Где находится самая дальняя точка Вселенной?
Наверняка вы не раз задумывались, глядя на ночное небо: «Что там? Как далеко всё это простирается?». Вы не одиноки в своём любопытстве. Мало того, вы в очень хорошей компании. Люди задавались вопросом, что там, за горизонтом, в течение всей истории существования своей цивилизации. И сегодня наука пытается ответить уже на более серьёзный вопрос: есть ли вообще край у Вселенной?
Здесь живут львы
Самые древние географические карты, дошедшие до наших дней, датируются шестым веком до нашей эры. Нельзя сказать, что на них помещалась сколько-нибудь значительная территория. Земля выглядела плоской, как если бы её срисовывали, находясь на высокой горе, находящейся в центре. Одним из первых о том, что наша планета на самом деле представляет собой сферу, приблизительно в 240 году до н.э. предположил древнегреческий учёный Эратосфен. Наблюдая за полуденным Солнцем, он вычислил окружность земли, ошибившись в итоге всего на 15%.
Тем не менее, в течение ещё сотен лет после него карты были «плоскими», а картографы были центрами этих миров, будь то Европа, Азия или даже Китай. По краям таких карт часто были примечания, вроде совершенно замечательного «здесь живут львы». Эти надписи обозначали неизведанные земли. Исследователи обменивались знаниями и «обнаруживали» места, уже почему-то заселённые людьми. Картина мира постепенно расширялась, пополняясь новыми красками. Карты приобрели окончательный вид в 20- годах позапрошлого века, с открытием Антарктиды. И неожиданно для всех краем карты оказалось небо!
Одна Вселенная – одна галактика
В 30-х годах того же века человечество обнаружило, что звёзды находятся гораздо дальше, чем планеты. Выяснилось это, когда астрономы измерили, насколько по-разному различные небесные тела перемещаются относительно своего фона — этот феномен называется «параллакс». Край карты теперь переместился за пределы Солнечной системы — дальше, вглубь галактики. И к началу 20 века человечество искренне считало, что вся Вселенная помещается в Млечный путь.
Но тут перед учёными встал вопрос: «Если одна звезда не такая яркая, как другая — она что, дальше? Или просто меньше?». На самой заре 20 века астроном Генриетта Суон Ливитт определила, что класс звёзд под названием Цефеиды пульсирует — становится то ярче, то тусклее. При этом звёзды, пульсирующие с одинаковой периодичностью, имеют одинаковую яркость. Если две цефеиды пульсируют синхронно, и одна из них тусклее другой, это значит, что одна из них ближе, а вторая — дальше. И так как расстояние до некоторых из этих объектов уже было известно, учёным удалось создать космический «мерный шест», как у геодезистов.
В 1925 году Эдвин Хаббл наблюдал за яркостью переменных звёзд в мутном пятне под названием Андромеда, и некоторые из них оказались совсем не такими яркими, как на то намекала ритмичность пульсации. Астроном вдруг осознал, что эти звёзды находятся слишком далеко, чтобы находиться внутри Млечного пути. Андромеда оказалась другой галактикой! Сейчас мы знаем, что свет этой «богини» — это самое дальнее из того, что мы можем увидеть невооружённым взглядом на ночном небе.
13 миллиардов световых лет?
Используя более зоркие «глаза», вроде того космического телескопа, что был назван в честь Эдвина Хаббла, мы увидели потрясающие картины, на которых каждая крошечная точечка была целой галактикой. Самая дальняя из них находилась на расстоянии в 13 миллиардов световых лет, и свет от неё — это самое древнее, что нам доводилось видеть. Глядя на неё, мы смотрим на то, как она выглядела, когда Вселенной было всего 400 миллионов лет. Ни Солнца, ни Земли тогда ещё не существовало и в помине.
Надо сказать, что мы видим эти дальние объекты не там, где они находятся конкретно в этот момент времени. Некоторые звёзды, в том числе и наше Солнце, излучают свет согласно определённым шаблонам, которые зависят от их атомного состава. Они называются «спектры поглощения» и являются своеобразными световыми отпечатками. Но если мы видим образцы на более длинных и красных длинах волн, чем ожидаем, то это говорит о том, что объект удаляется от нас, и его свет растягивается расширяющейся вселенной. Астрономы называют этот феномен почти по коммунистически — «красным смещением».
