Наш всесвіт вид з боку. Де закінчується Всесвіт? Або як виглядає край Всесвіту? Сучасні відомості про виникнення Всесвіту

Книга «Всесвіт. Посібник з експлуатації» - ідеальний путівник з найважливіших - і, звісно, ​​найчарівніших - питань сучасної фізики: «Чи можливі подорожі в часі?», «Чи існують паралельні всесвіти?», «Якщо всесвіт розширюється, то куди він розширюється?» , «Що буде, якщо, розігнавшись до швидкості світла, подивитися на себе в дзеркало?», «Навіщо потрібні колайдери частинок і чому вони повинні працювати постійно? Хіба в них не повторюють без кінця одні й самі експерименти?». Гумор, парадоксальність, захоплюючість та доступність викладу ставлять цю книгу на одну полицю з бестселерами Г. Перельмана, С. Хокінга, Б. Брайсона та Б. Гріна! Справжній подарунок для всіх, кого цікавить сучасна наука – від допитливого старшокласника до його улюбленого вчителя, від студента-філолога до доктора фізико-математичних наук!

Що за ними, не видно, але ми знаємо, як виглядає Всесвіт зараз і як він виглядав у кожний момент часу з ранніх стадій до сьогодні, тому можемо здогадатися, що знаходиться за цією космічною шторою. Так і підмиває за неї зазирнути, правда?

Так от, хоча заглянути за обрій ми не в силах, зате бачимо досить багато, щоб задовольняти власну та чужу цікавість державним коштом. Найкрасивіше - чим довше ми чекаємо, тим старшим стає Всесвіт і тим далі відсувається обрій. Інакше кажучи, існують далекі куточки Всесвіту, чиє світло доходить до нас тільки зараз.

А що ж за горизонтом? Цього ніхто не знає, але ми маємо право робити обґрунтовані припущення. Пам'ятайте, що Коперник та його послідовники ясно показали нам; «Коли кудись йдеш, то все одно кудись прийдеш», тому можна припустити, що за горизонтом Всесвіт виглядає приблизно так само, як і тут. Звичайно, там будуть інші галактики, але їх виявиться приблизно стільки ж, що й навколо нас, і вони будуть виглядати приблизно так само, як і наші сусідки. Але це не обов'язково правда. Ми висуваємо таке припущення, оскільки ми не маємо причин думати інакше.

<<< Назад

Вперед >>>

Плем'я бошонго в центральній Африці вірить, що з давніх-давен була тільки темрява, вода і великий бог Бумба. Якось Бумбу так хворів, що його вирвало. І так з'явилося Сонце. Воно висушило частину великого Океану, звільнивши заточену під його водами землю. Нарешті Бумбу вирвало місяцем, зірками, а потім на світ з'явилися деякі тварини. Першим став леопард, за ним – крокодил, черепаха та, нарешті, людина. Сьогодні ж ми поговоримо про те, що таке Всесвіт у сучасному уявленні.

Розшифрування поняття

Всесвіт - грандіозний, незбагненних розмірів простір, заповнений квазарами, пульсарами, чорними дірками, галактиками та матерією. Всі ці компоненти перебувають у постійній взаємодії і формують наше світобудову у тому вигляді, яким ми його собі уявляємо. Нерідко зірки у Всесвіті знаходяться не поодинці, а у складі грандіозних скупчень. У деяких із них може бути кілька сотень, а то й тисяч таких об'єктів. Астрономи кажуть, що невеликі та середні скупчення («жабина ікра») утворилися зовсім недавно. А ось кулясті освіти - давні і дуже давні, що "пам'ятають" ще первинний космос. Всесвіт таких утворень містить багато.

Загальні відомості про будову

Зірки та планети утворюють галактики. Всупереч поширеній думці системи галактик надзвичайно рухливі і практично весь час переміщаються в просторі. Зірки – також величина непостійна. Вони зароджуються і гинуть, перетворюючись на пульсари та чорні дірки. Наше Сонце – зірка «середнього штибу». Живуть такі (за мірками Всесвіту) дуже мало, трохи більше 10-15 мільярдів років. Звичайно ж, у Всесвіті існують мільярди світил, які за своїми параметрами нагадують наше сонце, і стільки ж систем, що схожі на Сонячну. Зокрема, поблизу нас знаходиться Туманність Андромеди.

