Доктор на педагогическите науки Е. ЛЕВИТАН.
Погледнете в недостижими досега дълбини на Вселената.
Любознателен поклонник е стигнал до „края на света“ и се опитва да види: какво има там, отвъд ръба?
Илюстрация за хипотезата за раждането на метагалактики от разпадащ се гигантски балон. Балонът нарасна до огромни размери на етапа на бързо „надуване“ на Вселената. (Рисунка от списание "Земята и Вселената".)
Не е ли странно заглавие за статия? Вселената не е ли сама? В края на 20-ти век стана ясно, че картината на Вселената е неизмеримо по-сложна от тази, която изглеждаше напълно очевидна преди сто години. Нито Земята, нито Слънцето, нито нашата Галактика се оказаха център на Вселената. Геоцентричните, хелиоцентричните и галактоцентричните системи на света са заменени от идеята, че живеем в разширяваща се Метагалактика (нашата Вселена). Съдържа безброй галактики. Всяка, като нашата, се състои от десетки или дори стотици милиарди слънчеви звезди. И няма център. На жителите на всяка от галактиките се струва само, че от тях се разпръскват във всички посоки други звездни острови. Преди няколко десетилетия астрономите можеха само да предполагат, че някъде съществуват планетарни системи като нашата Слънчева система. Сега с голяма степен на сигурност те назовават редица звезди, в които са открити "протопланетни дискове" (те някой ден ще образуват планети), и уверено говорят за откриването на няколко планетни системи.
Процесът на опознаване на Вселената е безкраен. И колкото по-далеч, толкова по-смели, понякога изглеждащи абсолютно фантастични, задачи си поставят изследователите. Така че защо да не предположим, че някой ден астрономите ще открият други вселени? В крайна сметка е много вероятно нашата Метагалактика да не е цялата Вселена, а само част от нея...
Малко вероятно е съвременните астрономи и дори астрономи от много далечно бъдеще някога да могат да видят други вселени със собствените си очи. Въпреки това науката вече има някои данни, че нашата Метагалактика може да се окаже една от многото мини-вселени.
Едва ли някой се съмнява, че животът и интелигентността могат да възникнат, съществуват и се развиват само на определен етап от еволюцията на Вселената. Трудно е да си представим, че някакви форми на живот са се появили преди звездите и планетите, движещи се около тях. И не всяка планета, както знаем, е подходяща за живот. Необходими са определени условия: доста тесен температурен диапазон, състав на въздуха, подходящ за дишане, вода... В Слънчевата система Земята се оказа в такъв "пояс на живота". И нашето Слънце вероятно се намира в "спасителния пояс" на Галактиката (на определено разстояние от нейния център).
Много изключително бледи (по яркост) и далечни галактики са заснети по този начин. Най-поразителните от тях успяха да разгледат някои детайли: структура, структурни характеристики. Яркостта на най-слабата от получените на снимката галактики е 27,5 m, а точковите обекти (звезди) са още по-слаби (до 28,1 m)! Припомнете си, че с просто око хората с добро зрение и при най-благоприятни условия за наблюдение виждат звезди от около 6 m (това е 250 милиона пъти по-ярки обекти от тези с величина 27 m).
Подобни наземни телескопи, които се създават в момента, вече са сравними по своите възможности с възможностите на космическия телескоп Хъбъл и в някои отношения дори ги превъзхождат.
Какви условия са необходими за образуването на звезди и планети? На първо място, това се дължи на такива фундаментални физически константи като гравитационната константа и константите на други физически взаимодействия (слаби, електромагнитни и силни). Числовите стойности на тези константи са добре известни на физиците. Дори учениците, изучавайки закона за всемирното привличане, се запознават с константата (константата) на гравитацията. Студентите от курса по обща физика също ще научат за константите на три други вида физическо взаимодействие.
Съвсем наскоро астрофизиците и космолозите разбраха, че съществуващите стойности на константите на физическите взаимодействия са необходими, за да бъде Вселената такава, каквато е. С други физически константи Вселената би била напълно различна. Например, животът на Слънцето може да бъде само 50 милиона години (това е твърде кратко за появата и развитието на живот на планетите). Или, да речем, ако Вселената се състои само от водород или само от хелий - това също би я направило напълно безжизнена. Вариантите на Вселената с други маси от протони, неутрони, електрони по никакъв начин не са подходящи за живот във вида, в който го познаваме. Изчисленията убеждават: имаме нужда от елементарни частици точно такива, каквито са! А измерението на пространството е от основно значение за съществуването както на планетарни системи, така и на отделни атоми (с електрони, движещи се около ядрата). Живеем в триизмерен свят и не бихме могли да живеем в свят с повече или по-малко измерения.
Оказва се, че всичко във Вселената сякаш е „кроено“, за да може животът да се появи и да се развие в нея! Разбира се, начертахме много опростена картина, защото не само физиката, но и химията и биологията играят огромна роля за възникването и развитието на живота. Въпреки това, с различна физика, химията и биологията биха могли да станат различни ...
Всички тези съображения водят до това, което във философията се нарича антропен принцип. Това е опит да се разгледа Вселената в "човешко-измерно" измерение, тоест от гледна точка на нейното съществуване. Сам по себе си антропният принцип не може да обясни защо Вселената е такава, каквато я наблюдаваме. Но до известна степен това помага на изследователите да формулират нови проблеми. Например, удивителното „прилягане“ на основните свойства на нашата Вселена може да се разглежда като доказателство за уникалността на нашата Вселена. И от тук, изглежда, една стъпка към хипотезата за съществуването на напълно различни вселени, светове, които абсолютно не са подобни на нашия. И техният брой по принцип може да бъде неограничено огромен.