Итак, за то время, что свет доходит до нас от отдалённой галактики, она улетает от нас ещё дальше. Поэтому мы видим её гораздо более молодой и близкой, чем есть на самом деле. Представьте, что друг послал вам на электронную почту письмо, в котором написал, что едет в поезде и проезжает мост на границе вашего города. Но к тому времени, когда вы прочитаете это послание, он уже будет далеко от этого моста. Так вот, то космическое явление, которое мы объясняем, очень напоминает описанную ситуацию. Однако физика больших расстояний имеет свои странные особенности, и мы непременно должны учитывать их.
Что за пределом видимой Вселенной?
Свет, покинув галактику, находящуюся на расстоянии 13 миллиардов световых лет, доходит до нас, когда до неё уже 46 миллиардов. И чем дальше она расположена, тем быстрее летит прочь. Это значит, что где-то далеко-далеко есть некий предел, за которым космические объекты движутся быстрее скорости света — потому что само пространство расширяется с упомянутой скоростью. Свет, который испускают такие объекты, будет удаляться от нас, двигаясь в нашем же направлении! И мы никогда не сможем увидеть его.
Это и есть предел наблюдаемого нами космоса. Учёные почти на 100% уверены, что за ним находятся другие его части. Никто точно не знает, насколько велика Вселенная. Кто-то считает, что она раз в 250 больше наблюдаемой, другие рассчитали, что это 1222000 мегапарсек, что очень много, очень гипотетично, и очень нелепо. Третьи говорят, что никакого края нет как такового. Одна из теорий гласит, что ткань Вселенной может быть свёрнута в тор — это что-то вроде гигантского пончика с дырой внутри. Если она верна, то у Вселенной нет не только края, но и начала, и конца.
Так что пока мы не можем ответить на вопрос, где находится самая дальняя точка Вселенной. Однако нами движет то же самое любопытство, которое тысячи лет назад вдохновляло на открытия первых
составителей географических карт. Берегите это чувство, пытайтесь открывать для себя новое. Но будьте осмотрительны… Где-то там могут жить львы.
Источник
Насколько далека самая далекая галактика во Вселенной?
Вселенная — чертовски большое место. Когда мы смотрим на ночное небо, почти все, что видно невооруженному глазу, является частью нашей галактики: звездой, скоплением звезд, туманностью. За звездами Млечного Пути проглядывает, например, галактика Треугольника. Эти «островные миры» мы находим повсюду во Вселенной, куда ни глянь, даже в самых темных и пустых клочках пространства, если только сумеем собрать достаточно света, чтобы заглянуть достаточно глубоко.
Большинство этих галактик настолько далеки, что даже фотону, летящему на скорости света, потребуются миллионы или миллиарды лет, чтобы преодолеть межгалактическое пространство. Когда-то он был испущен поверхностью далекой звезды, а теперь он, наконец, добрался до нас. И хотя скорость в 299 792 458 метров в секунду кажется невероятной, тот факт, что мы прошли всего 13,8 миллиарда лет со времен Большого Взрыва, означает, что расстояние, которое преодолел свет, все же конечно.
Вы, наверное, думаете, что самая далекая галактика от нас должна быть не дальше, чем в 13,8 миллиарда световых лет от нас, но это было бы ошибкой. Видите ли, кроме того, что свет движется с конечной скоростью через Вселенную, есть и другой, менее очевидный факт: ткань самой Вселенной расширяется с течением времени.
Галактика EGS8p7 в настоящее время является рекордсменом по удаленности. С измеренным красным смещением в 8,63, наша реконструкция Вселенной подсказывает нам, что свету этой галактики потребовалось 13,24 миллиарда лет, чтобы добраться до нас. Еще немного математики, и мы обнаружим, что видим этот объект, когда Вселенной было всего 573 миллиона лет, всего 4% от ее текущего возраста.
Зеркало Хаббла по сравнению с зеркалом Джеймса Вебба
Но не думайте, что эта галактика самая далекая из самых далеких галактик, которые мы когда-либо увидим. Мы видим галактики на таком расстоянии настолько, насколько нам позволяет наше оборудование и Вселенная: чем меньше нейтрального газа, чем больше и ярче галактика, чем чувствительнее наш инструмент, тем дальше мы видим. Через несколько лет космический телескоп Джеймса Вебба сможет заглянуть еще дальше, поскольку будет способен улавливать свет большей длины волны (и, следовательно, с большим красным смещением), сможет видеть свет, который не блокируется нейтральным газом, сможет видеть более тусклые галактики, чем наши современные телескопы (Хаббл, Спитцер, Кек).