Ось що таке Всесвіт. Але все далеко не так просто, оскільки існує грандіозна кількість таємниць та протиріч, відповідей на які поки що немає.

Деякі проблеми та протиріччя теорій

Міфи стародавніх народів про створення всього сущого, як багато інших до і після них, намагаються відповісти на питання, які нас усіх цікавлять. Чому ми тут, звідки взялися планети Всесвіту? Звідки ми походили? Звичайно, більш-менш виразні відповіді ми починаємо отримувати лише зараз, коли наші технології досягли певного прогресу. Втім, за всю історію людини нерідко зустрічалися ті представники людського племені, які чинили опір ідеї того, що Всесвіт взагалі мав початок.

Арістотель і Кант

Наприклад, Арістотель, найвідоміший з грецьких філософів, вважав, що "походження Всесвіту" - термін неправильний, тому що існував він завжди. Щось вічне більш досконале, ніж щось створюване. Мотивація для віри у вічність Всесвіту була проста: Аристотель не хотів визнавати існування якогось божества, яке могло б її створити. Зрозуміло, його противники в полемічних суперечках наводили приклад створення Всесвіту як свідчення існування вищого розуму. Канту довгий час не давав спокою одне питання: «Що було перед тим, як виник Всесвіт?» Він відчував, що всі теорії, які існували на той час, мали багато логічних протиріч. Вченим було розроблено так звану антитезу, яку досі використовують деякі моделі Всесвіту. Ось її положення:

• Якщо Всесвіт мав початок, то чому він вичікував вічність перед своїм виникненням?
• Якщо Всесвіт вічний, то чому в ньому взагалі існує час; навіщо взагалі треба відміряти вічність?

Звичайно, для свого часу він ставив більш ніж правильні питання. Ось тільки сьогодні вони дещо застаріли, але деякі вчені, на превеликий жаль, продовжують керуватися саме ними у своїх дослідженнях. Кінець метанням Канта (точніше, його продовжувачів) поклала теорія Ейнштейна, що проливає світло на будову Всесвіту. Чим вона так вразила наукову спільноту?

Погляд Ейнштейна

У його теорії відносності простір і час більше не були абсолютними, прив'язаними до якоїсь точки відліку. Він припустив, що вони здатні до динамічного розвитку, що визначається енергією у Всесвіті. Час по Ейнштейну настільки невизначений, що немає особливої ​​потреби у його визначенні. Це було схоже на з'ясування напряму на південь від Південного полюса. Досить безглузде заняття. Будь-яке так зване «початок» Всесвіту було б штучно в тому сенсі, що можна було б спробувати розмірковувати про більш «ранні» часи. Простіше кажучи, це проблема не так фізична, як глибоко філософська. Сьогодні її вирішенням займаються найкращі уми людства, які невпинно думають про утворення первинних об'єктів у космічному просторі.

Сьогодні найпоширеніший позитивістський підхід. Простіше кажучи, ми осмислюємо саму будову Всесвіту так, як можемо її уявити. Ні в кого не вдасться запитати, чи модель, що використовується, істинною, чи немає інших варіантів. Її можна вважати вдалою, якщо вона досить витончена і органічно включає всі накопичені спостереження. На жаль, ми (швидше за все) неправильно інтерпретуємо деякі факти, користуючись штучно створеними математичними моделями, що надалі призводить до спотворення фактів про навколишній світ. Думаючи про те, що таке Всесвіт, ми не беремо до уваги мільйони фактів, які поки що просто не відкриті.

Сучасні відомості про виникнення Всесвіту

"Середньовіччя Всесвіту" - ера темряви, що існувала перед появою перших зірок і галактик.