Сега нека се опитаме да подходим към проблема за съществуването на други вселени от гледна точка на съвременната космология, наука, която изучава Вселената като цяло (за разлика от космогонията, която изучава произхода на планетите, звездите, галактиките).
Не забравяйте, че откритието, че Метагалактиката се разширява почти веднага доведе до хипотезата за Големия взрив (вижте "Наука и живот" № 2, 1998 г.). Смята се, че се е случило преди около 15 милиарда години. Много плътна и гореща материя преминаха един след друг етап от "горещата Вселена". И така, 1 милиард години след Големия взрив, от образувалите се по това време облаци от водород и хелий "протогалактики" започнаха да се появяват и в тях - първите звезди. Хипотезата за "горещата вселена" се основава на изчисления, които ни позволяват да проследим историята на ранната вселена буквално от първата секунда.
Ето какво нашият известен физик академик Я. около Слънцето. И двете теории заемат централно място в картината на Вселената на своето време и и двете имаха много противници, които твърдяха, че новите идеи, заложени в тях, са абсурдни и противоречащи на здравият разум. Но подобни твърдения не са в състояние да предотвратят успеха на новите теории."
Това беше казано в началото на 80-те години, когато вече се правеха първите опити за значително допълване на хипотезата за „горещата вселена“ с важна идея за случилото се в първата секунда от „сътворението“, когато температурата беше над 10 28 K. Вземете още една стъпка към "самото начало" беше възможна благодарение на последните постижения на физиката на елементарните частици. Именно на пресечната точка на физиката и астрофизика започва да се развива хипотезата за "надуването на Вселената" (вж. "Наука и живот" № 8, 1985 г.). Поради необичайната си природа, хипотезата за "надуването на Вселената" може доста да бъде класифицирана сред най-"лудите". От историята на науката обаче е известно, че точно такива хипотези и теории често се превръщат във важни етапи в развитието на науката.
Същността на хипотезата за "надуването на Вселена" е, че в "самото начало" Вселената се е разширявала чудовищно бързо. За около 10 -32 s размерът на възникващата Вселена е нараснал не с 10 пъти, както би се очаквало при "нормално" разширение, а с 10 50 или дори 10 1000000 пъти. Разширяването се ускорява и енергията на единица обем остава непроменена. Учените доказват, че началните моменти на разширяването са настъпили във „вакуум“. Думата е поставена тук в кавички, тъй като вакуумът не е обикновен, а фалшив, защото е трудно да се нарече обикновен "вакуум" с плътност 10 77 kg / m 3! От такъв фалшив (или физически) вакуум, който имаше удивителни свойства (например отрицателно налягане), може да се образува не една, а много метагалактики (включително, разбира се, нашата). И всяка от тях е мини-вселена със собствен набор от физически константи, собствена структура и други присъщи й характеристики (за повече подробности вижте „Земята и Вселената“ No 1, 1989 г.).
Но къде са тези „роднини“ на нашата Метагалактика? По всяка вероятност те, както и нашата Вселена, са се образували в резултат на "надуване" на домейни ("домейни" от френското domaine - област, сфера), на които веднага се разпадна много ранната Вселена. Тъй като всеки такъв регион е набъбнал до размер, надвишаващ сегашния размер на Метагалактиката, техните граници са разделени една от друга на големи разстояния. Може би най-близката мини-вселена е на около 10 35 светлинни години. Припомнете си, че размерът на Метагалактиката е "само" 10 10 светлинни години! Оказва се, че не до нас, а някъде много, много далеч един от друг, има други, вероятно напълно необичайни, според нашите представи, светове ...
Така че е възможно светът, в който живеем, да е много по-сложен, отколкото се смяташе досега. Вероятно се състои от безброй вселени във Вселената. За тази Голяма Вселена, сложна, изненадващо разнообразна, ние все още не знаем практически нищо. Но изглежда все още знаем едно нещо. Каквито и други мини-светове да са далеч от нас, всеки от тях е реален. Те не са измислени, като някои модни сега "паралелни" светове, за които сега често говорят хора, които са далеч от науката.
Е, до какво се свежда всичко в крайна сметка? Звезди, планети, галактики, метагалактики всички заедно заемат само най-малкото място в безкрайните простори на изключително разредена материя... Няма ли нищо друго във Вселената? Твърде просто е... Някак си дори е трудно да се повярва.
А астрофизиците отдавна търсят нещо във Вселената. Наблюденията свидетелстват за съществуването на "скрита маса", някаква невидима "тъмна" материя. Не може да се види дори в най-мощния телескоп, но се проявява чрез гравитационния си ефект върху обикновената материя. Доскоро астрофизиците предполагаха, че в галактиките и в пространството между тях има приблизително същото количество такава скрита материя, колкото има и наблюдавана материя. Напоследък обаче много изследователи стигнаха до още по-сензационно заключение: „нормална“ материя в нашата Вселена – не повече от пет процента, останалите – „невидими“.
Предполага се, че 70 процента от тях са квантово-механични, вакуумни структури, равномерно разпределени в пространството (именно те определят разширяването на Метагалактиката), а 25 процента са различни екзотични обекти. Например черни дупки с ниска маса, почти точковидни; много разширени обекти - "струни"; домейн стени, които вече споменахме. Но освен такива обекти, "скритата" маса може да бъде съставена от цели класове хипотетични елементарни частици, например "огледални частици". Известният руски астрофизик, академик на Руската академия на науките Н. С. Кардашев (някога и двамата бяхме активни членове на астрономическия кръг в Московския планетариум) предполага, че невидимият за нас „огледален свят“ с неговите планети и звезди може да се състои от „огледални частици“. И в "огледалния свят" има около пет пъти повече вещества, отколкото в нашия. Оказва се, че учените имат някаква причина да смятат, че „огледалният свят“ сякаш прониква в нашия. Просто още не мога да го намеря.
