Вселенная будет расширяться неограниченно если плотность

Если же плотность Вселенной окажется слишком велика, то наш мир замкнут , а расширение рано или поздно сменится катастрофическим сжатием. Вселенная закончит свою жизнь в гравитационном коллапсе.

Согласно теории Эйнштейна–Фридмана критическая плотность равна

Эта величина ничтожна: достаточно, чтобы в кубе со стороной около 50 метров содержался один атом водорода.

Определить постоянную Хаббла с высокой точностью очень непросто. Галактики часто имеют довольно высокие скорости (до тысяч км/с), не связанные с космологическим расширением. По современным данным значение лежит в интервале 60–80 км/(с∙Мпк).

Определить из наблюдений истинную плотность материи еще сложнее. Плотность наблюдаемого вещества во Вселенной близка к 3∙10 –34 кг/м 3 , то есть меньше критической, поэтому Вселенная должна неограниченно расширяться. Однако, произведенный в последнее время учет скрытой массы и массы физических полей (согласно общей теории относительности) приближает истинную среднюю плотность Вселенной к критическому значению. При этом видимое вещество дает вклад только 5 %.

В конце ХХ века по наблюдениям сверхновых на больших расстояниях обнаружено ускорение расширения Вселенной.

Источник

Общий вид на Вселенную: за что дали Нобелевскую премию по физике

Премия по физике была в этом году разделена на две равные части, доставшиеся ученым, которых объединяют достижения в области исследований Вселенной. Согласно формулировке Нобелевского комитета, премия присуждена «за вклад в наше понимание эволюции Вселенной и места Земли в космосе».

Первую половину премии получил Джеймс Пиблз — физик-теоретик и космолог, предложивший в конце прошлого века теоретическую основу наших современных представлений о бесконечной и расширяющейся Вселенной. Вторую половину разделили между собой два швейцарских астронома, Мишель Майор и Дидье Кело, углубивших человеческие представления о космосе: именно они в середине 1990-х установили, что наша Солнечная система — не исключение, а, как окончательно установлено к настоящему времени, очень типичный космический объект.

Плоский и вечный мир

Космология, сложившаяся к середине ХХ века, рассматривает Вселенную как объект, описываемый эйнштейновской Общей теорией относительности. У этого объекта есть два принципиальных параметра: скорость расширения и геометрические свойства пространства. Скорость расширения Вселенной зависит от плотности материи в ней: если материи слишком мало, Вселенная будет расширяться бесконечно, однако если плотность велика, то расширение неизбежно сменится сжатием.

От плотности материи зависит и геометрия пространства. При некоторой определенной («критической») плотности это пространство будет «эвклидовым», то есть будет иметь ту геометрию, к которой мы привыкли. В нем параллельные прямые никогда не пересекаются, а сумма углов треугольника — как бы далеко в космосе не располагались его вершины — всегда будет равна 180 о . При более высокой плотности пространство будет иметь «положительную кривизну»: в таком пространстве параллельные прямые сближаются, как земные меридианы, а сумма углов треугольника больше 180 о , как если бы он был нарисован на сфере (например, на поверхности Земли). Если плотность меньше критической, кривизна будет отрицательной, и параллельные будут расходиться.

Ко 1980 годам наблюдательные данные астрономии свидетельствовали, что наше пространство с большой точностью являются эвклидовым (его кривизна равна нулю). При этом видимая материя — то есть все галактики и межгалактический газ — никак не могла составлять больше 5% от критической плотности. Это был серьезный вызов для космологии: во Вселенной недоставало 95% плотности, необходимой для того, чтобы пространство было таким, какое наблюдается в реальности. Парадокс пытались разрешить, предположив существование «темной материи», состоящей из нейтрино, однако эта гипотеза имела множество проблем и не выдерживала проверки наблюдательными данными.

В 1982 году Джеймс Пиблз предположил существование иного типа темной материи, состоящей из холодных и тяжелых частиц. Такая материя могла объяснить видимое движение звезд в галактиках. Однако количество обычной и темной материи в сумме все равно составляло бы лишь 31% от критической плотности, необходимой для поддержания «плоской Вселенной» (то есть пространства с нулевой кривизной).

