไกลเหล่านั้นที่เปล่งแสงเมื่อ 13.8 พันล้านปีก่อนก็บินไปไกลกว่านั้นในช่วงเวลานี้ ปัจจุบันพวกมันอยู่ห่างจากเราไปแล้วมากกว่า 46.5 พันล้านปีแสง การเพิ่มขึ้นสองเท่าจะทำให้เรามีเวลา 93 พันล้านปีแสง

ดังนั้น เส้นผ่านศูนย์กลางที่แท้จริงของจักรวาลที่สังเกตได้คือ 93 พันล้านปีแสง ปี.

การแสดงภาพ (ในรูปทรงกลม) ของโครงสร้างสามมิติของจักรวาลที่สังเกตได้ ซึ่งมองเห็นได้จากตำแหน่งของเรา (ศูนย์กลางของวงกลม)

เส้นสีขาวมีการระบุขอบเขตของจักรวาลที่สังเกตได้
จุดไฟ- เหล่านี้คือกระจุกกาแลคซี - กระจุกดาราจักร - โครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดในอวกาศ
แถบมาตราส่วน:ส่วนที่อยู่เหนือคือ 1 พันล้านปีแสง ต่ำกว่า - 1 พันล้านพาร์เซก
บ้านเรา(กลาง)ที่นี่เรียกว่ากระจุกดาวราศีกันย์ เป็นระบบที่รวมดาราจักรนับหมื่นๆ แห่ง รวมทั้งทางช้างเผือกของเราเองด้วย

แนวคิดที่ชัดเจนยิ่งขึ้นเกี่ยวกับขนาดของจักรวาลที่สังเกตได้นั้นได้มาจากภาพต่อไปนี้:

แผนที่แสดงตำแหน่งของโลกในจักรวาลที่สังเกตได้ - ชุดแผนที่แปดแผนที่

จากซ้ายไปขวา แถวบนสุด:โลก – ระบบสุริยะ – ดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุด – กาแล็กซีทางช้างเผือก แถวล่าง:กลุ่มกาแล็กซีท้องถิ่น – กระจุกราศีกันย์ – กระจุกดาราจักรท้องถิ่น – จักรวาลที่สังเกตได้

เพื่อให้รู้สึกและเข้าใจได้ดีขึ้นว่าเรากำลังพูดถึงเครื่องชั่งขนาดมหึมาซึ่งเทียบไม่ได้กับแนวคิดทางโลกของเรามันคุ้มค่าที่จะดู ภาพขยายของแผนภาพนี้วี โปรแกรมดูสื่อ .

คุณจะพูดอะไรเกี่ยวกับจักรวาลทั้งหมดได้บ้าง? ขนาดของจักรวาลทั้งหมด (จักรวาล, Metaverse) สันนิษฐานว่าใหญ่กว่ามาก!

แต่จักรวาลนี้เป็นอย่างไรและมีโครงสร้างอย่างไรยังคงเป็นปริศนาสำหรับเรา...

แล้วศูนย์กลางของจักรวาลล่ะ? จักรวาลที่สังเกตได้มีศูนย์กลาง - มันคือพวกเรา!เราอยู่ที่ศูนย์กลางของจักรวาลที่สังเกตได้เพราะจักรวาลที่สังเกตได้นั้นเป็นเพียงพื้นที่ว่างที่เรามองเห็นได้จากโลก

และเช่นเดียวกับจากหอคอยสูงที่เราเห็นพื้นที่ทรงกลมโดยมีศูนย์กลางอยู่ที่หอคอยนั้นเอง เรายังเห็นพื้นที่ของอวกาศโดยให้ศูนย์กลางอยู่ห่างจากผู้สังเกตด้วย ในความเป็นจริง เราแต่ละคนเป็นศูนย์กลางของจักรวาลที่เราสังเกตได้

แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าเราอยู่ในใจกลางของจักรวาลทั้งหมด เช่นเดียวกับที่หอคอยไม่ได้เป็นศูนย์กลางของโลก แต่เป็นเพียงศูนย์กลางของส่วนนั้นของโลกเท่านั้นที่สามารถมองเห็นได้จากมัน - ไปจนถึงขอบฟ้า .

มันเช่นเดียวกันกับจักรวาลที่สังเกตได้

เมื่อเรามองขึ้นไปบนท้องฟ้า เราเห็นแสงที่เดินทางมาจากสถานที่ซึ่งอยู่ห่างออกไป 46.5 พันล้านปีแสงเดินทางมาหาเราแล้ว 13.8 พันล้านปี

เราไม่เห็นสิ่งที่อยู่นอกเหนือขอบฟ้านี้

พอร์ทัลไซต์เป็นแหล่งข้อมูลที่คุณสามารถรับความรู้ที่เป็นประโยชน์และน่าสนใจมากมายเกี่ยวกับอวกาศ ก่อนอื่น เราจะพูดถึงจักรวาลของเราและจักรวาลอื่นๆ เกี่ยวกับเทห์ฟากฟ้า หลุมดำ และปรากฏการณ์ในส่วนลึกของอวกาศ

จำนวนทั้งสิ้นของทุกสิ่งที่มีอยู่ สสาร อนุภาคแต่ละอนุภาค และช่องว่างระหว่างอนุภาคเหล่านี้เรียกว่าจักรวาล ตามที่นักวิทยาศาสตร์และนักโหราศาสตร์มีอายุประมาณ 14 พันล้านปี ขนาดของส่วนที่มองเห็นได้ของจักรวาลนั้นครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 14 พันล้านปีแสง และบางคนอ้างว่าจักรวาลขยายออกไปมากกว่า 90 พันล้านปีแสง เพื่อความสะดวกยิ่งขึ้น เป็นเรื่องปกติที่จะใช้ค่าพาร์เซกในการคำนวณระยะทางดังกล่าว หนึ่งพาร์เซกเท่ากับ 3.2616 ปีแสง กล่าวคือ พาร์เซกคือระยะทางที่รัศมีเฉลี่ยของวงโคจรของโลกมองด้วยมุมหนึ่งอาร์ควินาที

ด้วยตัวบ่งชี้เหล่านี้ คุณสามารถคำนวณระยะทางจักรวาลจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งได้ ตัวอย่างเช่น ระยะทางจากโลกของเราไปยังดวงจันทร์คือ 300,000 กม. หรือ 1 วินาทีแสง ดังนั้นระยะห่างจากดวงอาทิตย์จึงเพิ่มขึ้นเป็น 8.31 นาทีแสง

ตลอดประวัติศาสตร์ ผู้คนพยายามไขปริศนาที่เกี่ยวข้องกับอวกาศและจักรวาล ในบทความบนพอร์ทัลไซต์คุณสามารถเรียนรู้ได้ไม่เพียง แต่เกี่ยวกับจักรวาลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแนวทางทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ในการศึกษาอีกด้วย เนื้อหาทั้งหมดอยู่บนพื้นฐานของทฤษฎีและข้อเท็จจริงที่ทันสมัยที่สุด

ควรสังเกตว่าจักรวาลมีวัตถุต่าง ๆ จำนวนมากที่มนุษย์รู้จัก สิ่งที่เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางที่สุดคือดาวเคราะห์ ดวงดาว ดาวเทียม หลุมดำ ดาวเคราะห์น้อย และดาวหาง ในขณะนี้ ดาวเคราะห์ส่วนใหญ่เข้าใจกันดีอยู่แล้ว เนื่องจากเราอาศัยอยู่บนดาวเคราะห์ดวงใดดวงหนึ่ง ดาวเคราะห์บางดวงมีดาวเทียมของตัวเอง ดังนั้นโลกจึงมีดาวเทียมของตัวเอง - ดวงจันทร์ นอกจากโลกของเราแล้ว ยังมีอีก 8 ดวงที่โคจรรอบดวงอาทิตย์

ในอวกาศมีดวงดาวมากมาย แต่แต่ละดวงก็มีความแตกต่างกัน พวกเขามีอุณหภูมิ ขนาด และความสว่างที่แตกต่างกัน เนื่องจากดวงดาวทุกดวงมีความแตกต่างกัน จึงจำแนกได้ดังนี้

ดาวแคระขาว

ไจแอนต์;

ยักษ์ใหญ่;

ดาวนิวตรอน;

ควาซาร์;