Идеята е почти страхотна, фантастична. Но кой знае, може би някой от вас – настоящите любители на астрономията – ще стане изследовател през идващия XXI век и ще може да разкрие тайната на „огледалната вселена“.
Свързани публикации в "Наука и живот"
Шулга В. Космически лещи и търсене на тъмна материя във Вселената. - 1994, бр.2.
Ройзен I. Вселената между момента и вечността. - 1996, № 11, 12.
Сажин М., Шулга В. Загадки на космически струни. - 1998, бр.4.
Често използваната концепция не е толкова проста. Казано много накратко: това е всичко, което съществува. Обаче подобен отговор на въпроса какво е Вселената (дефиниция) всъщност не обяснява нищо. Затова се спираме на него по-подробно.
Два варианта
Можете да започнете с факта, че концепцията за "Вселената" е фундаментална едновременно в двете най-големи науки на всички времена: философията и астрономията. Като цяло подобни значения на думата имат фундаментална разлика. В първия случай Вселената се разбира като спекулативна структура, във втория - материална. Строго погледнато, няма подробна, но ясна дефиниция на „Вселената е...“ както във философията, така и в астрономията. Освен това всяко изследване, физическо или умствено, има елемент от Вселената като обект.
Различни науки се занимават с наблюдение на различни части от цялото, обозначено като Вселената. Космологията и астрономията се опитват да обхванат всичко това. Именно от гледна точка на тези науки тази статия ще отговори на въпроса какво е Вселената, дефиницията на понятието като съвкупност от пространство и време, законите, които съществуват и също ги контролират.
В мъглите на времето
Такава картина на света претърпя сериозна ревизия едва след появата на произведенията на Коперник и Нютон. Появи се хелиоцентричният модел. Откритията на галактики и други явления значително допълниха представите на учените за Вселената. Днес изучаването на далечни обекти, прогресивното развитие на методите на астрономията и космонавтиката доведоха до появата на повече или по-малко ясно разбиране за Вселената. Въпреки това, ежедневните входящи данни, които често не се вписват в съществуващите теории, ни позволяват да считаме всяка дефиниция на думата „вселена“ като неубедителна.
Съединение
Макроструктурата на Вселената може да бъде описана като пространство със структура, подобна на гъба. Стените на тази структура са образувани от огромен брой галактики. Разстоянието между съседните в повечето случаи е около милион светлинни години.
Основните елементи на галактиките са звезди, които постоянно се въртят около един център. Основното вещество, което изгражда звездите, е водородът. Наред с другите елементи, той е основният в нашата Вселена.
Имаше ли начало?
Възрастта на всички неща не е толкова прост въпрос, колкото може да изглежда. За да отговорим на него, първо трябва да приемем факта, че Вселената не е съществувала вечно. За свят, свикнал да живее според религиозните канони, беше трудно да изпробва теорията за безкрайна във времето вселена. Освен това след известно време научната общност трудно свикна с идеята, че определено събитие предшества появата на света – твърде много напомняше за библейското творение. Въпреки това, сериозни аргументи превърнаха теорията за големия взрив, която всички чуват днес, водеща в космологията. Именно в него е описан моментът на началото на Вселената. Според учените е било преди 13,7 милиарда години.
Голям взрив
Преобладаващата днес теория предполага, че момента на появата на Вселената е бил придружен от голям взрив и произходът му не е описан в теорията. Огромно количество енергия беше компресирано до невероятно малък размер и започна да се разширява. В същото време материята на Вселената се нагрява до огромни температури. При такива условия започват да се образуват първите елементарни частици. Едно от доказателствата на теорията е реликтният фон, радиация, чийто източник е голяма експлозия. Никакви хипотези, предполагащи вечното съществуване на Вселената, не могат да го обяснят.
Бъдеще
Вселената все още се разширява. Съществуващите модели за описание на този процес не са съгласни по основния въпрос: какво ще бъде бъдещето на цялата система. Тук има две възможни опции:
- Вселената ще се разширява безкрайно.
- В определен момент ще започне обратният процес и всичко ще завърши с голяма компресия.
Списъкът с възможни завършеки също включва теоретично възможно голямо замръзване, топлинна смърт и голяма празнина във Вселената.
кривина на пространството
Друго предизвикателство, което Вселената поставя пред учените, е да определят нейната форма. Тя все още не е намерила решение.
Към днешна дата не е ясно дали пространството на Вселената е плоско. Положителният отговор на този въпрос прави възможно използването на евклидова геометрия в територии от космически мащаб. По-голямата част от изследователите са склонни да вярват, че пространството на Вселената е наистина плоско и има гънки само в малки области.
Затворен или не?
Друг интересен момент: според теорията за Големия взрив, Вселената няма пространствени граници като такива, но може да бъде ограничена. Разбирането на този факт ще стане по-лесно, ако си представим сфера: нейната повърхност няма граници, но е ограничена по площ. Днес няма еднозначно разбиране за пространствената структура на Вселената. Ако е подобно на същата сфера, то теоретично движението по права линия в произволна посока рано или късно ще премине през точката на нейното начало.