В теории самые первые галактики должны появиться с красным смещением в 15-20.
Источник
Место человека во Вселенной
Всем известно устаревшее представление о мире как о плоском диске, который лежит на черепахе или каком ином животном. Но оно действительно имело место быть, несмотря на кажущуюся абсурдность. Сверху этот диск накрывался твердым куполом небосвода, в который можно было упереться, поднявшись на необходимую высоту, а стоявшие на краю диска Атланты держали его на своих плечах. Если достаточно долго плыть в одном направлении, по представлениям древних, запросто можно было достичь края диска и упасть.
Затем появились новые теории, которые видоизменяли общую картину мира. Так, сначала появилась геоцентристская, а затем и гелиоцентристская модели мира. Первая предполагала, что вся Вселенная вращается вокруг Земли, вторая — вокруг Солнца. Но работы Коперника, Кеплера и Ньютона окончательно заставили человечество принять тот факт, что точки, наблюдаемые на небосклоне невооруженным взглядом — это объекты, подобные Солнцу, только находящие очень далеко от нас. И тогда человечество, пожалуй, впервые осознало то, что оно не находится в центре Вселенной и что все вокруг крутится не вокруг него. Солнечная система оказалась лишь одним из многих образований во Вселенной, отличающимся лишь тем, что мы, люди, осознавшие этот факт, находимся именно здесь.
Дальнейшие исследования позволили понять, что Солнечная система находится на внутренней стороне одного из рукавов спиральной галактики под названием Млечный Путь, а также то, что таких галактик неисчислимое множество, удаленных на разное расстояние от нашей. Все звезды, которые можно увидеть невооруженным взглядом (а их около пяти тысяч), составляют ничтожно малую часть от звезд, которые есть лишь в одной нашей галактике (200-400 миллиардов). Сам Млечный Путь представляет собой лишь одну из многих сотен миллиардов галактик.
Если бы звезда была крупинкой соли, все звезды, видимые невооруженным глазом, уместились бы в чайной ложке, однако звезды всей Вселенной составили бы шар диаметром более тринадцати километров.
— Стивен Хокинг
Таким образом, человечество постепенно осознавало истинные масштабы Вселенной и поражалось собственной ничтожности. Размеры Вселенной действительно потрясают воображение. Их даже невозможно представить. Ближайшая к нам звезда — Проксима Центавра — находится более чем в четырех световых годах от нас (напомню, что Солнце находится в восьми световых минутах от нас — то есть примерно в 270 000 раз ближе, чем Проксима Центавра).
Собственно вот теперь и можно задать тот вопрос, который и является предметом данных размышлений. Одиноко ли человечество во Вселенной? Несет ли оно полную ответственность за жизнь во всей Вселенной или же существуют и другие расы, с которыми нам еще предстоит встретиться?
Существует две возможности: либо мы одиноки во Вселенной, либо нет. Обе одинаково ужасны.
— Артур Чарльз Кларк
Только представьте, сколь неописуемо холодна была бы Вселенная, населяй мы ее в одиночку. Является ли Земля единственной планетой, на которой образовалась жизнь, а человечество — единственной во Вселенной технологически развитой расой? Этот вопрос будоражит умы ученого мира наряду с такими глобальными вопросами как с чего все началось и чем все закончится.
По сути многие размышления о существовании внеземных цивилизаций сводятся сейчас к парадоксу, сформулированному физиком Энрико Ферми:
Соединение распространённой веры в то, что во Вселенной существует значительное количество технологически развитых цивилизаций, с отсутствием каких-нибудь наблюдений, которые бы её подтверждали, является парадоксальным и приводит к выводу, что или наше понимание природы, или наши наблюдения неполны и ошибочны.
— Энрико Ферми
Другими словами, если существуют другие цивилизации, которые вполне могут иметь историю, насчитывающую многие миллиарды лет, то почему человечество до сих пор не наблюдает каких-либо зондов, радиопередач или иных признаков внеземного разума?