พัลซาร์

สารที่หนาแน่นที่สุดที่เรารู้จักคือตะกั่ว ในดาวเคราะห์บางดวง ความหนาแน่นของสารในพวกมันอาจสูงกว่าความหนาแน่นของตะกั่วหลายพันเท่า ซึ่งทำให้เกิดคำถามมากมายสำหรับนักวิทยาศาสตร์

ดาวเคราะห์ทุกดวงหมุนรอบดวงอาทิตย์ แต่ก็ไม่ได้หยุดนิ่งเช่นกัน ดวงดาวสามารถรวมตัวกันเป็นกระจุก ซึ่งในทางกลับกันก็หมุนรอบศูนย์กลางที่เรายังไม่รู้จัก กระจุกเหล่านี้เรียกว่ากาแลคซี กาแล็กซีของเราเรียกว่าทางช้างเผือก การศึกษาทั้งหมดที่ดำเนินการจนถึงขณะนี้บ่งชี้ว่าสสารส่วนใหญ่ที่กาแลคซีสร้างขึ้นนั้นจนถึงขณะนี้มนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ ด้วยเหตุนี้จึงถูกเรียกว่าสสารมืด

ศูนย์กลางของกาแลคซีถือว่าน่าสนใจที่สุด นักดาราศาสตร์บางคนเชื่อว่าใจกลางกาแลคซีที่เป็นไปได้คือหลุมดำ นี่เป็นปรากฏการณ์พิเศษที่เกิดขึ้นจากการวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ แต่สำหรับตอนนี้ทั้งหมดนี้เป็นเพียงทฤษฎีเท่านั้น การทำการทดลองหรือศึกษาปรากฏการณ์ดังกล่าวยังไม่สามารถทำได้

นอกเหนือจากกาแลคซีแล้ว จักรวาลยังมีเนบิวลา (เมฆระหว่างดาวที่ประกอบด้วยก๊าซ ฝุ่น และพลาสมา) การแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลที่แผ่ซ่านไปทั่วอวกาศของจักรวาล และวัตถุอื่นๆ อีกมากมายที่ไม่ค่อยมีใครรู้จักหรือแม้แต่ที่ไม่รู้จักโดยทั่วไปด้วยซ้ำ

การไหลเวียนของอีเทอร์ของจักรวาล

ความสมมาตรและความสมดุลของปรากฏการณ์ทางวัตถุเป็นหลักการสำคัญของการจัดโครงสร้างและการมีปฏิสัมพันธ์ในธรรมชาติ ยิ่งไปกว่านั้น ในทุกรูปแบบ: พลาสมาและสสารของดวงดาว โลกและอีเทอร์ที่ปล่อยออกมา สาระสำคัญทั้งหมดของปรากฏการณ์ดังกล่าวอยู่ที่ปฏิสัมพันธ์และการเปลี่ยนแปลงซึ่งส่วนใหญ่แสดงโดยอีเทอร์ที่มองไม่เห็น เรียกอีกอย่างว่ารังสีสะท้อน นี่คือรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลที่มีอุณหภูมิ 2.7 K มีความเห็นว่าอีเธอร์ที่สั่นนี้เป็นพื้นฐานพื้นฐานสำหรับทุกสิ่งที่เติมเต็มจักรวาล การกระจายตัวของอีเทอร์แบบแอนไอโซโทรปีสัมพันธ์กับทิศทางและความเข้มข้นของการเคลื่อนที่ในพื้นที่ต่าง ๆ ของพื้นที่ที่มองไม่เห็นและมองเห็นได้ ความยากในการศึกษาและวิจัยทั้งหมดเทียบได้กับความยากในการศึกษากระบวนการปั่นป่วนในก๊าซ พลาสมา และของเหลวของสสาร

เหตุใดนักวิทยาศาสตร์หลายคนจึงเชื่อว่าจักรวาลมีหลายมิติ

หลังจากทำการทดลองในห้องปฏิบัติการและในอวกาศแล้ว ข้อมูลก็ได้รับจากการสันนิษฐานว่าเราอาศัยอยู่ในจักรวาลซึ่งสามารถระบุตำแหน่งของวัตถุใด ๆ ได้ตามเวลาและพิกัดเชิงพื้นที่สามพิกัด ด้วยเหตุนี้ จึงเกิดข้อสันนิษฐานว่าจักรวาลมีสี่มิติ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์บางคนที่กำลังพัฒนาทฤษฎีอนุภาคมูลฐานและแรงโน้มถ่วงควอนตัม อาจสรุปได้ว่าการมีอยู่ของมิติจำนวนมากนั้นเป็นสิ่งจำเป็น แบบจำลองจักรวาลบางแบบไม่รวมมิติมากถึง 11 มิติ

ควรคำนึงว่าการดำรงอยู่ของจักรวาลหลายมิตินั้นเป็นไปได้ด้วยปรากฏการณ์พลังงานสูง - หลุมดำ, บิ๊กแบง, การระเบิด อย่างน้อยนี่ก็เป็นหนึ่งในแนวคิดของนักจักรวาลวิทยาชั้นนำ

แบบจำลองจักรวาลที่กำลังขยายตัวนั้นมีพื้นฐานมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป เสนอให้อธิบายโครงสร้างเรดชิฟต์อย่างเพียงพอ การขยายตัวเริ่มขึ้นในเวลาเดียวกับบิ๊กแบง สภาพของมันแสดงให้เห็นได้จากพื้นผิวของลูกบอลยางที่พองตัว ซึ่งมีจุดซึ่งเป็นวัตถุนอกกาแลคซีปรากฏอยู่ เมื่อลูกบอลพองลม จุดทั้งหมดจะเคลื่อนออกจากกันโดยไม่คำนึงถึงตำแหน่ง ตามทฤษฎีแล้ว จักรวาลสามารถขยายตัวได้อย่างไม่มีกำหนดหรือหดตัวก็ได้

ความไม่สมดุลแบริออนของจักรวาล

การเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของจำนวนอนุภาคมูลฐานเหนือจำนวนปฏิภาคทั้งหมดที่พบในจักรวาลเรียกว่าแบริออนอสมมาตร แบริออน ได้แก่ นิวตรอน โปรตอน และอนุภาคมูลฐานอายุสั้นอื่นๆ ความไม่สมส่วนนี้เกิดขึ้นในยุคแห่งการทำลายล้าง คือสามวินาทีหลังจากบิ๊กแบง เมื่อถึงจุดนี้ จำนวนของแบริออนและแอนตีแบริออนก็สอดคล้องกัน ในระหว่างการทำลายล้างมวลของปฏิภาคและอนุภาคมูลฐาน ส่วนใหญ่จะรวมกันเป็นคู่และหายไป จึงทำให้เกิดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

Age of the Universe บนเว็บไซต์พอร์ทัล

นักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่เชื่อว่าจักรวาลของเรามีอายุประมาณ 16 พันล้านปี ตามการประมาณการ อายุขั้นต่ำอาจเป็น 12-15 พันล้านปี ค่าต่ำสุดถูกผลักไสโดยดาวที่เก่าแก่ที่สุดในกาแล็กซีของเรา อายุที่แท้จริงของมันสามารถกำหนดได้โดยใช้กฎของฮับเบิลเท่านั้น แต่อายุที่แท้จริงไม่ได้หมายความว่าแม่นยำ

ขอบฟ้าการมองเห็น

ทรงกลมที่มีรัศมีเท่ากับระยะทางที่แสงเดินทางตลอดการดำรงอยู่ของเอกภพเรียกว่าขอบฟ้าที่มองเห็นได้ การมีอยู่ของขอบฟ้าเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการขยายตัวและการหดตัวของจักรวาล ตามแบบจำลองทางจักรวาลวิทยาของฟรีดแมน จักรวาลเริ่มขยายตัวจากระยะเอกพจน์เมื่อประมาณ 15-20 พันล้านปีก่อน ตลอดเวลา แสงเดินทางเป็นระยะทางที่เหลืออยู่ในจักรวาลที่กำลังขยายตัว ซึ่งก็คือ 109 ปีแสง ด้วยเหตุนี้ ผู้สังเกตการณ์แต่ละคน ณ เวลา t0 หลังจากเริ่มกระบวนการขยายตัวจึงสามารถสังเกตได้เพียงส่วนเล็กๆ เท่านั้น ซึ่งถูกจำกัดด้วยทรงกลมซึ่งในขณะนั้นจะมีรัศมี I ร่างกายและวัตถุเหล่านั้นซึ่งอยู่นอกขอบเขตนี้ในขณะนี้คือ โดยหลักการแล้วไม่สามารถสังเกตได้ แสงที่สะท้อนจากพวกเขาไม่มีเวลาไปถึงผู้สังเกต สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้แม้ว่าแสงจะออกมาเมื่อกระบวนการขยายเริ่มต้นขึ้นก็ตาม