Саме в ті загадкові часи утворилися перші важкі елементи, з яких створено ми і весь навколишній світ. Тепер дослідники розробляють первинні моделі Всесвіту та методи для дослідження тих явищ, які відбувалися на той час. Сучасні астрономи кажуть, що Всесвіту приблизно 13,7 мільярда років. Перед виникненням Всесвіту космос був настільки гарячим, що всі атоми, що існували, були розділені на позитивно заряджені ядра і негативно заряджені електрони. Ці іони блокували весь світ, не даючи йому поширюватись. Царила Темрява, кінця та краю якої не було.

Перше світло

Приблизно через 400 000 років після Великого вибуху простір охолонув достатньо, щоб розрізнені частинки змогли об'єднатися в атоми, утворивши планети Всесвіту і... перше світло в космосі, відлуння якого досі відомі нам як «світловий горизонт». Що було до Великого вибуху, ми й досі не знаємо. Можливо, тоді існував якийсь інший Всесвіт. Можливо, нічого не було. Велике Ніщо… Саме на цьому варіанті наполягають багато філософів та астрофізиків.

Поточні моделі припускають, що перші галактики Всесвіту почали формуватися приблизно через 100 мільйонів років після Великого вибуху, започаткувавши наш світобудову. Процес формування галактик і зірок поступово продовжувався, поки більшість водню і гелію була включено до складу нових сонців.

Таємниці, які чекають на свого дослідника

Існує багато питань, відповісти на які могло б допомогти дослідження процесів, що відбувалися спочатку. Наприклад, коли і як з'явилися жахливо великі чорні дірки, помічені в серцях практично всіх великих скупчень? Сьогодні відомо, що Чумацький шлях має чорну дірку, вага якої становить приблизно 4 мільйони мас нашого Сонця, а деякі стародавні галактики Всесвіту мають у своєму складі чорні дірки, розміри яких взагалі важко уявити. Найбільш величезним є освіта у системі ULAS J1120+0641. Її чорна діра має вагу, що в 2 мільярди разів перевищує масу нашого світила. Ця галактика виникла лише через 770 мільйонів років після Великого вибуху.

В цьому і полягає головна загадка: згідно з сучасними уявленнями, настільки масивні освіти просто не встигли б виникнути. Тож як вони сформувалися? Яке «насіння» цих чорних дірок?

Темна матерія

Нарешті, темна матерія, з якої, на думку багатьох дослідників, на 80% складається космос, Всесвіт, і досі є «темним конем». Ми досі не знаємо, якою є природа темної матерії. Зокрема, викликає багато питань її будову та взаємодію тих елементарних частинок, з яких складається ця таємнича речовина. Сьогодні ми припускаємо, що її складові один з одним практично не взаємодіють, тоді як результати спостережень за деякими галактиками цій тезі суперечать.

Про проблему походження зірок

Інша проблема - питання про те, на що були схожі перші зірки, з яких утворено зірковий Всесвіт. В умовах неймовірного тепла і при жахливому тиску в ядрах цих сонців відносно прості елементи, такі як водень і гелій, перетворювалися, зокрема, на вуглець, на якому ґрунтується наше життя. В даний час вчені вважають, що перші зірки були в багато разів більше сонця. Можливо, вони жили лише кілька сотень мільйонів років, а то й менше (ймовірно, саме так і утворилися перші чорні дірки).

Втім, деякі зі «старожилів» цілком можуть існувати і в сучасному космосі. Вони, напевно, були дуже бідні щодо важких елементів. Можливо, деякі з цих утворень можуть і досі «ховатися» в ореолі Чумацького шляху. Ця таємниця також досі не відкрита. З такими казусами доводиться зустрічатися щоразу, відповідаючи питанням: «То що таке Всесвіт?» Для дослідження перших днів після її виникнення надзвичайно важливим є пошук найбільш ранніх зірок і галактик. Природно, що найбільш давніми напевно є об'єкти, які розташовуються на самому краю світлового горизонту. Проблема лише в тому, що до тих місць можуть дістатись лише найпотужніші та найскладніші телескопи.