Одной из наиболее успешных попыток ответить на этот вопрос стало уравнение Дрейка, которое на основании таких данных, как количество звезд, образующихся в течение года в галактике, доля звезд, обладающих планетами, среднее количество планет с подходящими для зарождения жизни условиями, вероятность возникновения жизни и затем вероятность возникновения разумной жизни, доля цивилизаций, которые готовы к контакту среди всех развитых цивилизаций (то есть отсекаем недоразвитых), а также приблизительное время жизни развитой цивилизации. Но в данном конкретном случае все упирается в оценки этих параметров. Так, сам Дрейк в результате своих расчетов получил значение 10, то есть по крайней мере десять цивилизаций готовы к контакту в нашей галактике. Другие расчеты получали значения от 0,000125 до 5000. Однако, ученые сейчас склонны считать, что реальное значение гораздо ближе к минимальному значению данного диапазона.
Это было обосновано профессором палеонтологии Уордом в рамках его концепции уникальной Земли. То есть, создание условий, в которых могла бы зародиться жизнь, а затем из нее зародиться разумная жизнь, а также развиться до достаточного уровня ужасно мала, а потому если жизнь и существовала или будет существовать, то вероятность встретить ее в тот же временной промежуток времени, в который развивается человечество пренебрежимо мала.
Также довольно популярной является так называемая гипотеза зоопарка. Кто не смотрел фильм “Шоу Трумана”. Вот представьте то же самое, только вместо одного Трумана — все человечество, а вместо укрытой площадки-города — наша Земля.
И если планета Земля — это не одно огромное галактическое шоу (что отлично показано в сериале South Park s07 e04), то можно предположить одно из двух: либо нас изучают, либо ждут, когда мы разовьемся до некоторого определенного уровня чтобы затем выйти на контакт. И если со вторым все понятно, то в случае первого варианта все довольно жутко.
Разумеется, фантасты уже представили нам самые разные варианты этих событий. Рассказ великого фантаста Айзека Азимова “Выведение человека. ” как раз представляет нам размышления одного гениального ученого на эту тему.
Так, человечество изучает другие виды с точки зрения генетики. Берется по одной особи двух видов, они скрещиваются, и смотрится, что получается на выходе (обычно данный процесс происходит с одноклеточными простейшими, некоторыми растениями). Но что было бы, если бы существовали люди, а точнее раса людей, которая бы воспроизводилась, допустим, с недельными интервалами? Тогда бы человечество могло бы изучать их и ставить на них различные опыты. Однако, именно так бы поступали по отношению к нам существа, чей жизненный цикл можно оценить в тысячи лет. Для них мы рождаемся и умираем достаточно быстро, чтобы можно было успешно проводить на нас опыты. А в случае внезапного быстрого технологического скачка всегда можно устроить катаклизм, войну или еще что-нибудь в этом роде. Ведь эти наблюдатели достаточно развиты.
На это же указывает и то, что человек слишком сильно отличается от прочих приматов (которые, согласно теории эволюции, были нашими предками). Общий принцип заключается в том, что чем существо больше, тем дольше оно живет. Однако, человек живет в два раза дольше других крупных обезьян, даже больше, чем горилла, хотя его средний вес (по крайней мере стандартного, дефолтного человека) куда меньше. К тому же, мы сравнительно позднее достигаем зрелости.
Возникает очевидное предположение, что нас самым тщательным образом селектировали, чтобы для каких-то неизвестных нам целей увеличить продолжительность нашей жизни.
— Доктор Рэлсон, главный герой рассказа “Выведение человека. ”
С другой стороны, быть может, за нами просто наблюдают до тех пор, пока мы не достигнем достаточного уровня развития. Тогда все, что остается человечеству — это развиваться и ждать в надежде, что мы развиваемся в правильном направлении и что это когда-нибудь произойдет, а не повторится сюжет рассказа Терри Биссона “Они сделаны из мяса”, когда пришельцы, имеющие совершенно иную природу существования и находящиеся на гораздо более совершенной ступени развития нашли нашу планету и с удивлением пронаблюдали за нашими жалкими попытками развиваться и существовать.
Ведь поистине вероятность того, что человечество выберется с этой планеты довольно невелика. В космосе человек будет получать огромное количество радиации, а расстояния настолько огромные, что человечество должно либо придумать способ сверхсветового передвижения (что нереально согласно с текущей научной доктриной), либо создавать огромные корабли-колонии, где будет проходить несколько человеческих жизненных циклов прежде чем корабль достигнет цели и с корабля на землю ступят лишь потомки тех, кто садился на борт корабля в самом начале, либо технология червоточин (кротовых нор, искривления пространства-времени). Из всего этого наиболее желанным и адекватным реальности в итоге выглядит именно последний вариант.