เนื่องจากการดูดกลืนและการกระเจิงในเอกภพยุคแรกๆ เนื่องจากมีความหนาแน่นสูง โฟตอนจึงไม่สามารถแพร่กระจายในทิศทางอิสระได้ ดังนั้นผู้สังเกตจึงสามารถตรวจจับได้เฉพาะรังสีที่ปรากฏในยุคจักรวาลที่โปร่งใสต่อการแผ่รังสีเท่านั้น ยุคนี้พิจารณาจากเวลา t»300,000 ปี ความหนาแน่นของสาร r»10-20 g/cm3 และโมเมนต์การรวมตัวของไฮโดรเจนอีกครั้ง จากที่กล่าวมาทั้งหมด ยิ่งแหล่งกำเนิดอยู่ใกล้กาแลคซีมากเท่าใด ค่าเรดชิฟต์ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

บิ๊กแบง

ช่วงเวลาที่จักรวาลเริ่มต้นเรียกว่าบิ๊กแบง แนวคิดนี้มีพื้นฐานมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าในตอนแรกมีจุดหนึ่ง (จุดเอกฐาน) ซึ่งมีพลังงานและสสารทั้งหมดอยู่ พื้นฐานของลักษณะนี้ถือเป็นความหนาแน่นของสสารสูง เกิดอะไรขึ้นก่อนเอกภาวะนี้ไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด

ไม่มีข้อมูลที่แน่นอนเกี่ยวกับเหตุการณ์และสภาวะที่เกิดขึ้นในเวลา 5*10-44 วินาที (ช่วงเวลาแห่งการสิ้นสุดของควอนตัมครั้งที่ 1) ในแง่กายภาพในยุคนั้น คงได้แต่สรุปได้ว่าอุณหภูมิจะอยู่ที่ประมาณ 1.3 * 1,032 องศา โดยมีความหนาแน่นของสสารประมาณ 1,096 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ค่าเหล่านี้เป็นข้อจำกัดสำหรับการประยุกต์ใช้แนวคิดที่มีอยู่ ปรากฏขึ้นเนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างค่าคงที่แรงโน้มถ่วง ความเร็วแสง ค่าคงที่ของ Boltzmann และ Planck และถูกเรียกว่า "ค่าคงที่ของพลังค์"

เหตุการณ์เหล่านั้นที่เกี่ยวข้องกับเวลา 5*10-44 ถึง 10-36 วินาที สะท้อนถึงแบบจำลองของ "จักรวาลที่ขยายตัว" โมเมนต์ 10-36 วินาที เรียกว่าโมเดล “จักรวาลร้อนแรง”

ในช่วงเวลาตั้งแต่ 1-3 ถึง 100-120 วินาที นิวเคลียสของฮีเลียมและนิวเคลียสจำนวนเล็กน้อยขององค์ประกอบทางเคมีเบาอื่น ๆ ถูกสร้างขึ้น ตั้งแต่บัดนี้เป็นต้นไป อัตราส่วนเริ่มเกิดขึ้นในก๊าซ: ไฮโดรเจน 78% ฮีเลียม 22% ก่อนหนึ่งล้านปีก่อน อุณหภูมิในจักรวาลเริ่มลดลงเหลือ 3,000-45,000 เคลวิน และยุคแห่งการรวมตัวกันใหม่ก็เริ่มต้นขึ้น ก่อนหน้านี้อิเล็กตรอนอิสระเริ่มรวมตัวกับโปรตอนแสงและนิวเคลียสของอะตอม อะตอมของฮีเลียมและไฮโดรเจนและอะตอมลิเธียมจำนวนเล็กน้อยเริ่มปรากฏขึ้น สารกลายเป็นโปร่งใส และการแผ่รังสีซึ่งยังคงสังเกตเห็นอยู่ทุกวันนี้ก็ถูกตัดการเชื่อมต่อจากมัน

อีกพันล้านปีข้างหน้าของการดำรงอยู่ของจักรวาลถูกทำเครื่องหมายด้วยอุณหภูมิที่ลดลงจาก 3,000-45,000 K เป็น 300 K นักวิทยาศาสตร์เรียกช่วงเวลานี้ของจักรวาลว่า "ยุคมืด" เนื่องจากยังไม่มีแหล่งกำเนิดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ปรากฏขึ้น. ในช่วงเวลาเดียวกัน ความหลากหลายของส่วนผสมของก๊าซตั้งต้นจะมีความหนาแน่นมากขึ้นเนื่องจากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วง เมื่อจำลองกระบวนการเหล่านี้บนคอมพิวเตอร์ นักดาราศาสตร์พบว่าสิ่งนี้นำไปสู่การปรากฏของดาวฤกษ์ขนาดยักษ์ที่เกินกว่ามวลดวงอาทิตย์หลายล้านครั้งอย่างไม่อาจย้อนกลับได้ เนื่องจากพวกมันมีมวลมาก ดาวเหล่านี้จึงร้อนจนมีอุณหภูมิสูงอย่างไม่น่าเชื่อ และวิวัฒนาการมาในช่วงหลายสิบล้านปี หลังจากนั้นพวกมันก็ระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา เมื่อได้รับความร้อนที่อุณหภูมิสูง พื้นผิวของดาวฤกษ์ดังกล่าวจะก่อให้เกิดกระแสรังสีอัลตราไวโอเลตที่รุนแรง ด้วยเหตุนี้ ช่วงเวลาแห่งการรวมตัวกันใหม่จึงเริ่มต้นขึ้น พลาสมาที่ก่อตัวขึ้นจากปรากฏการณ์ดังกล่าวเริ่มกระจายรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างรุนแรงในช่วงคลื่นสั้นสเปกตรัม ในแง่หนึ่ง จักรวาลเริ่มพุ่งเข้าสู่หมอกหนาทึบ

ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่เหล่านี้กลายเป็นแหล่งกำเนิดองค์ประกอบทางเคมีแห่งแรกในจักรวาลที่หนักกว่าลิเธียมมาก วัตถุอวกาศรุ่นที่ 2 เริ่มก่อตัวขึ้นซึ่งมีนิวเคลียสของอะตอมเหล่านี้อยู่ ดาวเหล่านี้เริ่มถูกสร้างขึ้นจากส่วนผสมของอะตอมหนัก การรวมตัวกันอีกครั้งของอะตอมส่วนใหญ่ของก๊าซระหว่างกาแลคซีและระหว่างดวงดาวเกิดขึ้นซึ่งในทางกลับกันนำไปสู่ความโปร่งใสใหม่ของพื้นที่สำหรับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า จักรวาลกลายเป็นสิ่งที่เราสังเกตได้ในตอนนี้

โครงสร้างที่สังเกตได้ของจักรวาลบนพอร์ทัลเว็บไซต์

ส่วนที่สังเกตได้นั้นไม่เหมือนกันเชิงพื้นที่ กระจุกกาแลคซีและกาแลคซีแต่ละแห่งส่วนใหญ่ก่อตัวเป็นโครงสร้างเซลล์หรือรวงผึ้ง พวกมันสร้างผนังเซลล์ที่มีความหนาสองสามเมกะพาร์เซก เซลล์เหล่านี้เรียกว่า "ช่องว่าง" มีลักษณะขนาดใหญ่หลายสิบเมกะพาร์เซกและในขณะเดียวกันก็ไม่มีสารที่มีรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ความว่างเปล่าคิดเป็นประมาณ 50% ของปริมาตรทั้งหมดของจักรวาล

คุณรู้หรือไม่ว่าจักรวาลที่เราสังเกตนั้นมีขอบเขตค่อนข้างแน่นอน เราคุ้นเคยกับการเชื่อมโยงจักรวาลกับบางสิ่งที่ไม่มีที่สิ้นสุดและไม่สามารถเข้าใจได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อถามวิทยาศาสตร์สมัยใหม่เกี่ยวกับ "ความไม่มีที่สิ้นสุด" ของจักรวาล ก็ให้คำตอบที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงสำหรับคำถามที่ "ชัดเจน" เช่นนั้น

ตามแนวคิดสมัยใหม่ ขนาดของจักรวาลที่สังเกตได้คือประมาณ 45.7 พันล้านปีแสง (หรือ 14.6 กิกะพาร์เซก) แต่ตัวเลขเหล่านี้หมายถึงอะไร?

