Строение Вселенной
Перед тем, как узнать о строении Вселенной, нужно определиться с тем, что именно вы понимаете под этим понятием. У слова Вселенная, как ни странно, есть два значения. Первое – философское, объединяющее под собой все сущее и состоящее из пространства и времени. Второе – материальное, это астрономическая Вселенная, которая описывает не абстрактное «все», а конкретные объекты, небесные тела, звездные скопления, астероиды, космический мусор, и даже нас с вами. Вот об этом мы сегодня и поговорим.
Если углубиться в точечную структуру астрономической Вселенной, то окажется, что по большей части она состоит из водорода – на 75%. На втором месте находится гелий, занимающий около 23%, а остальные 2 приходятся на все остальные элементы, включая кислород и углерод.
Вселенная очень разряжена, ее плотность составляет 10 -29 г/см 3 , и преобладающими веществами в ней являются темная энергия и темная материя. Говоря точнее, материя – это все, что есть во Вселенной. Просто она бывает осязаемой – вещество, и неосязаемой – энергия. Вещество в свою очередь тоже разделяется на две группы согласно тому, может оно взаимодействовать с электромагнитным излучением или не может. Если нет, значит оно темное. И если с темным веществом все более ли менее понятно, то вот что такое темная энергия, объяснить сложно. Если коротко – это неструктурированная материя с отрицательным давлением, не позволяющая структурированной материи растягиваться. То есть благодаря ей метр всегда состоит из 100 сантиметров, даже несмотря на расширение Вселенной.
Кроме плотности, структуры, температуры и некоторых других характеристик, мы мало что можем сказать о Вселенной. Например, мы не знаем ее точного размера или формы. Непонятно даже, есть ли они у нее. То же самое можно сказать и про массу, которая ко Вселенной вообще не применяется.
Из чего состоит Вселенная
Итак, со структурой разобрались, теперь можно поговорить о более детальном строении мироздания. Начнем с самых больших объектов и будем двигаться к самым маленьким.
Состав Вселенной
Самые громадные области Вселенной – это далеко не галактики, как может показаться на первый взгляд. (Галактики даже не входят в топ-3, но об этом позже). Самые большие зоны – это пустоты или войды. Да, большую часть Вселенной составляет пустота, вы все правильно поняли. Войды – это такие участки космоса, в которых нет вообще ничего, даже галактических скоплений. Эти участки могут быть громадными: около 30 парсек. Но есть еще и супервойды, которые простираются на 150 мегапарсек и, скорее всего, занимают около половины всей Вселенной. Говоря слово «пустота», мы подразумеваем, что там нет звезд, планет и прочих небесных тел. Но по-прежнему присутствует вакуум, который на самом деле не такой уж и пустой.
Следующими по размеру после войдов являются галактические нити. Как вы уже, наверное, догадались по названию, это структура представляет собой нить из галактик. Ее длина в среднем составляет около 70-80 мегапарсек. Нити простираются между войдами и могут образовывать собой что-то вроде стен, состоящих из сверхскоплений. Кстати о них.
Сверхскопления галактик – следующая по величине структура во Вселенной. Она включает в себя группы и скопления галактик, которые вытягиваются по длине примерно на 10-50 мегапарсек. В редких случаях длина может достигать 100 мегапарсек, а толщина – 1. В отличие от нитей, сверхскопления состоят из нескольких волокон, которые переплетаются между собой, образуя единую структуру. А между этими волокнами располагаются пустоты.
Сверхскопления галактик
Далее идут скопления галактик, которые представляют собой галактические системы общим размером около 100 световых лет и массой больше тысячи масс Солнца. Скопления галактик бывают правильными, неправильными и промежуточными. Первые также называют регулярными, они имеют округлую форму и увеличивают густоту галактик от краев к центру. Вторые – иррегулярные, их форма может быть произвольной, а концентрация галактик, наоборот, уменьшается к центру.
Помимо скоплений, есть еще и группы галактик. Формально это одно и то же, просто группами называют объединения до ста «участников», а скоплениями – больше ста. Но в плане строения разницы между ними нет.
Наконец-то мы подобрались к чему-то более знакомому – галактики. Это структуры, состоящие из групп звездных систем, космической пыли и межзвездного газа. Газ заполняет собой пространство между звездами и является крайне разряженным веществом с плотностью менее атома на кубический сантиметр. Ну а пыль – это просто пыль, частицы которой настолько маленькие, что вы их даже не увидите. Самые крупные из них составляют десятую долю миллиметра в диаметре. Все галактики удалены от нас на огромные расстояния, кроме той, в которой мы находимся, конечно же. Они бывают разными: эллиптическими, спиральными, карликовыми и так далее. Они все различаются по массе и размерам. Например, диаметр самой большой из всех известных нам галактик IC 1101 составляет 600 килопарсек.