Величезні сподівання дослідники покладають на космічний телескоп Джеймса Вебба. Цей інструмент покликаний дати вченим найцінніші відомості про перше покоління галактик, які сформувалися одразу після Великого вибуху. Зображень цих об'єктів у прийнятній якості практично немає, тому великі відкриття все ще попереду.

Дивне «світило»

Усі галактики поширюють світло. Якісь освіти світять сильно, якісь відрізняються помірним «освітленням». Але існує найяскравіша галактика у всесвіті, інтенсивність світіння якої не схожа ні на що інше. Її ім'я – WISE J224607.57-052635.0. Розташовується ця «лампочка» на відстані цілих 12,5 мільярдів світлових років від Сонячної системи, а світить вона, як 300 трильйонів Сонців разом. Зауважимо, що подібних утворень сьогодні існує близько 20, причому не слід забувати про поняття «світлового горизонту».

Простіше кажучи, зі свого місця ми бачимо лише ті об'єкти, освіта яких сталася близько 13 мільярдів років тому. Далекі області недоступні погляду наших телескопів просто тому, що світло звідти не встигло банально дійти. Так що в тих краях, напевно, існує щось аналогічне. Ось яка найяскравіша галактика у Всесвіті (точніше, у її видимій частині).

Як же виглядає наш Всесвіт?

Щоразу, коли ми піднімаємо голову, розглядаючи зоряне небо, мимоволі виникають питання: як далеко від нас знаходяться всі ці зірки, а що там далі за ними, чи є край усьому цьому і як це все влаштовано, як виглядає Всесвіт. Де у Всесвіті знаходиться наше Сонце, Земля та інші планети нашої Сонячної системи. Чи можна уявити собі, і з чим порівняти ці відстані та розміри, щоб наш розум зміг зрозуміти як виглядає Всесвіт?

Людський розум чудово сприймає звичні масштаби. Наш мозок розуміє, що таке за день проїхати вісімдесят кілометрів, а як на рахунок трьохсот тисяч, багато людей ніколи не їздили зі швидкістю 150 км. , А як на рахунок ста мільйонів. Такі цифри як мільйони і мільярди багато хто навіть не може уявити. Як же нам вивчити і зрозуміти як виглядає Всесвіт, якщо ми не можемо уявити її величезних масштабів. Необхідно створити модель Всесвіту в масштабі, тому що вона буде нам зрозумілою.

Масштаби у Всесвіті.

1. І так поїхали. Ось наш дім. Земля зі своїми неосяжними просторами: глибокими морями і високими горами, безмежними рівнинами та численними містами. Але все ж таки вона лише піщинка в космосі.

2. А це район, в якому знаходиться наша планета.

3. Ця відстань між Землею та Місяцем яка становить 384, 400 тис. км. Воно здається не дуже великим, чи не так?

4. А тепер давайте подивимося, як у цю відстань можуть уміститися всі планети Сонячної системи. Щоправда ж вражає.

5. А ось так виглядають земні континенти на Юпітері.

6. Такий вигляд має комета на тлі великого міста.

7. Але це ніщо в порівнянні з тим, як виглядає наша Земля поряд із Сонцем.

8. Подивимося тепер, наскільки мало і мізерне наше Сонце порівняно з іншими зірками. Найбільша зірка VY Великого Пса.

9. А наскільки великий? Якщо Сонце зменшити до розмірів білої клітини крові, а потім зменшити Чумацький Шлях, використовуючи той же масштаб, то галактика матиме розміри Росії.

10. Тим не менш, навіть весь Чумацький Шлях виглядає карликом у порівнянні з . Ця галактика ІС 1011, яка знаходиться за 350 мільйонів Світлових років від Землі.

11. А на цьому фото, зробленому телескопом Хаббл, зображено тисячі галактик.

З масштабами ми розібралися, тепер розглянемо модель Всесвіту.

Модель - як виглядає наш Всесвіт

1. Ось ми у Сонячній системі.