คำถามแรกที่ผุดขึ้นมาในใจของคนธรรมดาก็คือจักรวาลจะไม่ไม่มีที่สิ้นสุดได้อย่างไร? ดูเหมือนจะเถียงไม่ได้ว่าภาชนะของสิ่งที่มีอยู่รอบตัวเราไม่ควรมีขอบเขต หากมีขอบเขตเหล่านี้อยู่ จริงๆ แล้วขอบเขตเหล่านี้คืออะไร?

สมมติว่านักบินอวกาศบางคนไปถึงขอบเขตของจักรวาล เขาจะเห็นอะไรตรงหน้าเขา? ผนังทึบเหรอ? แผงกั้นไฟ? และอะไรอยู่เบื้องหลัง - ความว่างเปล่า? จักรวาลอื่นเหรอ? แต่ความว่างเปล่าหรือจักรวาลอื่นสามารถหมายความว่าเราอยู่บนขอบเขตของจักรวาลได้หรือไม่? ท้ายที่สุดแล้วนี่ไม่ได้หมายความว่าไม่มี "ไม่มีอะไร" อยู่ที่นั่น ความว่างเปล่าและจักรวาลอื่นก็เป็น "บางสิ่งบางอย่าง" เช่นกัน แต่จักรวาลคือสิ่งที่ประกอบด้วย "บางสิ่ง" ทุกสิ่งอย่างแน่นอน

เรามาถึงความขัดแย้งโดยสิ้นเชิง ปรากฎว่าขอบเขตของจักรวาลต้องซ่อนสิ่งที่ไม่ควรมีอยู่จากเรา หรือขอบเขตของจักรวาลควรกั้น "ทุกสิ่ง" จาก "บางสิ่ง" แต่ "บางสิ่ง" นี้ควรเป็นส่วนหนึ่งของ "ทุกสิ่ง" ด้วย โดยทั่วไปแล้วความไร้สาระที่สมบูรณ์ แล้วนักวิทยาศาสตร์จะประกาศขนาด มวล และอายุที่จำกัดของจักรวาลของเราได้อย่างไร? ค่าเหล่านี้ถึงแม้จะมีขนาดใหญ่เกินจินตนาการ แต่ก็ยังมีขอบเขตจำกัด วิทยาศาสตร์โต้แย้งกับสิ่งที่ชัดเจนหรือไม่? เพื่อทำความเข้าใจสิ่งนี้ ก่อนอื่นเรามาติดตามกันก่อนว่าผู้คนเข้าใจจักรวาลสมัยใหม่ของเราได้อย่างไร

การขยายขอบเขต

ตั้งแต่สมัยโบราณ ผู้คนต่างสนใจว่าโลกรอบตัวพวกเขาเป็นอย่างไร ไม่จำเป็นต้องยกตัวอย่างเสาหลักทั้งสามและความพยายามอื่นๆ ของคนโบราณในการอธิบายจักรวาล ตามกฎแล้ว ในท้ายที่สุดแล้ว ทุกอย่างก็ลงเอยด้วยความจริงที่ว่าพื้นฐานของทุกสิ่งคือพื้นผิวโลก แม้ในสมัยโบราณและยุคกลาง เมื่อนักดาราศาสตร์มีความรู้อย่างกว้างขวางเกี่ยวกับกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ตามแนวทรงกลมท้องฟ้าที่ "คงที่" โลกยังคงเป็นศูนย์กลางของจักรวาล

โดยธรรมชาติแล้วแม้แต่ในสมัยกรีกโบราณก็ยังมีคนที่เชื่อว่าโลกหมุนรอบดวงอาทิตย์ มีผู้ที่พูดถึงโลกมากมายและความไม่มีที่สิ้นสุดของจักรวาล แต่การให้เหตุผลที่สร้างสรรค์สำหรับทฤษฎีเหล่านี้เกิดขึ้นเฉพาะในช่วงเปลี่ยนผ่านของการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น

ในศตวรรษที่ 16 นักดาราศาสตร์ชาวโปแลนด์ นิโคเลาส์ โคเปอร์นิคัส ได้สร้างความก้าวหน้าครั้งใหญ่ครั้งแรกในด้านความรู้เกี่ยวกับจักรวาล เขาพิสูจน์อย่างแน่วแน่ว่าโลกเป็นเพียงดาวเคราะห์ดวงเดียวที่หมุนรอบดวงอาทิตย์ ระบบดังกล่าวทำให้คำอธิบายการเคลื่อนที่ที่ซับซ้อนและสลับซับซ้อนของดาวเคราะห์ในทรงกลมท้องฟ้าง่ายขึ้นอย่างมาก ในกรณีของโลกที่อยู่นิ่ง นักดาราศาสตร์จะต้องคิดทฤษฎีอันชาญฉลาดทุกประเภทขึ้นมาเพื่ออธิบายพฤติกรรมของดาวเคราะห์เหล่านี้ ในทางกลับกัน หากโลกได้รับการยอมรับว่ามีการเคลื่อนไหว คำอธิบายสำหรับการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อนเช่นนั้นก็จะเกิดขึ้นตามธรรมชาติ ดังนั้น กระบวนทัศน์ใหม่ที่เรียกว่า "เฮลิโอเซนทริสม์" จึงเข้ามามีบทบาทในทางดาราศาสตร์

พระอาทิตย์หลายดวง

อย่างไรก็ตาม แม้หลังจากนี้ นักดาราศาสตร์ยังคงจำกัดจักรวาลให้อยู่ใน “ทรงกลมของดวงดาวที่อยู่กับที่” จนถึงศตวรรษที่ 19 พวกเขาไม่สามารถประมาณระยะทางไปยังดวงดาวได้ เป็นเวลาหลายศตวรรษแล้วที่นักดาราศาสตร์พยายามไม่ตรวจจับการเบี่ยงเบนในตำแหน่งของดาวฤกษ์ที่สัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของวงโคจรของโลก (พารัลแลกซ์รายปี) เครื่องมือในสมัยนั้นไม่อนุญาตให้มีการวัดที่แม่นยำเช่นนี้

ในที่สุด ในปี ค.ศ. 1837 นักดาราศาสตร์ชาวรัสเซีย-เยอรมัน วาซิลี สทรูเว ได้ตรวจวัดพารัลแลกซ์ นี่เป็นก้าวใหม่ในการทำความเข้าใจขนาดของพื้นที่ ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์สามารถพูดได้อย่างปลอดภัยว่าดวงดาวมีความคล้ายคลึงกับดวงอาทิตย์มาก และผู้ส่องสว่างของเราไม่ได้เป็นศูนย์กลางของทุกสิ่งอีกต่อไป แต่เป็น "ถิ่นที่อยู่" ที่เท่าเทียมกันของกระจุกดาวอันไม่มีที่สิ้นสุด

นักดาราศาสตร์เข้าใกล้ความเข้าใจขนาดของจักรวาลมากยิ่งขึ้น เพราะระยะทางจากดวงดาวกลายเป็นเรื่องมหึมาอย่างแท้จริง แม้แต่ขนาดของวงโคจรของดาวเคราะห์ก็ดูไม่มีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบ ต่อไป จำเป็นต้องเข้าใจว่าดวงดาวกระจุกตัวอยู่ในนั้นอย่างไร

ทางช้างเผือกมากมาย

นักปรัชญาชื่อดัง อิมมานูเอล คานท์ คาดการณ์ถึงรากฐานของความเข้าใจสมัยใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาลย้อนกลับไปในปี 1755 เขาตั้งสมมติฐานว่าทางช้างเผือกเป็นกระจุกดาวหมุนรอบขนาดใหญ่ ในทางกลับกัน เนบิวลาจำนวนมากที่สังเกตพบก็มี "ทางช้างเผือก" ซึ่งอยู่ไกลออกไปมากกว่า - กาแลคซี อย่างไรก็ตาม จนถึงศตวรรษที่ 20 นักดาราศาสตร์ยืนยันว่าเนบิวลาทั้งหมดเป็นแหล่งกำเนิดดาวและเป็นส่วนหนึ่งของทางช้างเผือก