Има още много точки, които изискват внимателно проучване. Технологичният прогрес и научното познание все още не са достигнали нивото, на което можем да дадем изчерпателен отговор на въпроса какво е Вселената. Определението, което съществува в астрономията и космологията днес, има голям брой пропуски и трябва да бъде изяснено. Въпреки това, бързото развитие на технологиите и честите научни открития през последните години ни позволяват да се надяваме, че много пропуски в знанията скоро ще бъдат запълнени.
- безкрайно пространство, възникнало от Големия взрив: дефиниция за това как работи, произход, еволюция, космически обекти, изследване на Вселената.
Вселената е огромно и неизследвано място. Важно е да се разбере, че изучаването на определена тема или дори въпрос може да отнеме десетки или дори стотици години. Има милион различни посоки със стотици клонове. За да не останете учудени от такъв масив от информация, предлагаме списък с теми, които разкриват информация за Вселената.
Някои хора смятат, че Вселената ще свърши с експлозия. Той ще се свие, докато се върне в началната си точка. Това ще бъде последвано от нов Голям взрив и формирането на следващата Вселена. Това е основата на цикличната версия.
Повечето от научната общност са съгласни, че Вселената е плоска. Тази основа се основава на показанията на инструмента WMAP (изследване на фоновата радиация). Но има и такива, които не са съгласни. Нека не забравяме, че не толкова отдавна всички твърдо вярваха в равнината на Земята, така че съмненията винаги остават в такива въпроси.
Разбира се, горната информация е само най-краткото резюме, но можете да разберете подробностите от връзките. Всяка статия разкрива интересния въпрос и излага всичко на разбираем език. Следователно не е нужно да прекарвате целия си живот в изучаване на Вселената, защото учените са ви предоставили готова информация. Можете да научите повече за Слънчевата система с описания, характеристики и висококачествени снимки на планетите, както и да изследвате звезди, галактики, екзопланети, мъглявини, звездни купове, пулсари, квазари, черни дупки, съзвездия, тъмна енергия и тъмна материя . Всичко, което трябва да направите, е да кликнете върху връзката, която ви интересува.
Структурата на Вселената
И така, какво е Вселената?
Някои дори не осъзнават колко сложен и мащабен изглежда въпросът: „Какво е Вселената?“. Можете да прекарате десетилетия в изследвания и да разсекретите само върха на айсберга. Може би не говорим само за огромния свят, а за безкрайния. Следователно, трябва да сте ентусиаст в своята област, за да се потопите във всички тези мистерии, чието дешифриране може да отнеме цял живот.
Какво е Вселената? Ако е вместима, тогава това е сборът от всичко, което съществува. Всичко това е време, пространство, материя и енергия, формирани и разширяващи се през последните 13,8 милиарда години. Никой не може да каже със сигурност колко огромни са просторите на нашия свят и все още няма точни прогнози за финала. Но изследванията излизат с много теории, а парчетата от пъзел сглобяват картината.
Определение на Вселената
Самата дума "вселена" идва от латинското "universum". За първи път е използван от Цицерон, а след него става общоприет сред римските автори. Концепцията означаваше света и пространството. По това време хората с тези думи виждаха всички известни живи същества, планети (, и) и.
Понякога вместо "Вселена" използват "космос", което се превежда от гръцки като "свят". Освен това сред термините се появиха „природа“ и „всичко“. В съвременната концепция всичко, което съществува във Вселената, ще се намесва – нашата система и други структури. Той също така включва всички видове енергия, пространство-време и физически закони.
Йерархично образуване на галактики във Вселената
Астрофизик Олга Силченко за свойствата на тъмната материя, материята в ранната Вселена и фона на реликвите:
Материя и антиматерия във Вселената
izik Валери Рубаков за ранната Вселена, стабилността на материята и барионния заряд:
Произход на Вселената
Как се появи космосът и всичко, което знаем? Вселената възниква преди 13,8 години с Големия взрив. Това не е единственото предположение (теорията за осцилиращата вселена или стационарно състояние), но само той успява да обясни появата на цялата материя, физическите закони и други формации. Теорията също така е в състояние да каже защо се случва разширяването, какво е космическото микровълново фоново излъчване и други известни явления.
Теорията за Големия взрив: Сингулярност – отправна точка, последвана от разширяване
Оттук нататък учените започнаха да разглеждат Вселената и постепенно се върнаха към изходната точка. От това произлиза предположението, че всичко започва с безкрайна плътност и изброимо време, което стартира процеса на разширяване. След първия етап температурите паднаха, което помогна за образуването на субатомни частици, а след тях и прости атоми. По-късно гигантски облаци от тези образувания се комбинират с гравитационни сили, което води до звезди и галактики.
Официалната възраст на Вселената е 13,8 милиарда години. Провеждайки тестове с ускорители на частици, теоретични принципи, а също и изследване на небесни обекти, учените успяха да пресъздадат етапите на събитията, за да ни върнат от модерността към момента на началото на всичко.
Но най-далечният период на Вселената (от 10 43 до 10 11 секунди) все още е спорен. Трябва да се има предвид, че съвременните физически закони все още не са били приложими по това време, така че никой не може да разбере как се е държала Вселената. Но все пак има привърженици на някои теории, които помогнаха да се идентифицират основните времеви периоди на универсалната еволюция: сингулярност, инфлация и охлаждане.
Сингулярността (епохата на Планк) е най-ранният период на Вселената. На този етап материята беше събрана в една точка от безкрайната равнина, където царуваха екстремни температурни режими. Във физическия план доминира само силата на гравитацията.