Допитливі уми вчених-ентузіастів б'ються над вирішенням загадкових явищ, вигадують теорії, проводять дослідження та спостереження… Мабуть, однією з найцікавіших і багатообіцяючих тем є космос і все, що з ним пов'язане. І що далі заглядає людство до нього, то цікавіше знайти відповіді на дедалі більше запитань.

Ми намагаємось вивчити Всесвіт настільки, наскільки це дозволяють сучасні технології. Але найсучасніші телескопи мають певні межі, заглянути які за допомогою технічних засобів просто неможливо. Тоді людина підключає свою уяву і починає домислювати факти.

Де закінчується Всесвіт? При цьому це не філософське і не риторичне питання, а справжнісіньке наукове. Відповісти на нього однозначно і точно, не маючи достатньої бази, не можна. Можна тільки, ґрунтуючись на вже доведених теоріях та фактах, робити певні висновки і фантазувати…

Походження Всесвіту, галактик, зірок і навіть нашої планети описано теорією Великого Вибуху. Ця подія трапилася близько 13,8 мільярдів років тому і є моментом народження Всесвіту у тому вигляді, в якому ми її собі уявляємо. При цьому не варто думати, що до цього Всесвіт був порожнечею. Навпаки, у міру того, як енергія простору зростала, наближаючись до вибуху, змінювалося й саме простір.

Як виглядає край Всесвіту?

Імовірна зона Великого Вибуху – сфера радіусом трохи більше 46 світлових років. Але ця межа дуже умовна і, звичайно, не є межею космосу. Але що за нею?

Дослідники вважають, що там знаходиться така сама ділянка Всесвіту, яку ми спостерігаємо. За винятком деталей, які можна назвати місцевими – розташування галактик та зірок, особливості систем.

Тому стає зрозуміло, що побачити горезвісний «край Всесвіту» неможливо, як не можна осягнути неосяжне.

Неймовірні факти

Чи замислювалися ви коли-небудь, наскільки великим є Всесвіт?

8. Однак це ніщо порівняно із Сонцем.

Фото Землі з космосу

9. А це вид нашої планети з місяця.

10. Це ми з поверхні Марса.

11. А це вид Землі за кільцями Сатурна.

12. А це знаменита фотографія Блідо-блакитна крапка", де Земля сфотографована з Нептуна, з відстані майже 6 мільярдів кілометрів".

13. Ось розмір Землі в порівнянні з Сонцем, яка навіть не міститься повністю на фотографії.

Найбільша зірка

14. А це Сонце з поверхні Марса.

15. Як одного разу сказав відомий астроном Карл Саган, у космосі більше зірок, ніж піщинокна всіх пляжах землі.

16. Існує безліч зірок, які набагато більше нашого Сонця. Тільки подивіться, наскільки крихітним є Сонце.

Фото галактики Чумацький шлях

18. Але ніщо не може зрівнятися з розмірами галактики. Якщо зменшити Сонце до розмірів лейкоциту(білої кров'яної клітини), і зменшити Галактику Чумацький шлях, використовуючи той же масштаб, Чумацький шлях був би розміром із США.

19. Це тому, що Чумацький шлях просто величезний. Ось де знаходиться Сонячна система всередині нього.

20. Але ми бачимо лише дуже малу частину нашої галактики.

21. Але навіть наша галактика крихітна в порівнянні з іншими. Ось Чумацький шлях у порівнянні з галактикою IC 1011, що знаходиться на відстані 350 мільйонів світлових років від Землі.

22. Подумайте, на цій фотографії, зробленої телескопом Хаббл, тисячі галактиккожна з яких містить мільйони зірок, кожна зі своїми планетами.

23. Ось одна з галактик UDF 423, що знаходиться на відстані 10 мільярдів світлових років. Коли ви дивитеся на цю фотографію, ви дивитеся на мільярди років у минуле. Деякі з цих галактик сформувалися за кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху.

24. Але пам'ятайте, що ця фотографія є дуже, дуже маленькою частиною Всесвіту. Це просто незначна частка нічного неба.

25. Можна цілком упевнено припустити, що десь є чорні діри. Ось розмір чорної дірки проти орбітою Землі.