สถานการณ์เปลี่ยนไปเมื่อนักดาราศาสตร์เรียนรู้ที่จะวัดระยะทางระหว่างกาแลคซีโดยใช้ ความส่องสว่างสัมบูรณ์ของดาวฤกษ์ประเภทนี้ขึ้นอยู่กับระยะเวลาของความแปรปรวนอย่างเคร่งครัด เมื่อเปรียบเทียบความส่องสว่างสัมบูรณ์กับความสว่างที่มองเห็น จึงสามารถกำหนดระยะห่างจากความสว่างเหล่านั้นได้อย่างแม่นยำสูง วิธีการนี้ได้รับการพัฒนาในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 โดย Einar Hertzschrung และ Harlow Scelpi ต้องขอบคุณเขานักดาราศาสตร์โซเวียต Ernst Epic ในปี 1922 ได้กำหนดระยะทางถึงแอนโดรเมดาซึ่งกลายเป็นลำดับความสำคัญที่ใหญ่กว่าขนาดของทางช้างเผือก

Edwin Hubble สานต่อความคิดริเริ่มของ Epic ด้วยการวัดความสว่างของเซเฟอิดส์ในกาแลคซีอื่น เขาได้วัดระยะทางของพวกมันและเปรียบเทียบกับการเคลื่อนไปทางสีแดงในสเปกตรัมของพวกมัน ดัง​นั้น ใน​ปี 1929 พระองค์​ทรง​พัฒนา​กฎหมาย​ที่​โด่งดัง​ขึ้น. งานของเขาพิสูจน์หักล้างมุมมองที่ว่าทางช้างเผือกเป็นขอบจักรวาลอย่างแน่นอน ตอนนี้มันเป็นหนึ่งในกาแล็กซีหลายแห่งที่เคยถูกมองว่าเป็นส่วนหนึ่งของกาแล็กซีนี้ สมมติฐานของคานท์ได้รับการยืนยันเกือบสองศตวรรษหลังจากการพัฒนา

ต่อจากนั้น การเชื่อมต่อที่ค้นพบโดยฮับเบิลระหว่างระยะห่างของกาแลคซีจากผู้สังเกตการณ์เทียบกับความเร็วของการเคลื่อนออกจากเขา ทำให้สามารถวาดภาพโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาลได้อย่างสมบูรณ์ ปรากฎว่ากาแลคซีเป็นเพียงส่วนเล็กๆ เท่านั้น พวกมันเชื่อมต่อกันเป็นกระจุก กระจุกเป็นกระจุกยิ่งยวด ในทางกลับกัน กระจุกดาราจักรก่อตัวเป็นโครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดในเอกภพ ทั้งเส้นใยและผนัง โครงสร้างเหล่านี้ซึ่งอยู่ติดกับซุปเปอร์โมฆะขนาดใหญ่ () ประกอบขึ้นเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาลที่เรารู้จักในปัจจุบัน

ปรากฏเป็นอนันต์

จากที่กล่าวไว้ข้างต้นว่าในเวลาเพียงไม่กี่ศตวรรษ วิทยาศาสตร์ได้ค่อยๆ กระพือปีกจาก geocentrism ไปสู่ความเข้าใจสมัยใหม่เกี่ยวกับจักรวาล อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้ตอบว่าทำไมเราถึงจำกัดจักรวาลในปัจจุบัน ท้ายที่สุด จนถึงตอนนี้ เรากำลังพูดถึงแค่ขนาดของอวกาศเท่านั้น และไม่เกี่ยวกับธรรมชาติของมันเลย

คนแรกที่ตัดสินใจพิสูจน์ความไม่มีที่สิ้นสุดของจักรวาลคือไอแซกนิวตัน เมื่อค้นพบกฎแรงโน้มถ่วงสากล เขาเชื่อว่าหากอวกาศมีจำกัด ร่างกายทั้งหมดของมันจะรวมเป็นหนึ่งเดียวไม่ช้าก็เร็ว ต่อหน้าเขาถ้าใครแสดงความคิดเกี่ยวกับความไม่มีที่สิ้นสุดของจักรวาลก็เป็นเพียงในสายปรัชญาเท่านั้น โดยไม่มีพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ใดๆ ตัวอย่างนี้คือจิออร์ดาโน บรูโน อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับคานท์ เขานำหน้าวิทยาศาสตร์มาหลายศตวรรษ เขาเป็นคนแรกที่ประกาศว่าดวงดาวเป็นดวงอาทิตย์ที่อยู่ห่างไกล และดาวเคราะห์ก็โคจรรอบพวกมันด้วย

ดูเหมือนว่าข้อเท็จจริงของความไม่มีที่สิ้นสุดนั้นค่อนข้างสมเหตุสมผลและชัดเจน แต่จุดเปลี่ยนของวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ 20 สั่นคลอน "ความจริง" นี้

จักรวาลนิ่ง

ก้าวแรกที่สำคัญสู่การพัฒนาแบบจำลองจักรวาลยุคใหม่คืออัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักฟิสิกส์ชื่อดังได้แนะนำแบบจำลองจักรวาลนิ่งของเขาในปี 1917 แบบจำลองนี้มีพื้นฐานมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งเขาได้พัฒนาขึ้นเมื่อปีที่แล้ว ตามแบบจำลองของเขา จักรวาลนั้นไม่มีที่สิ้นสุดในด้านเวลาและมีขอบเขตจำกัดในอวกาศ แต่ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ตามที่นิวตันกล่าวไว้ จักรวาลที่มีขนาดจำกัดจะต้องพังทลายลง ในการทำเช่นนี้ ไอน์สไตน์ได้แนะนำค่าคงที่ทางจักรวาลวิทยาซึ่งชดเชยแรงดึงดูดแรงโน้มถ่วงของวัตถุที่อยู่ห่างไกล

ไม่ว่ามันจะฟังดูขัดแย้งแค่ไหน ไอน์สไตน์ก็ไม่ได้จำกัดความจำกัดขอบเขตของจักรวาล ในความเห็นของเขา จักรวาลเป็นเปลือกปิดของไฮเปอร์สเฟียร์ การเปรียบเทียบคือพื้นผิวของทรงกลมสามมิติธรรมดา เช่น ลูกโลกหรือโลก ไม่ว่านักเดินทางจะเดินทางไปทั่วโลกมากแค่ไหน เขาก็ไม่มีวันไปถึงขอบโลก อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าโลกไม่มีที่สิ้นสุด นักเดินทางจะกลับไปยังสถานที่ที่เขาเริ่มต้นการเดินทาง

บนพื้นผิวไฮเปอร์สเฟียร์

ในทำนองเดียวกัน ผู้พเนจรในอวกาศซึ่งเดินทางผ่านจักรวาลของไอน์สไตน์บนยานอวกาศ สามารถกลับมายังโลกได้ เฉพาะครั้งนี้ผู้พเนจรจะไม่เคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวสองมิติของทรงกลม แต่ไปตามพื้นผิวสามมิติของไฮเปอร์สเฟียร์ ซึ่งหมายความว่าจักรวาลมีปริมาตรที่จำกัด ดังนั้นจึงมีจำนวนดาวและมวลที่จำกัด อย่างไรก็ตาม จักรวาลไม่มีขอบเขตหรือศูนย์กลางใดๆ

ไอน์สไตน์ได้ข้อสรุปเหล่านี้โดยการเชื่อมโยงอวกาศ เวลา และแรงโน้มถ่วงเข้าด้วยกันในทฤษฎีอันโด่งดังของเขา ก่อนหน้าเขา แนวคิดเหล่านี้ถือว่าแยกจากกัน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพื้นที่ของจักรวาลจึงเป็นแบบยุคลิดล้วนๆ ไอน์สไตน์พิสูจน์ว่าแรงโน้มถ่วงนั้นเป็นความโค้งของกาล-อวกาศ สิ่งนี้ได้เปลี่ยนแปลงแนวคิดในยุคเริ่มแรกเกี่ยวกับธรรมชาติของจักรวาลไปอย่างสิ้นเชิง โดยอาศัยกลศาสตร์นิวตันคลาสสิกและเรขาคณิตแบบยุคลิด