Това време продължи от 0 до 1043 секунди. Епохата получи второто си име в чест на Планк, тъй като само тази обсерватория е способна да проникне в такава празнина. Вселената беше лишена от стабилност, защото материята беше не само невероятно гореща, но и свръхплътна. С увеличаването и намаляването на нажежаемостта се появиха физически закони. От 1043 до 1036 секунди започва температурният преход.
Основните сили, отговорни за универсалните механизми, започнаха да се открояват. Първата беше гравитацията, след това електромагнетизмът и първата ядрена сила. От 1032 г. до днес инфлацията продължава. Симулациите показват, че Вселената е била изпълнена с висока плътност на равномерна енергия. Разширяването й накара да загуби температурата си.
Започна на 1037 секунди, когато освобождаването на силите доведе до експоненциален растеж. През този интервал започва барионегеза - хипотетично събитие, характеризиращо се с толкова високи температурни показатели, че произволните движения на частиците се извършват с релативистични скорости. При сблъсъци те бяха създадени и унищожени. Смята се, че именно поради това материята надделява над антиматерията.
Когато инфлацията приключи, пространството беше кварк-глюонна плазмена структура и други елементарни частици. Когато материята се охлажда, тя се слива и образува нови структури. Периодът на охлаждане започва с намаляване на температурата и плътността. В този процес елементарните частици и фундаменталните сили придобиха модерен вид.
Смята се, че след 10 11 секунди енергията бързо намалява. След още 10 6 секунди кварките и глуоните се обединиха в бариони, което доведе до тяхното прекомерно изобилие. Температурата вече не достигаше необходимото ниво, така че протоните-антипротони вече нямаха възможност да образуват нови двойки. Имаше масово унищожение, оставяйки само 10 10 от първоначалния им брой. Същото нещо се случи с електроните и протоните секунда по-късно.
Останалите протони, електрони и неутрони остават неподвижни, така че универсалната плътност се осигурява само от фотони и неутрино. Минаха още няколко минути и нуклеосинтезата започна.
Температурата спря на около милиард келвина и плътността намаля. Следователно протоните и неутроните започнаха да се сливат, образувайки изотоп на водород (деутерий) и хелий атоми. Но повечето от протоните все още остават „единични“.
Минават 379 000 години и електроните, комбинирани с ядрата на водорода, създават атоми, а отделената радиация продължава да се разширява. Сега го познаваме като реликва (най-древната универсална светлина). Докато се разширяваше, плътността и енергията му бяха загубени. Съвременната температура е 2,7260 ± 0,0013 K (-270,424 °C), а енергийната плътност е 0,25 eV/cm 3 . Можете да погледнете във всяка посока и навсякъде ще се натъкнете на остатъци от това излъчване.
Вселена преди горещия етап
Физикът Валери Рубаков за космическата микровълнова фонова радиация, произхода на нехомогенностите и гравитационните вълни:
Еволюция на Вселената
Как протече процесът на развитие и еволюция на Вселената? През следващите милиарди години гравитацията накара по-плътните региони да се придърпват един към друг. В този процес се образуват газови облаци, звезди, галактически структури и други небесни обекти. Този период се нарича структурна епоха, тъй като именно през този период се ражда съвременната Вселена. Видимата материя беше разпределена в различни формации (звезди в галактики, а тези в купове и свръхкупове).
ранна вселена
Физикът Валери Рубаков за разширяването на Вселената, Големия взрив и инфлационния модел:
Инфлационният етап на ранната Вселена
Физикът Алексей Старобински за най-ранния етап от развитието на Вселената, метриките на пространството на де Ситер и пространство-времето:
Ако говорим за детайлите на процеса, тогава те зависят от количеството и разнообразието на материята. Има 4 вида тъмно: студено, топло, горещо и барионно. От тях Lambda-CDM (студена тъмна материя) се счита за стандарт. В него частиците се движат със скорост, по-ниска от скоростта на светлината.
Тя съставлява 23% от универсалната материя, докато барионната материя достига само 4,6%. Ламбда се отнася до космологичната константа, създадена от Алберт Айнщайн. Тя твърди, че равновесието маса-енергия остава статично.
Разбира се, черните дупки ще бъдат привлечени, което ще доведе до истински гигантски чудовища. Средната температура на космоса ще достигне абсолютна нула и черните дупки ще се изпарят. Ентропията ще се повиши до такава степен, че ще предизвика сценарий на топлинна смърт, когато е просто невъзможно да се извлече каквато и да е организирана форма на енергия.
Съществува и теория за фантомните енергии. Тя вярва, че галактическите купове, планети, звезди, ядра и дори материята ще се разпаднат поради разширяване. Този резултат се нарича Голямата празнина.
История на изучаването на Вселената
Най-общо казано, природата на нещата се изучава от началото на времето. Най-ранните новини за Вселената са представени в митове и са били предавани устно. В по-голямата си част всичко започва с момента на сътворението, за което е отговорен Бог или боговете.
Астрономията възниква в древен Вавилон. Те имат съзвездия и календари още през 2000 г. пр.н.е. Нещо повече, те дори успяха да създадат прогнози за следващите хиляда години. Гръцки и индийски учени подходиха към въпросите на Вселената от философска гледна точка, като се фокусираха не върху божествената намеса, а върху причината и следствието. Можем да си припомним Талес и Анаксимандър, които твърдяха, че всичко се появява от първичната материя.
Емпедокъл (5 век пр.н.е.) е първият в западния свят, който предлага, че Вселената е представена от земя, въздух, вода и огън. Тази система стана много популярна сред философите, тъй като беше много подобна на китайската: метал, дърво, вода, огън и земя.