Спиральная галактика NGC 4414
Все галактики состоят из звездных скоплений. Это группа звездных систем с общим происхождением, которые движутся в гравитационном поле галактики как одна цельная структура. Вы можете знать их как созвездия.
Звездные системы представляют собой одну звезду или целую группу вместе с их планетными системами, объединенных друг с другом гравитацией.
Планетная система – это все небесные тела, захваченные гравитацией звезды и вращающиеся вокруг нее. Наша Солнечная система тоже является такой структурой. Сюда входит сама материнская звезда, планеты, их спутники, астероиды, кометы и другие более мелкие объекты.
Звезда – небесное тело, достаточно большое для того, чтобы в его ядре начали протекать термоядерные реакции, выделяющие колоссальное количество энергии. Звезды разделяются на разные виды в зависимости от размера и температуры. Ближайшая к нам звезда – Солнце.
Звезды
Вокруг небесного светила в планетной системе вращаются планеты. Эти небесные тела имеют достаточную массу, чтобы обзавестись собственным гравитационным полем и очистить свою орбиту, но они все еще не настолько большие, чтобы запустить термоядерные реакции в ядре. В нашей системе насчитывается восемь планет, включая Землю.
Карликовые планеты также обладают своим гравитационным полем и могут принять форму шара, но они не способны очистить окрестности своей орбиты от различного мусора, так как слишком маленькие. Под данное определение подходит Плутон, который не так давно считался девятой планетой Солнечной системы.
Помимо всего прочего, в звездных системах еще есть спутники планет и более мелкие тела: астероиды, кометы, метеороиды и многое другое.
Источник
Сколько существует измерений во Вселенной?
Согласно традиционной теории, касающейся того, какие измерения существуют во Вселенной, сколько их, человек живет в трехмерном мире. Здесь есть высота, ширина и длина. Порой в качестве четвертого называют время. Однако вопрос, существуют ли другие измерения, продолжает волновать человечество на протяжении уже достаточно долгого времени. В связи с этим постоянно рождаются новые теории об этой необъятной и неизученной Вселенной. Как правило, создаются они в фантастических произведениях.
Парапространство
Вам будет интересно: Приторно-сладкий – это любезный притворщик или плохой обманщик?
Это понятие было создано писателем Сэмюэлем Дилэни. Он принял в расчет идею многих фантастических произведений о том, как человек покидает свой мир, переносясь в другие измерения. Он высказал предположение о том, что они действительно могут присутствовать в реальном мире. Так, когда человек испытывает непонятные, будто чужеродные ощущения, слышит что-либо, чего нет в окружающей действительности, это может быть частью другого, параллельного мира.
Флатландия
Вам будет интересно: Осаждение — это. Описание процесса, скорость, особенности
Этот мир, собранный из 2 измерений, впервые был описан в 1884 году. Его описал Эдвин Эбботт в своей книге. Главным героем ее стал квадратик. В этом мире количество граней и углов указывает на принадлежность к тому или иному социальному слою.
В таком измерении нет Солнца. Но раз в 1000 лет здесь оказывается один человек из трехмерного мира. Однако местное население не верит в существование других миров. Эта книга больше похожа на сатиру, чем на научную фантастику.
Супер-Саргассово море
В поисках ответов на то, какие измерения существуют во Вселенной, исследователь паранормальных явлений Чарльз Форт описал этот параллельный мир. Он заявил о том, что в нем оказываются все предметы, которые пропадают из трехмерного измерения. Порой они возвращаются и исчезают снова. Этим Чарльз объяснил наличие дождей из животных, объектов, которые периодически наблюдаются по всей Земле. Форт посчитал, что это измерение расположилось между Великобританией и Индией.
L-пространство
Вам будет интересно: Понятие ориентировки в пространстве и ее развитие
По-своему отвечает на вопрос, сколько измерений существует на Земле, Терри Пратчетт. L-пространство является особым миром-библиотекой. Это большое информационное поле. Здесь находятся все данные, когда-либо обозначенные на носителях, а также все задуманные. Ряд из них очень опасен, по этой причине путешествие по такому пространству требует соблюдения некоторых правил. О них знают лишь старшие библиотекари.
Гиперпространство
Это понятие применяют во множестве фантастических произведений. Гиперпространство является тоннелем, с помощью которого человек может совершать перемещения в другие миры быстрее скорости света. Идея об этом как о существующем измерении Вселенной была впервые высказана в 1634 году. О нем написал Иоганн Кеплер в произведении Somnium.
Главные герои его планировали оказаться на острове, которые находился в 80000 км над уровнем Земли. Туда могли попасть лишь демоны, использовавшие опиум для погружения героев в сон. После они переносили их на этот остров, применяя силу ускорения.