จักรวาลที่กำลังขยายตัว

แม้แต่ผู้ค้นพบ "จักรวาลใหม่" เองก็ไม่ใช่คนแปลกหน้าสำหรับการหลงผิด แม้ว่าไอน์สไตน์จะจำกัดจักรวาลในอวกาศ แต่เขาก็ยังคงคิดว่ามันคงที่ ตามแบบจำลองของเขา จักรวาลเป็นและคงอยู่ชั่วนิรันดร์ และขนาดของมันยังคงเท่าเดิมเสมอ ในปี 1922 อเล็กซานเดอร์ ฟรีดแมน นักฟิสิกส์ชาวโซเวียตได้ขยายแบบจำลองนี้อย่างมีนัยสำคัญ ตามการคำนวณของเขา จักรวาลไม่คงที่เลย มันสามารถขยายหรือหดตัวเมื่อเวลาผ่านไป เป็นที่น่าสังเกตว่าฟรีดแมนมาถึงแบบจำลองดังกล่าวโดยใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพเดียวกัน เขาสามารถนำทฤษฎีนี้ไปใช้ได้อย่างถูกต้องมากขึ้น โดยข้ามค่าคงที่ทางจักรวาลวิทยาไป

อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ไม่ยอมรับ "การแก้ไข" นี้ในทันที โมเดลใหม่นี้ได้รับความช่วยเหลือจากการค้นพบฮับเบิลที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ การถดถอยของกาแลคซีพิสูจน์ให้เห็นถึงการขยายตัวของจักรวาลอย่างไม่ต้องสงสัย ไอน์สไตน์จึงต้องยอมรับความผิดพลาดของเขา ตอนนี้จักรวาลมีอายุที่แน่นอนซึ่งขึ้นอยู่กับค่าคงที่ของฮับเบิลอย่างเคร่งครัดซึ่งเป็นตัวกำหนดอัตราการขยายตัวของมัน

การพัฒนาจักรวาลวิทยาเพิ่มเติม

ขณะที่นักวิทยาศาสตร์พยายามตอบคำถามนี้ องค์ประกอบสำคัญอื่นๆ มากมายของจักรวาลก็ถูกค้นพบ และมีการพัฒนาแบบจำลองต่างๆ มากมาย ดังนั้นในปี 1948 George Gamow จึงได้เสนอสมมติฐาน "จักรวาลร้อน" ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นทฤษฎีบิ๊กแบง การค้นพบในปี 2508 ยืนยันความสงสัยของเขา ตอนนี้นักดาราศาสตร์สามารถสังเกตแสงที่มาจากช่วงเวลาที่จักรวาลโปร่งใสได้

สสารมืดซึ่งทำนายโดยฟริตซ์ ซวิคกี้ในปี พ.ศ. 2475 ได้รับการยืนยันในปี พ.ศ. 2518 สสารมืดอธิบายการมีอยู่จริงของกาแลคซี กระจุกกาแลคซี และโครงสร้างจักรวาลโดยรวม นี่คือวิธีที่นักวิทยาศาสตร์เรียนรู้ว่ามวลส่วนใหญ่ของจักรวาลนั้นมองไม่เห็นเลย

ในที่สุด ในปี 1998 ระหว่างการศึกษาระยะทางถึง พบว่าจักรวาลกำลังขยายตัวในอัตราเร่ง จุดเปลี่ยนล่าสุดทางวิทยาศาสตร์นี้ให้กำเนิดความเข้าใจสมัยใหม่เกี่ยวกับธรรมชาติของจักรวาล ค่าสัมประสิทธิ์จักรวาลวิทยาที่ไอน์สไตน์แนะนำและข้องแวะโดยฟรีดแมน กลับพบตำแหน่งในแบบจำลองของจักรวาลอีกครั้ง การมีอยู่ของสัมประสิทธิ์จักรวาลวิทยา (ค่าคงที่จักรวาลวิทยา) อธิบายการขยายตัวแบบเร่งของมัน เพื่ออธิบายการมีอยู่ของค่าคงที่ทางจักรวาลวิทยา จึงได้นำแนวคิดเกี่ยวกับสนามสมมุติที่มีมวลส่วนใหญ่ของจักรวาลมาใช้

ความเข้าใจสมัยใหม่เกี่ยวกับขนาดของจักรวาลที่สังเกตได้

แบบจำลองจักรวาลสมัยใหม่เรียกอีกอย่างว่าแบบจำลอง ΛCDM ตัวอักษร "Λ" หมายถึงการมีค่าคงที่ทางจักรวาลวิทยา ซึ่งอธิบายการขยายตัวด้วยความเร่งของจักรวาล "CDM" หมายความว่าจักรวาลเต็มไปด้วยสสารมืดเย็น การศึกษาล่าสุดระบุว่าค่าคงที่ของฮับเบิลอยู่ที่ประมาณ 71 (กม./วินาที)/Mpc ซึ่งสอดคล้องกับอายุของจักรวาล 13.75 พันล้านปี เมื่อทราบอายุของจักรวาล เราก็สามารถประมาณขนาดของบริเวณที่สังเกตได้

ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ ข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุใดๆ ไม่สามารถไปถึงผู้สังเกตได้ด้วยความเร็วที่มากกว่าความเร็วแสง (299,792,458 m/s) ปรากฎว่าผู้สังเกตการณ์ไม่เพียงมองเห็นวัตถุเท่านั้น แต่ยังเห็นอดีตอีกด้วย ยิ่งวัตถุอยู่ห่างจากเขามากเท่าไร เขาก็ยิ่งมองอดีตที่ห่างไกลออกไปมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เมื่อมองดูดวงจันทร์ เราจะเห็นว่าเมื่อหนึ่งวินาทีที่แล้วเล็กน้อย ดวงอาทิตย์ - มากกว่าแปดนาทีที่แล้ว ดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุด - หลายปี กาแล็กซี - ล้านปีก่อน เป็นต้น ในแบบจำลองคงที่ของไอน์สไตน์ จักรวาลไม่มีการจำกัดอายุ ซึ่งหมายความว่าพื้นที่ที่สังเกตได้นั้นไม่ได้ถูกจำกัดด้วยสิ่งใดๆ เช่นกัน ผู้สังเกตการณ์ซึ่งติดอาวุธด้วยเครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่ซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ จะสังเกตวัตถุโบราณที่อยู่ห่างไกลมากขึ้นเรื่อยๆ

เรามีภาพที่แตกต่างจากแบบจำลองสมัยใหม่ของจักรวาล ตามนั้น จักรวาลมีอายุ ดังนั้นจึงมีข้อจำกัดในการสังเกต กล่าวคือ นับตั้งแต่กำเนิดจักรวาล ไม่มีโฟตอนใดที่สามารถเดินทางได้ไกลเกินกว่า 13.75 พันล้านปีแสง ปรากฎว่าเราสามารถพูดได้ว่าจักรวาลที่สังเกตได้นั้นถูกจำกัดจากผู้สังเกตการณ์ให้เหลือเพียงบริเวณทรงกลมที่มีรัศมี 13.75 พันล้านปีแสง อย่างไรก็ตาม นี่ไม่เป็นความจริงทั้งหมด เราไม่ควรลืมเกี่ยวกับการขยายตัวของอวกาศของจักรวาล เมื่อโฟตอนไปถึงผู้สังเกตการณ์ วัตถุที่ปล่อยออกมาจะอยู่ห่างจากเราออกไป 45.7 พันล้านปีแสง ปี. ขนาดนี้คือขอบฟ้าของอนุภาค มันเป็นขอบเขตของจักรวาลที่สังเกตได้

เหนือขอบฟ้า

ดังนั้นขนาดของเอกภพที่สังเกตได้จึงแบ่งออกเป็นสองประเภท ขนาดที่ปรากฏ เรียกอีกอย่างว่ารัศมีฮับเบิล (13.75 พันล้านปีแสง) และขนาดที่แท้จริงเรียกว่าขอบฟ้าอนุภาค (45.7 พันล้านปีแสง) สิ่งสำคัญคือขอบฟ้าทั้งสองนี้ไม่ได้แสดงถึงขนาดที่แท้จริงของจักรวาลเลย ประการแรก ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของผู้สังเกตการณ์ในอวกาศ ประการที่สอง พวกเขาเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ในกรณีของแบบจำลอง ΛCDM ขอบฟ้าอนุภาคจะขยายตัวด้วยความเร็วที่มากกว่าขอบฟ้าฮับเบิล วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ไม่ได้ตอบคำถามว่าแนวโน้มนี้จะเปลี่ยนแปลงไปในอนาคตหรือไม่ แต่ถ้าเราสมมุติว่าจักรวาลยังคงขยายตัวด้วยความเร่ง วัตถุทั้งหมดที่เราเห็นอยู่ตอนนี้ก็จะหายไปจาก "ขอบเขตการมองเห็น" ของเราไม่ช้าก็เร็ว