Едва при Демокрит идва теорията за неразделните частици (атоми), от които се състои пространството. То беше продължено от индийски философ на име Канада, който вярваше, че светлината и топлината са едно и също вещество, просто представени в различни форми. Будисткият философ Дигнана отива още по-далеч, като заявява, че цялата материя е енергия.
Идеята за крайността на времето навлиза в християнството, юдаизма и исляма. Те вярвали, че Вселената има начало и край. Космологията продължава да се развива и гърците излагат геоцентричния модел, който казва, че Земята е в центъра на всичко, около което се въртят небесните тела. Това е описано подробно в Алмагест от Птолемей. Това ще стане канон и ще продължи до Средновековието.
Още преди периода на научната революция (16-18 век) се появяват учени, които вярват, че всичко трябва да се основава на хелиоцентричния модел, където Слънцето се намира в центъра на нашата система. Сред тях са Аристарх Самоски (310-230 г. пр. н. е.) и Селевк (190-150 г. пр. н. е.).
Въпреки че индийските, персийските и арабските философи развиват идеите на Птолемей, има и революционери. Например Ас-Сиджизи или Арябхата. Николай Коперник се появява през 16 век. Неговата заслуга е, че той изложи концепцията за хелиоцентричния модел и обоснова доказателствата за неговата коректност. Те се основават на 7 принципа:
- Небесните тела не се въртят около една точка.
- Луната се върти около земята, а всички сфери се въртят около слънцето, разположено близо до универсалния център.
- Разстоянието Земя-Слънце е само малка част от разстоянието от Слънцето до други звезди, така че не виждаме паралакс.
- Звездите са в неподвижно състояние - видимото движение е причинено от аксиалното въртене на Земята.
- Земята се движи по орбитален път, така че изглежда, че Слънцето мигрира.
- Земята има повече от едно движение.
- Орбитален земен проход създава впечатлението, че други планети се движат в обратна посока.
По-разширена версия на неговите идеи се появява през 1532 г., когато той завършва „За оборотите на небесните сфери“. Същите аргументи се появяват в ръкописа, но вече са подкрепени с научни аргументи и примери. Но авторът се притесняваше, че ще бъде преследван от църквата и творбата е публикувана едва през 1542 г. след смъртта му.
Учени от 16-ти и 17-ти век подхващат идеите му. Галилео Галилей заслужава специална заслуга. С помощта на новото си изобретение (телескоп) той първо погледна Луната, Слънцето и Юпитер, които не се вписват в геоцентричния модел, но отговарят на хелиоцентричния.
В началото на 17 век са публикувани неговите бележки. Интерес представляваха наблюденията на повърхността на кратера на Луната, както и детайлизирането на най-големите спътници на Юпитер и идентифицирането на слънчеви петна. Той не заобиколи Млечния път, който дотогава се смяташе за мъглявина. Галилей видя, че пред него има много плътно разположени звезди.
През 1632 г. той застъпва хелиоцентричния модел в своя трактат „Диалог относно двете системи на света“. Неговите аргументи разбиха вярванията на Птолемей и Аристотел. Теорията на Йоханес Кеплер за елиптичните орбити на планетите допринесе за по-нататъшното укрепване. Следва Исак Нютон, който създаде теорията за универсалната гравитация. В трактат от 1687 г. той описва три закона за движение:
- Когато се гледа в инерционна рамка, обектът остава в покой или се движи с постоянна скорост, докато не бъде засегнат от външна сила.
- Векторната сума на външните сили (F) е равна на масата (m) на обекта, умножена по вектора на ускорението (a): F = ma.
- Когато първото тяло прилага сила към второто, второто едновременно прилага сила, равна по големина и противоположна по посока на първото.
Взети заедно, тези принципи описват връзката между обект, действащи сили и движение. Това стана основата на класическата механика. С тяхна помощ Нютон определя масите на планетите, подравняването на Земята в полюсите и издутината на екватора, както и че силата на гравитацията между Слънцето и Луната създава приливи и отливи на Земята.
Следващият пробив идва през 1755 г. Имануел Кант излага идеята, че Млечният път е огромна колекция от звезди, държани заедно от обща гравитация. Звездите се въртят, образувайки сплескан диск, а вътре в него се намира слънчевата система.
През 1785 г. Уилям Хершел иска да изчисли формата на галактиката, но не осъзнава, че по-голямата част от нея е скрита зад прах и газ. Трябваше да изчакаме 20-ти век и появата на Айнщайн с неговите специални и общи теории на относителността. Започна с факта, че той просто искаше да разреши законите на Нютонова механика със законите на електромагнетизма. През 1905 г. се появява Специалната теория на относителността.
Тя твърди, че скоростта на светлината е една и съща за всички инерционни координатни системи. Но това противоречи на предишното мнение (светлината, преминаваща през движеща се среда, ще следва средата, тоест скоростта на светлината е равна на сумата от скоростта на преминаване през средата и скоростта на самата среда).
Оказва се, че тази теория е направила така, че средата се оказва излишна. През 1907-1911г. Айнщайн мисли как да приложи теорията към гравитационните полета. В резултат на това той създава Общата теория на относителността (времето се отнася до наблюдателя и зависи от местоположението му в гравитационното поле).
Тук се появява принципът на еквивалентността - гравитационната маса е равна на инерционната маса. Той също така прогнозира забавянето на гравитационното време, съществуването на черни дупки и разширяването на Вселената.
През 1915 г. се появява радиусът на Шварцшилд - точката, в която масата на сферата ще бъде толкова силно компресирана, че скоростта на излизане от повърхността е равна на скоростта на светлината (е резултат от решаването на уравнението на полето на Айнщайн). През 1931 г. Субраманян Чандрасекар използва работата на Айнщайн, за да разбере, че ако масата на невъртящо се тяло на изроден електрон е над определена точка, тогава то ще се срине от само себе си.