К 1984 году группа теоретиков, включая Пиблза, решила вернуться к идее, которую когда-то предлагал Эйнштейн: ввести в уравнения Общей теории относительности дополнительный параметр. Этот параметр описывает свойство пустого пространства — давление, как бы расталкивающее его изнутри. Параметр получил название «темной энергии». Темная энергия — это свойство вакуума, побуждающее его к расширению. А поскольку в теории Эйнштейна энергия всегда эквивалентна массе, темная энергия прибавляет к плотности те самые недостающие 69%, так что суммарная плотность «всего на свете» становится в точности равна критической. Таким образом, три компонента — обычная видимая материя, «темная материя» и «темная энергия» — вместе создают такую плотность, чтобы пространство, в котором мы живем, оставалось «плоским» и эвклидовым, подчиняющимся законам школьной геометрии.

«Темная энергия» гарантирует, что расширение Вселенной будет продолжаться вечно и «Большой Взрыв» не сменится в конце времен «Большим схлопыванием». Эта теоретическая идея была подтверждена в 1998 году, когда ученые обнаружили, что скорость расширения Вселенной возрастает со временем. За это открытие в 2011 году Сол Перлмуттер, Брайан Шмидт и Адам Рис были удостоены Нобелевской премии, а восемь лет спустя высокая награда нашла и автора концепции — Джеймса Пиблза.

Множественность миров

Трудно поверить, но еще 40 лет назад существовала гипотеза, что планетная система вокруг нашего Солнца — уникальное для космоса явление, и вокруг других звезд никаких планет быть не может. Из этого следовала бы и уникальность жизни на Земле, и исключительное положение человеческой цивилизации во Вселенной (вопрос об инопланетянах был бы закрыт навсегда).

В конце 1980-х начали появляться первые данные о том, что у других звезд все же могут быть планеты. В 1988-м канадские астрономы получили данные о существовании планеты возле оранжевого гиганта в созвездии Цефея, а в 1991 году польский астроном Александр Вольшчан обнаружил планету у нейтронной звезды в созвездии Девы. Однако только в 1995 году двое швейцарских астрономов — Дидье Кело и Мишель Майор — доложили на конференции о своем открытии планеты возле звезды солнечного типа.

С помощью спектрометра, то есть по сдвигам в частоте света, астрономы обнаружили небольшие колебания звезды 51 в созвездии Пегаса, находящейся в 50 световых годах от Солнца. Колебания были вызваны гравитационным взаимодействием с обращающейся вокруг звезды планетой размером примерно с Юпитер, раскаленной примерно до 1000℃. Несмотря на то, что сама планета совершенно не похожа на нашу, это открытие было окончательным подтверждением, что Солнечная система не уникальна и вокруг подобных Солнцу звезд где-то в космосе обращаются планеты.

Как правило, экзопланеты не имеют собственных имен, однако для планеты 51 Пегаса b, ввиду важности ее в истории астрономии, было сделано исключение: на следующий год после открытия астроном Джеффри Марси предложил назвать ее Беллерофон в честь греческого героя, укротившего Пегаса. В 2015 году Международный астрономический союз официально присвоил планете другое имя — Димидий.

К настоящему времени открыты сотни экзопланет. В 2011 году телескоп «Кеплер» обнаружил у звезды Кеплер-20 две планеты, близкие по размерам к Земле. В 2017 году возле звезды TRAPPIST-1 обнаружено целых семь землеподобных планет.

Открытию новых экзопланет посвящено несколько масштабных проектов. В ходе работы космического телескопа Kepler открыто 132 экзопланеты и более 2000 потенциальных кандидатов. Затраты на проект составили более $0,5 млрд. В 2013 году запущена на орбиту космическая обсерватория Gaia, которая может открыть, согласно некоторым оценкам, до 10 000 экзопланет. Стоимость проекта составляет около €577 млн. В 2018 году запущен космический телескоп TESS, предназначенный для открытия экзопланет транзитным методом. На этот проект NASA выделено около $200 млн.

Источник

Как и куда расширяется вселенная?

Я думаю многие слышали о том, что Вселенная расширяется. У моих читателей возникает множество вопросов связанных с этим. В этой статье я постарался ответить на наиболее типичные из них.

Как работает расширение вселенной?

Когда мы смотрим на отдаленные объекты, мы можем заметить, что они отдаляются от нас, при этом чем дальше от нас находится объект, тем быстрее он отдаляется. К примеру объекты находящиеся от нас на расстоянии 13.8 миллиардов световых лет ( сфера Хаббла ) отдаляются от нас со скоростью света, а объекты находящиеся еще дальше – отдаляются быстрее скорости света!

Казалось бы происходит нарушение теории относительности, которая запрещает сверхсветовое движение, но на самом деле это не так. Так отдаленные галактики отдаляются от нас не за счет собственного движения, а за счет того, что между нами и ними пространство расширяется настолько быстро, что для расстояние увеличивается быстрее скорости света.