Карманы Вселенной
Алан Харви Гут был физиком в технологическом институте Массачусетса. Он, отвечая на вопрос, сколько существует измерений пространства, выдвинул свою гипотезу. Она заключалась в постоянной инфляции космоса – он попросту расширяется каждый миг, и возникает все больше отдельных Вселенных, в них действуют свои законы физики.
Теория 10 измерений
Эта теория провозглашает гораздо большее число измерений, чем известные человеку 3. По крайней мере, их имеется 10. Они оказывают влияние на человеческий мир, несмотря на то, что его обитатели их не видят, не воспринимают.
Пятое измерение – это и есть параллельный мир. Шестое является плоскостью, в которой присутствуют Вселенные, похожие на эту. Седьмое измерение является мирами, возникавшими в совершенно иных условиях, нежели известный человеку мир. В восьмом измерении хранится вся история миров. Девятое содержит миры, живущие по иным законам физики, нежели это измерение. Десятое же включает все перечисленные миры. Все их сознание не в состоянии вообразить.
Данные ученых
Вам будет интересно: Псевдослучайное число: методы получения, достоинства и недостатки
Выяснением того, сколько измерений существует в мире, активно занимаются ученые. На данный момент это достаточно загадочный вопрос. Имеются лишь предположения о том, что другие Вселенные могут связываться с какими угодно параметрами. Но на сегодняшний день это что-то из разряда одной лишь диалектики.
Описывая, какие измерения существуют на Земле, многие исследователи утверждают, что иные миры должны быть либо очень маленькими либо огромными. Ведь именно при таких аномальных для человека размерах происходят искажения законов физики. Путешествие во времени совершить возможно – но только в будущее, а не в прошлое. Однако эти высказывания ученых также остаются лишь на уровне теории. Они не доказаны ничем.
Научный взгляд
Когда кто-то задумывается о том, какие измерения существуют, как правило, он подразумевает параллельный мир с альтернативной реальностью. Обычно кажется, что он должен существовать параллельно текущему миру, но в нем все иначе. Но в действительности роль других измерений несколько иная.
Измерения являются различными гранями того, что считается реальностью. С ранних лет человек живет в окружении трех измерений – длины, ширины, глубины. Это оси X, Y, Z. Ученые лишь высказывают предположения о том, что имеются и другие.
Четвертое измерение
Ученые утверждают, что время является четвертым измерением. Вместе с другими осями оно позволяет определить положение предмета в окружающем мире. Остальные измерения с трудом поддаются описанию, несмотря на попытки ученых разгадать и объяснить их.
Описывая, сколько измерений существует во Вселенной, ученые описывают еще шесть в дополнение к традиционным. Если следовать теории струн, именно в них кроется объяснение природных взаимосвязей. Человек воспринимает только три из них, а значит, остальные слишком малы.
История исследований
Большое влияние на мнение ученых касательно того, сколько измерений существует во Вселенной, оказала влияние статья физика Пауля Эренфеста 1917 года. Он перечислял в ней доказательства того, что известные 3 измерения вполне полноценно описывают наш мир.
Он заметил, что для орбит планет нужны обратные законы силы. Иначе бы планеты не сумели следовать по постоянным орбитам.
Вселенная является не только космосом. Математик Герман Минковский некогда задокументировал, что теория относительности Эйнштейна лучше всего выражается в четырех измерениях. Он предложил использовать для описания и пространство, и время. Сам Эйнштейн применял ту же концепцию для описания гравитации.
На протяжении многих лет ученые старались соединить свет как природную силу с ядерной, с гравитацией для создания единой теории фундаментальных сил. Наиболее ранние подходы оказывались неточными.
В ходе своих исследований на эту тему Кляйн выяснил, что 5 измерение едва ли можно увидеть. Пространство только выглядит трехмерным. Следующие же измерения находятся в крошечной петле.
Выясняя, сколько измерений существует, современники этого ученого в начале ХХ века исследовали внутренние измерения. На протяжении всего века предпринимались попытки расширить измерения, найти следующие, включая сюда электромагнетизм.
К концу ХХ века появились новые теории. Так, возникла идея о том, что главнейший компонент природы – нити энергии. Теория суперструн стала распространенной в 90-х годах ХХ века. Она отвечает на вопрос, сколько измерений существует: всего их 10.
Что происходит в других измерениях?
Несмотря на всевозможные попытки фантастов рассказать о том, сколько измерений существует и что в них происходит, реальность оказывается несколько прозаичнее. Человек не воспринимает другие измерения. Известно, что, оказавшись в пятом измерении, человек бы видел мир, который несколько отличается от его привычного. В шестом была бы видна плоскость других миров, которые начинались бы точно так же, как текущий мир. Если бы человек был способен освоить его, он бы сумел переноситься в прошлое и в будущее. Включая и альтернативное будущее.