Вселенатае всичко, което съществува във физическия план. Това са и закони, и пространство, и време, и материя. Но има и друго значение на Вселената – светът, космосът. Смята се, че светът съществува от около 14 милиарда години. Но редица учени не са съгласни с това мнение, те казват, че Вселената е съществувала и ще съществува вечно.
От какво се състои Вселената: нейните основни характеристики.
Каква е Вселената? Това е пространство, изпълнено със специална дрипава структура, подобна на гъба, разширяваща се в пространството. Стените на конструкцията са изградени от галактики, разположени на много голямо разстояние една от друга – милиони светлинни години. Галактиките от своя страна са съставени от звезди.
факт за разширяване Вселенатадава възможност да се каже, че може да се роди в резултат на Големия взрив. С помощта на WMAP е определена приблизителната му възраст - 14 милиарда години. Крайната вселена или не все още не е установена. Но ако вземем предвид факта, че скоростта на светлината е крайна, тогава Вселената е крайна. Предполага се, че разстоянието до границата му е 93 милиарда светлинни години.
Формата на Вселената е необичайна. Човечеството все още не е намерило такава триизмерна фигура, която да я опише. Факт е, че все още не е ясно дали светът е плосък или не. Но има мнение, че тя е близка до формата на равнина с включвания на пространствено-времеви изкривявания.
Не е ясно и дали Вселенатамногосвързани. Но ако изхождаме от теорията за Големия взрив, тя може да има ограничения в пространството, като същевременно остава пространствено неограничена. За да стане ясно за какво говорим, представете си сфера. Площта му е ограничена, но повърхността на сферата няма граници.
Исторически модели на разбиране на Вселената.
Съдбата на Вселената и нейната структура интересуват човечеството от древни времена. В древна Гърция се е приемало, че Земята е в центъра на света, а други планети и Слънцето се въртят около нея. И Вселената, състояща се от звезди, също се върти около Земята.
Ученията на Демокрит също бяха популярни. Същността му беше, че Вселената включва множество светове и много от тях са населени - в тях живеят хора. извънземни.
Тогава, благодарение на наблюденията на гравитацията, беше създаден хелиоцентричен модел на света. По-нататъшното изучаване на астрологията доведе до откриването и изучаването на Млечния път. Съвременната космология се занимава с изучаване на местоположението на галактиките в света и техните спектри. Въз основа на последните данни можем да кажем, че Вселената е пронизана от космически струни, състоящи се от вакуум. Те оплитат нашия свят като мрежа.
ВСЕЛЕНАТА (от гръцки „oecumena” – обитавана, обитавана земя) – „всичко съществуващо”, „всеобхватно световно цяло”, „съвкупност от всички неща”; значението на тези термини е двусмислено и се определя от концептуалния контекст. Има поне три нива на концепцията за „Вселената“.
1. Вселената като философска идея има значение, близко до понятието "universum", или "свят": "материален свят", "сътворено същество" и т. н. Тя играе важна роля в европейската философия. Образите на Вселената във философските онтологии бяха включени във философските основи на научното изследване на Вселената.
2. Вселената във физическата космология или Вселената като цяло е обект на космологични екстраполации. В традиционния смисъл това е цялостна, неограничена и фундаментално уникална физическа система („Вселената е публикувана в един екземпляр“ - А. Поанкаре); материалният свят, разглеждан от физическа и астрономическа гледна точка (А. Л. Зелманов). Различните теории и модели на Вселената се разглеждат от тази гледна точка като нееквивалентни една на друга на един и същ оригинал. Такова разбиране на Вселената като цяло беше обосновано по различни начини: 1) чрез позоваване на „презумпцията за екстраполация“: космологията твърди, че представлява в системата на познанието чрез своите концептуални средства едно всеобхватно световно цяло, а до обратното е доказано, тези искове следва да се уважат изцяло; 2) логически - Вселената се определя като цялостно световно цяло, а други Вселени не могат да съществуват по дефиниция и т.н. Класическата, нютонова космология създава образа на Вселената, безкрайна в пространството и времето, а безкрайността се счита за атрибутивно свойство на Вселената. Общоприето е, че безкрайната хомогенна Вселена на Нютон "унищожи" древния космос. Въпреки това научните и философските образи на Вселената продължават да съжителстват в културата, взаимно се обогатявайки. Нютоновата Вселена унищожи образа на древния космос само в смисъл, че отделя човека от Вселената и дори им се противопоставя.
В некласическата релативистка космология теорията за Вселената е изградена за първи път. Свойствата му се оказаха напълно различни от тези на Нютон. Според теорията за разширяващата се Вселена, разработена от Фридман, Вселената като цяло може да бъде както крайна, така и безкрайна в пространството, но във времето тя при всички случаи е крайна, т.е. имаше начало. А. А. Фридман вярва, че светът или Вселената като обект на космологията „е безкрайно по-тясна и по-малка от световната вселена на философа“. Напротив, огромното мнозинство от космолозите, въз основа на принципа на еднородността, идентифицираха модели на разширяващата се Вселена с нашата Метагалактика. Първоначалният момент на разширяването на Метагалактиката се разглежда като абсолютно „начало на всичко”, от креационистка гледна точка – като „създаването на света”. Някои релативистки космолози, разглеждайки принципа на еднообразието като недостатъчно обосновано опростяване, разглеждат Вселената като цялостна физическа система с по-голям мащаб от Метагалактиката, а Метагалактиката само като ограничена част от Вселената.