В итоге выходит, что все наше будущее зависит от практической возможности и нашей догадливости и изобретательности в плане открытия одной конкретной технологии. Другими словами, в случае, если пришельцы действительно за нами наблюдали, они вполне резонно могли бы сказать себе “А оно нам надо?” и полететь дальше, предполагая вероятность того, что эти недоразвитые существа когда-либо вырвутся за пределы своей планеты, стремящейся к нулю.
Но наша планета не вечна и в конечном счете рано или поздно человечеству придется задуматься о балансе. О балансе производства, потребления, населения, смертности и рождаемости. В результате все это выльется в стагнирующее общество, которое будет оставаться в одном и том же состоянии до тех пор, пока Солнце не потухнет (с огромным предшествующим расширением, которое поглотит нашу планету, надо сказать). Такое расселение в одной глобальной агломерации по поверхности всей Земли было названо экуменополис. Термин был введен Доксиадисом в 1968 году, однако полностью данная тема была раскрыта в небольшом рассказе все того же Азимова “В лето 2430 от Р.Х.”. В нем ведется речь о том моменте человеческой истории, когда у него не осталось средств для того, чтобы строить космические корабли, когда полностью перешли на питание водорослями, когда достигли той отметки количества обитателей планеты Земля, все из которых люди, большее количество которых экосистема планеты просто не выдержала бы. Найден идеальный баланс для всей этой экосистемы: пятнадцать триллионов человек, двадцать миллиардов тонн человеческих мозгов, полное отсутствие ресурсов к дальнейшему развитию, стагнация общества и абсолютно бессмысленное существование каждого из населяюших планету существ.
В огромном, занимающем весь континет хдании пять триллионов из населяющих его людей мирно спали; около двух — мирно закусывали; половина триллиона неспешно занималась любовью… Триллионы ложились спать, триллионы вставали с кроватей; это рутинное житье-бытье не нарушалось никакими случайностями.
— Айзек Азимов, рассказ “В лето 2430 от Р.Х.”
А теперь давайте подумаем, что реально мы можем предложить расе пришельцев, с которой мы так отчаянно хотим встретиться? Стоит понимать, что они уже умеют пересекать огромные космические расстояния, а потому в целом находятся на более высокой ступени развития. Все, что у нас есть, это ряд технологий относительно нас самих, животных, населяющих эту конкретную планету и объектов, с помощью которых можно удовлетворять наши потребности. Не думаю, что уникальная формула кока-колы или обычное электричество станут для пришельцев откровением. Компьютеры? Программируемые машины? Кроссовки? Шоколадные батончики? Ровным счетом ни-че-го. Так зачем же им выходить с нами на контакт?
Если же пришельцы придут на нашу планету с нашествием, что мы сможем им противопоставить? Сейчас вершина военных технологий недалеко ушла от основного принципа огнестрельного оружия: небольшой взрыв толкает что-нибудь твердое вперед. Ракетостроение — суть то же. Никаких разрушающих разрезающих все на своем пути лазеров, плазма-ганов и прочего. Есть усовершенствованная технология тысячелетней давности и ядерное оружие, которое никто не использует, потому как можно себя уничтожить и всю планету в целом.
А вероятность того, что на нас нападет небольшой отряд вымирающих существ а-ля XCOM: Enemy Unknown довольно невелика, а потому если вторжение и будет, то оно будет полномасштабным, по всем фронтам и с обстрелом с орбиты. Так оно нам надо? Не лучше ли нам просто взять и спрятаться на своей планете, пока нам не будет чем бить в ответ? Или пока человечеству не будет угрожать смертельная опасность от какого-нибудь природного катаклизма?
И вообще, быть может, человечество отживает свою роль в этой Вселенной? Оно было создано Богом, инопланетянами или еще кем-нибудь, и теперь, выполнив свое высшее предназначение, так и должно остаться в рамках данной конкретной планеты, дождаться своего локального конца света, когда Солнце начнет расширяться перед своим коллапсом, и исчезнуть. Навсегда.
Источник