ในปัจจุบัน แสงที่อยู่ไกลที่สุดที่นักดาราศาสตร์สังเกตได้คือรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล เมื่อมองเข้าไป นักวิทยาศาสตร์มองเห็นจักรวาลเหมือนหลังจากบิ๊กแบง 380,000 ปี ในขณะนี้ จักรวาลเย็นลงพอที่จะสามารถปล่อยโฟตอนอิสระ ซึ่งตรวจพบได้ในปัจจุบันด้วยความช่วยเหลือของกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ในเวลานั้น ไม่มีดวงดาวหรือกาแล็กซีใดๆ ในเอกภพ มีเพียงเมฆไฮโดรเจน ฮีเลียม และองค์ประกอบอื่นๆ จำนวนเล็กน้อยที่ต่อเนื่องกัน จากความไม่เป็นเนื้อเดียวกันที่สังเกตได้ในเมฆนี้ กระจุกกาแลคซีก็จะก่อตัวขึ้นในภายหลัง ปรากฎว่าวัตถุเหล่านั้นที่จะถูกสร้างขึ้นจากความไม่เป็นเนื้อเดียวกันในการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลนั้นตั้งอยู่ใกล้กับขอบฟ้าของอนุภาคมากที่สุด

ขอบเขตที่แท้จริง

ไม่ว่าจักรวาลจะมีขอบเขตที่แท้จริงและสังเกตไม่ได้หรือไม่นั้นยังคงเป็นเรื่องการคาดเดาทางวิทยาศาสตร์เทียม ไม่ทางใดก็ทางหนึ่งทุกคนเห็นด้วยกับความไม่มีที่สิ้นสุดของจักรวาล แต่ตีความความไม่มีที่สิ้นสุดนี้ในรูปแบบที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง บางคนคิดว่าจักรวาลมีหลายมิติ โดยที่จักรวาลสามมิติ "ในท้องถิ่น" ของเราเป็นเพียงชั้นเดียวเท่านั้น บางคนบอกว่าจักรวาลนั้นเป็นเศษส่วน ซึ่งหมายความว่าจักรวาลในท้องถิ่นของเราอาจเป็นอนุภาคของอีกจักรวาลหนึ่ง เราไม่ควรลืมโมเดลต่างๆ ของ Multiverse ที่มีจักรวาลแบบปิด เปิด ขนาน และรูหนอน และยังมีเวอร์ชันต่างๆ มากมาย ซึ่งจำนวนนี้จำกัดด้วยจินตนาการของมนุษย์เท่านั้น

แต่ถ้าเราเปิดการใช้ความสมจริงแบบเย็นหรือเพียงแค่ถอยห่างจากสมมติฐานเหล่านี้ เราก็สามารถสรุปได้ว่าจักรวาลของเรานั้นเป็นภาชนะเนื้อเดียวกันที่ไม่มีที่สิ้นสุดของดวงดาวและกาแล็กซีทั้งหมด ยิ่งกว่านั้น ณ จุดใดก็ตามที่ห่างไกลออกไป ไม่ว่าจะเป็นจิกะพาร์เซกนับพันล้านจากเรา เงื่อนไขทั้งหมดก็จะเหมือนกันทุกประการ ณ จุดนี้ ขอบฟ้าของอนุภาคและทรงกลมฮับเบิลจะเหมือนกันทุกประการ โดยมีการแผ่รังสีที่สะท้อนเหมือนกันที่ขอบของพวกมัน จะมีดวงดาวและกาแล็กซีเดียวกันอยู่รอบๆ สิ่งที่น่าสนใจคือสิ่งนี้ไม่ได้ขัดแย้งกับการขยายตัวของจักรวาล ท้ายที่สุดแล้ว ไม่ใช่แค่จักรวาลที่กำลังขยายตัวเท่านั้น แต่ยังมีพื้นที่ของมันเองด้วย ความจริงที่ว่าในช่วงเวลาที่เกิดบิ๊กแบง จักรวาลเกิดขึ้นจากจุดหนึ่งเท่านั้น หมายความว่ามิติที่เล็กอย่างไร้ขอบเขต (แทบจะเป็นศูนย์) ซึ่งตอนนั้นกลายเป็นมิติที่ใหญ่เกินจินตนาการ ในอนาคต เราจะใช้สมมติฐานนี้อย่างแม่นยำเพื่อทำความเข้าใจขนาดของจักรวาลที่สังเกตได้อย่างชัดเจน

การแสดงภาพ

แหล่งข้อมูลหลายแห่งมีแบบจำลองภาพทุกประเภทที่ช่วยให้ผู้คนเข้าใจขนาดของจักรวาลได้ อย่างไรก็ตาม การตระหนักว่าจักรวาลนี้ใหญ่โตเพียงใดยังไม่เพียงพอ สิ่งสำคัญคือต้องจินตนาการว่าแนวความคิดเช่นขอบฟ้าฮับเบิลและขอบฟ้าอนุภาคปรากฏออกมาอย่างไร เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ลองจินตนาการถึงแบบจำลองของเราทีละขั้นตอน

ลืมไปว่าวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ไม่รู้เกี่ยวกับภูมิภาค "ต่างประเทศ" ของจักรวาล หากละทิ้งเวอร์ชันของลิขสิทธิ์ จักรวาลแฟร็กทัล และ "ความหลากหลาย" อื่นๆ ของมัน ลองจินตนาการว่ามันไม่มีที่สิ้นสุด ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ สิ่งนี้ไม่ขัดแย้งกับการขยายพื้นที่ แน่นอนว่า ลองพิจารณาว่าทรงกลมฮับเบิลและทรงกลมอนุภาคของมันมีค่าเท่ากับ 13.75 และ 45.7 พันล้านปีแสงตามลำดับ

ขนาดของจักรวาล

กดปุ่ม START และค้นพบโลกใหม่ที่ไม่มีใครรู้จัก!
ก่อนอื่น เรามาทำความเข้าใจก่อนว่า Universal Scale มีขนาดใหญ่เพียงใด หากคุณได้เดินทางรอบโลกของเรา คุณคงจะจินตนาการได้ว่าโลกนี้ใหญ่สำหรับเราขนาดไหน ทีนี้ลองจินตนาการถึงโลกของเราที่เป็นเม็ดบัควีตที่เคลื่อนที่ในวงโคจรรอบแตงโมซึ่งมีขนาดเท่ากับดวงอาทิตย์ครึ่งหนึ่งของสนามฟุตบอล ในกรณีนี้ วงโคจรของดาวเนปจูนจะสัมพันธ์กับขนาดของเมืองเล็ก ๆ พื้นที่จะสัมพันธ์กับดวงจันทร์ และพื้นที่ขอบเขตอิทธิพลของดวงอาทิตย์จะสัมพันธ์กับดาวอังคาร ปรากฎว่าระบบสุริยะของเรามีขนาดใหญ่กว่าโลกมากพอ ๆ กับที่ดาวอังคารมีขนาดใหญ่กว่าบัควีต! แต่นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น

ทีนี้ลองจินตนาการว่าบัควีทนี้จะเป็นระบบของเรา ซึ่งมีขนาดประมาณเท่ากับหนึ่งพาร์เซก จากนั้นทางช้างเผือกจะมีขนาดเท่ากับสนามฟุตบอลสองสนาม อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะไม่เพียงพอสำหรับเรา ทางช้างเผือกจะต้องลดขนาดลงเป็นเซนติเมตรด้วย มันจะค่อนข้างคล้ายกับโฟมกาแฟที่ห่ออยู่ในอ่างน้ำวนที่อยู่ตรงกลางอวกาศระหว่างอวกาศสีดำกาแฟ จากนั้นอีกยี่สิบเซนติเมตรจะมี "เศษ" เกลียวเดียวกัน - แอนโดรเมดาเนบิวลา รอบๆ พวกมันจะมีกาแลคซีเล็กๆ มากมายในกระจุกท้องถิ่นของเรา ขนาดที่ชัดเจนของจักรวาลของเราคือ 9.2 กิโลเมตร เราเข้าใจมิติสากลแล้ว

ภายในฟองสบู่สากล

อย่างไรก็ตาม การเข้าใจสเกลนั้นยังไม่เพียงพอสำหรับเรา สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักถึงจักรวาลในพลวัต ลองจินตนาการว่าเราเป็นยักษ์ซึ่งมีทางช้างเผือกมีเส้นผ่านศูนย์กลางเซนติเมตร ดังที่กล่าวไว้เมื่อกี้ เราจะพบว่าตัวเองอยู่ในลูกบอลที่มีรัศมี 4.57 และเส้นผ่านศูนย์กลาง 9.24 กิโลเมตร ลองจินตนาการว่าเราสามารถลอยอยู่ในลูกบอลนี้ เดินทางได้ครอบคลุมเมกะพาร์เซกทั้งหมดในหนึ่งวินาที เราจะเห็นอะไรถ้าจักรวาลของเราไม่มีที่สิ้นสุด?