Релативистичната космология коренно промени образа на Вселената в научната картина на света. В идеологически план тя се връща към образа на древния космос в смисъл, че отново свързва човека и (развиващата се) Вселена. Друга стъпка в тази посока беше антропният принцип в космологията. Съвременният подход към тълкуването на Вселената като цяло се основава, първо, на разграничението между философската идея за света и Вселената като обект на космологията; второ, това понятие е релативизирано, т.е. обемът му е свързан с определен етап от познанието, космологичната теория или модел - в чисто лингвистичен (независимо от обектния им статус) или в обектен смисъл. Вселената е тълкувана например като „най-големият набор от събития, към които нашите физически закони могат да бъдат приложени, екстраполирани по един или друг начин“ или „може да се счита за физически свързани с нас“ (Г. Бонди). Развитието на този подход е концепцията, според която Вселената в космологията е „всичко, което съществува“ не в някакъв абсолютен смисъл, а само от гледна точка на тази космологична теория, т.е. физическа система с най-голям мащаб и порядък, чието съществуване следва от определена система от физическо познание. Това е относителна и преходна граница на известния мегасвят, обусловена от възможностите за екстраполация на системата от физическо познание. Под Вселената като цяло не във всички случаи се има предвид един и същ "оригинал". Напротив, различните теории могат да имат различни оригинали за обект, т.е. физически системи с различен ред и мащаб на структурната йерархия. Но всички твърдения за представяне на всеобхватния свят като цяло в абсолютния смисъл остават необосновани. Когато тълкуваме Вселената в космологията, трябва да се прави разлика между потенциално и реално съществуващо. Това, което днес се смята за несъществуващо, утре може да влезе в полето на научните изследвания, ще се окаже, че съществува (от гледна точка на физиката) и ще бъде включено в нашето разбиране за Вселената. Така че, ако теорията за разширяващата се Вселена по същество описва нашата Метагалактика, то най-популярната теория за инфлационната („надуваща се“) Вселена в съвременната космология въвежда концепцията за набор от „други вселени“ (или, от гледна точка на емпиричния език , извънметагалактични обекти) с качествено различни свойства. Така инфлационната теория признава мегаскопично нарушение на принципа на еднородността на Вселената и въвежда принципа за безкрайното разнообразие на Вселената, което е допълнително към него по смисъл. Съвкупността от тези вселени И. С. Шкловски предложи да се нарече „Метавселена“. Инфлационната космология в специфична форма съживява по този начин идеята за безкрайността на Вселената (Метавселената) като нейното безкрайно разнообразие. Обекти като Метагалактиката често се наричат "минивселени" в инфлационната космология. Минивселените възникват от спонтанни флуктуации на физическия вакуум. От тази гледна точка следва, че началният момент на разширяването на нашата Вселена, Метагалактиката, не трябва непременно да се счита за абсолютно начало на всичко. Това е само началният момент на еволюция и самоорганизация на една от космическите системи. В някои версии на квантовата космология концепцията за Вселената е тясно свързана със съществуването на наблюдател („принципът на участие“). „Създавайки на някакъв ограничен етап от своето съществуване наблюдатели-участници, не придобива ли от своя страна Вселената чрез техните наблюдения онази осезаемост, която наричаме реалност? Това не е ли механизмът на съществуване? (Дж. Уилър). Значението на понятието Вселена в този случай също се определя от теория, основана на разграничението между потенциалното и действителното съществуване на Вселената като цяло в светлината на квантовия принцип.
3. Вселената в астрономията (наблюдаема, или астрономическа Вселена) е регион от света, обхванат от наблюдения, а сега отчасти и от космически експерименти, т.е. „всичко, което съществува“ от гледна точка на наличните в астрономията средства за наблюдение и изследователски методи. Астрономическата вселена е йерархия от космически системи с нарастващ мащаб и порядък на сложност, които са били последователно открити и изучавани от науката. Това са Слънчевата система, нашата звездна система, Галактиката (съществуването на която е доказано от В. Хершел през 18 век), Метагалактиката, открита от Е. Хъбъл през 20-те години на миналия век. В момента обекти от Вселената са достъпни за наблюдение, отдалечени от нас на разстояние около 9-12 милиарда светлинни години. През цялата история на астрономията до 2-ра половина на 20-ти век в астрономическата Вселена са били известни едни и същи видове небесни тела: планети, звезди, газ и прах. Съвременната астрономия е открила фундаментално нови, непознати досега видове небесни тела, включително свръхплътни обекти в ядрата на галактиките (вероятно представляващи черни дупки). Много състояния на небесните тела в астрономическата Вселена се оказаха рязко нестационарни, нестабилни, т.е. разположени в точките на бифуркация. Предполага се, че огромното мнозинство (до 90-95%) от материята на астрономическата Вселена е концентрирана в невидими, но ненаблюдаеми форми („скрита маса“).
V. V. Казютински
Нова философска енциклопедия. В четири тома. / Институт по философия РАН. Научно изд. съвет: V.S. Степин, А.А. Хусейнов, Г.Ю. Семигин. М., Мисъл, 2010, т. I, A - D, с. 460-461.
литература:
Фридман Л. А. Избр. върши работа. М., 1965; Безкрайността и Вселената. М., 1970; Вселена, астрономия, философия. М., 1988; Астрономия и съвременната картина на света. М., 1996; Бонди Х. Космология. Cambr., 1952; Мунилц М. Пространство, време и творение. Ню Йорк, 1965г.
Зареждане...