Седьмое измерение открыло бы путь к другим мирам, начинавшимся с других условий. В предыдущих начало было бы всегда одним, а здесь оно бы было альтернативным.
В восьмом измерении бы обнаружились все возможные истории, у них бы было бесконечное число ответвлений. Начало у каждой разное. Девятое измерение позволило бы сравнить все истории миров с разными законами физики и условиями. В десятом человек бы оказался у точки, где оказалось охваченным все мыслимое. Теория струн объясняет наличие этих 6 измерений.
Если читать научные труды, объясняющие, сколько измерений существует, рано или поздно исследователь наткнется на понятие «брана». Это предмет, точечная частица в более высоких измерениях. Браны двигаются в пространстве и времени. У них есть масса, может иметься и свой заряд.
Вам будет интересно: Землеустройство и кадастры — специальность: что это такое? Государственный университет по землеустройству
Многие ученые полагают, что возможно применить телескоп для обнаружения света из ранней Вселенной, который существовал много миллиардов лет назад. Тогда станет понятным, как дополнительные измерения повлияли на Вселенную.
Если теория струн однажды будет доказана, весь мир признает, что всего существует 10, а может, и больше измерений. Но неизвестно, станет ли когда-нибудь возможным визуально представить высокие измерения.
Современный взгляд
Впервые всерьез задумался о том, что четвертое измерение – это время, Эйнштейн. Выяснилось, что во Вселенной не существует единого времени. Дело не в том, что оно свое в Токио, а в Москве – другое, а в том, что на Луне часы пойдут совершенно иначе, нежели на Земле. Оно относительно. Время сильно зависит от того, с какой скоростью перемещается предмет. Чем он быстрее, тем медленнее будет идти время. По этой причине часы на Луне всегда отстают. Пространство тесно связано со временем.
Есть теория Сасло, согласно которой Вселенная некогда, до такого масштабного расширения, являлась двумерной. Она основывается на предположении о том, что остальные измерения в тот момент были неразличимыми. Ученые считают, что существует некий квант пространства, меньше которого нет. И вполне вероятно, что остальные измерения попросту находились в настолько свернутом положении, что нельзя было выделить их. Впоследствии они начали раскрываться.
В рамках текущей Вселенной очевидно, что 4 измерений недостаточно для описания всего, что наблюдается вокруг. Примечательно, что простых законов Ньютона хватает, чтобы объяснить простейшие явления на Земле. В то время как при расчетах, используемых для космоса, ученые прибегают к теории Эйнштейна и четырехмерной математике. Но даже 4 измерений стало не хватать. На данный момент открыты далеко не все движущие миром законы и силы. Как правило, человек видит очень малую часть Вселенной.
Например, в ходе расчетов ученые сталкиваются со следующими вопросами. Они определяют массу звезд, которую видят точно, с газом между звездами, планетами. При суммировании этой массы получается определенное число. Но если подставить его в формулу вращения, окажется, что края мира двигаются гораздо медленнее, чем они двигаются на самом деле. Массы должно быть в 10 раз больше. Таким образом, ученые видят лишь одну массу, а еще девять не нашли. Это темная материя. К тому же известно, что Вселенная расширяется. А благодаря какой энергии – непонятно.
Важнейшей проблемой исследования космоса и других измерений является стремление человека перенести законы, которые работают на Земле, во внешнюю среду, и в итоге появляется некая темная материя. То есть из частности человек старается вывести общую картину.
По такой же схеме были введены маленькие дополнительные измерения, которые есть, а человек их не видит. С ранних лет жизни мозг человека весьма сильно ограничивается восприятием лишь трех измерений.
Хотя в фантастических произведениях часто описывается, как однажды станет возможным благодаря изучению последующих измерений раздвигать пространство вокруг, входить в закрытые помещения, в реальности, как отмечают ученые, это невозможно. В то же время они не исключают возможность того, что его удастся «гнуть». Например, благодаря неким искривлениям в пространстве и времени человек будет перемещаться из одной точки в другую.
Сейчас самым кратким путем считается прямая. Но, сложив лист и проткнув его насквозь, в конечной точке возможно оказаться мгновенно. Вероятно, это однажды люди будут проделывать с пространством и временем. По сути, трехмерный мир и представляет собой аналогичный плоский лист, который вполне «протыкается». Ученые продолжают активно двигаться в этом направлении. Так, люди не так давно научились обнаруживать планеты в других солнечных системах. Хотя люди понимали, что звезды обладают планетами, но не могли их обнаружить.
Однако ум человека развился до момента, когда сумел воочию видеть планеты, расположенные так далеко, выяснять их состав, не оказываясь на их поверхности. На данный момент человеческий ум активно работает над открытием искажений времени и пространства, измерений.
Источник