แน่นอนว่ากาแล็กซีทุกประเภทจำนวนนับไม่ถ้วนจะปรากฏขึ้นต่อหน้าเรา ทรงรี, เกลียว, ไม่สม่ำเสมอ บางพื้นที่จะเต็มไปด้วยพื้นที่เหล่านี้ บางพื้นที่จะว่างเปล่า คุณสมบัติหลักคือเมื่อมองเห็นพวกมันทั้งหมดจะไม่เคลื่อนไหวในขณะที่เราไม่เคลื่อนไหว แต่ทันทีที่เราก้าวออกไป กาแลคซีเองก็จะเริ่มเคลื่อนที่ ตัวอย่างเช่น ถ้าเราสามารถมองเห็นระบบสุริยะด้วยกล้องจุลทรรศน์ในทางช้างเผือกที่ยาวเป็นเซนติเมตร เราก็จะสามารถสังเกตการพัฒนาของมันได้ เมื่อเคลื่อนตัวออกไปจากกาแลคซีของเรา 600 เมตร เราจะเห็นดวงอาทิตย์ต้นกำเนิดและดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ในขณะที่ก่อตัว เมื่อเข้าใกล้เราจะเห็นว่าโลกปรากฏขึ้นสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นและมนุษย์ปรากฏขึ้นอย่างไร ในทำนองเดียวกัน เราจะเห็นว่ากาแลคซีเปลี่ยนแปลงและเคลื่อนที่อย่างไรเมื่อเราเคลื่อนตัวออกหรือเข้าใกล้พวกมัน

ด้วยเหตุนี้ ยิ่งเรามองดูกาแลคซีที่อยู่ไกลออกไปมากเท่าไร พวกมันก็จะยิ่งเก่าแก่มากขึ้นสำหรับเรา ดังนั้นกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลที่สุดจะอยู่ห่างจากเรามากกว่า 1,300 เมตร และเมื่อถึงโค้ง 1,380 เมตร เราก็จะเห็นการแผ่รังสีที่สะท้อนออกมาแล้ว จริงอยู่ ระยะห่างนี้จะเป็นจินตนาการสำหรับเรา อย่างไรก็ตาม เมื่อเราเข้าใกล้รังสีไมโครเวฟพื้นหลังคอสมิกมากขึ้น เราจะเห็นภาพที่น่าสนใจ โดยธรรมชาติแล้ว เราจะสังเกตว่ากาแลคซีจะก่อตัวและพัฒนาอย่างไรจากกลุ่มเมฆไฮโดรเจนเริ่มแรก เมื่อเราไปถึงกาแลคซีที่ก่อตัวขึ้นแห่งหนึ่ง เราจะเข้าใจว่าเราได้ครอบคลุมไปแล้วไม่ถึง 1.375 กิโลเมตร แต่ครอบคลุมทั้งหมด 4.57 กิโลเมตร

กำลังซูมออก

ส่งผลให้เรามีขนาดเพิ่มขึ้นมากยิ่งขึ้น ตอนนี้เราสามารถวางช่องว่างและกำแพงทั้งหมดไว้ในกำปั้นได้ ดังนั้นเราจะพบว่าตัวเองอยู่ในฟองสบู่ที่ค่อนข้างเล็กซึ่งไม่สามารถออกไปได้ ไม่เพียงแต่ระยะห่างจากวัตถุที่ขอบของฟองจะเพิ่มขึ้นเมื่อเข้าใกล้มากขึ้นเท่านั้น แต่ขอบเองก็จะเปลี่ยนไปอย่างไม่มีกำหนดด้วย นี่คือจุดรวมของขนาดจักรวาลที่สังเกตได้

ไม่ว่าจักรวาลจะใหญ่แค่ไหน ผู้สังเกตการณ์ก็จะยังคงเป็นฟองสบู่ที่มีขอบเขตจำกัดเสมอ ผู้สังเกตการณ์จะอยู่ที่ศูนย์กลางของฟองนี้เสมอ จริงๆ แล้วเขาจะเป็นศูนย์กลางของมัน พยายามที่จะเข้าถึงวัตถุใดๆ ที่อยู่ขอบฟอง ผู้สังเกตจะเลื่อนจุดศูนย์กลางของมัน เมื่อคุณเข้าใกล้วัตถุ วัตถุนี้จะเคลื่อนที่มากขึ้นเรื่อยๆ จากขอบของฟองอากาศ และในขณะเดียวกันก็เปลี่ยนไป ตัวอย่างเช่น จากเมฆไฮโดรเจนที่ไม่มีรูปร่าง มันจะกลายเป็นดาราจักรที่เต็มเปี่ยม หรือยิ่งกว่านั้นคือกระจุกดาราจักร นอกจากนี้ เส้นทางไปยังวัตถุนี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อคุณเข้าใกล้ เนื่องจากพื้นที่โดยรอบจะเปลี่ยนไป เมื่อไปถึงวัตถุนี้แล้ว เราจะย้ายมันจากขอบฟองไปที่กึ่งกลางเท่านั้น ที่ขอบจักรวาล การแผ่รังสีจะยังคงสั่นไหว

หากเราสมมติว่าจักรวาลจะยังคงขยายตัวในอัตราเร่งต่อไป จากนั้นเมื่ออยู่ในใจกลางของฟองสบู่และเวลาเคลื่อนไปข้างหน้าเป็นพันล้าน ล้านล้าน หรือสูงกว่านั้นอีกหลายปี เราจะสังเกตเห็นภาพที่น่าสนใจมากยิ่งขึ้น แม้ว่าฟองสบู่ของเราจะเพิ่มขนาดขึ้นด้วย แต่ส่วนประกอบที่เปลี่ยนแปลงไปก็จะเคลื่อนตัวออกไปจากเราเร็วขึ้น โดยออกจากขอบของฟองนี้ จนกว่าแต่ละอนุภาคในจักรวาลจะแยกย้ายกันไปในฟองโดดเดี่ยวโดยไม่มีโอกาสโต้ตอบกับอนุภาคอื่น ๆ

ดังนั้น วิทยาศาสตร์สมัยใหม่จึงไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับขนาดที่แท้จริงของจักรวาลและไม่มีขอบเขตหรือไม่ แต่เรารู้แน่ว่าจักรวาลที่สังเกตได้นั้นมีขอบเขตที่มองเห็นได้และเป็นความจริง เรียกว่ารัศมีฮับเบิล (13.75 พันล้านปีแสง) และรัศมีอนุภาค (45.7 พันล้านปีแสง) ตามลำดับ ขอบเขตเหล่านี้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของผู้สังเกตการณ์ในอวกาศและขยายออกไปเมื่อเวลาผ่านไป ถ้ารัศมีของฮับเบิลขยายอย่างเข้มงวดด้วยความเร็วแสง การขยายตัวของขอบฟ้าอนุภาคก็จะถูกเร่งด้วย คำถามที่ว่าความเร่งของขอบฟ้าอนุภาคจะดำเนินต่อไปต่อไปหรือไม่ และจะถูกแทนที่ด้วยการบีบอัดหรือไม่ ยังคงเปิดอยู่