Почему отдаленные галактики удаляются быстрее?

Потому, что пространство расширяется везде и повсеместно равномерно во всех точках. К примеру если во вселенной каждый метр пространства увеличится на 1 сантиметр за 1 секунду, то тогда объекты расположенные на расстоянии 1 километр друг от друга отдалятся за 1 секунду друг от друга на 10 метров. А на расстоянии 100 километров — на 1000 метров. А на расстоянии 1000 километров — на 10 000 метров и так далее — чем больше расстояние между объектами, тем больше пространства между ними возникает за единицу времени.

Почему все галактики удаляется от нас? Значит ли это, что мы находимся в центре расширения? В центре вселенной? Нет, не значит. Так как пространство расширяется повсеместно и равномерно то какую бы галактику вы не выбрали, как точку обзора, из нее все будет выглядеть так, как будто это она находится в центре расширения, но по сути никакого центра расширения просто нет.

На расстоянии примерно 46.5 миллиардов световых лет находится граница наблюдаемой вселенной. Все что находится за ней мы никогда не сможем увидеть. Просто потому, что фотоны испущенные объектами находящимися за границей наблюдаемой вселенной никогда не достигнут нас — пространство между ними и нами будет возникать быстрее, чем фотоны будут успевать преодолевать его. Это расстояние еще называют горизонтом частиц .

Куда расширяется вселенная?

Теперь возникает следующий вопрос – куда же расширяется вселенная? Ответ на него донельзя прозаичен – никуда. Все дело в том, что вселенная бесконечна и не имеет границ. Более того вселенная всегда была бесконечна, даже в момент Большого Взрыва. Когда физик или астроном говорит, что в момент большого взрыва вселенная была сжата до микроскопического размера речь идет о размерах наблюдаемой вселенной, а не всей вселенной.

Источник

Предстоит ли Вселенной вечное расширение?

Атеизм торжественно провозглашает материю несотворимой и неуничтожимой. На этом основании некоторые атеисты полагают, что плотность расширяющейся Вселенной непрерывно убывает и Вселенной предстоит якобы неограниченное расширение, см. например. Здесь делается явная попытка возродить на новой научной базе старую атеистическую басню о «вечности» Вселенной.

Но при этом атеисту приходится «забывать» не только диалектический закон перехода количества в качество, но и то, с чего он начал. А начал он с того, что Вселенная стала расширяться из «точки», которая якобы обладала «бесконечной или чрезвычайно большой плотностью», во много раз превышавшей критическую.

Как же при такой большой плотности могла расширяться новорожденная Вселенная? Если бы материя была несотворимой, то плотность первобытной Вселенной была бы во много раз больше критической плотности. Например, когда радиус Вселенной был равен 10^(-13) см (ее плотность р = 2,63·10^90 кг/см^3 ) превышала бы критическую (рcr = 6·10^(-31) кг/см^3 ) в 4,3·10^120 раз.

А если бы плотность новорожденной Вселенной была во много раз больше критической, то она никогда не стала бы расширяться. Более того, она исчезла бы в черной космической дыре сразу же после своего рождения. Однако факт налицо: Вселенная родилась и начала расширяться от точки. Следовательно, плотность новорожденной Вселенной никогда не была выше критической.

А если плотность новорожденной Вселенной не была столь большой, то это недвусмысленно означает, что материя создавалась из ничего в процессе расширения Вселенной. А если материя сотворима, то расширение Вселенной не обязано сопровождаться уменьшением ее плотности.

Если плотность расширяющейся Вселенной не будет уменьшаться непрерывно и беспредельно, то никакого вечного расширения Вселенной не будет. Атеизм утверждает, что с расширением Вселенной ее средняя плотность непрерывно уменьшается и по этой причине ей предстоит якобы вечное расширение. Однако мы знаем, что расширение физического тела зависит не только от условий (18)

не только от плотности или радиуса, но и от многих других факторов. Ведь не расширяется же Земля по той причине, что критическая плотность в 364 · 10^24 раз превышает ее действительную плотность. Если бы атеизм был прав, то наша Земля расширялась бы сейчас с колоссальной скоростью. Не только Земля, но и мы сами, наши тела, ядра всех атомов, Солнце, все звезды и вся материя в целом (кроме черных дыр) находились бы в состоянии вечного расширения.

Однако в объективной действительности этого вовсе не происходит. Так атеизм окончательно запутался в своих собственных противоречиях, тщетно ищет выхода, но не находит. Один из ученых атеистов, Роман Подольный, на стр. 80 своей книги «Нечто по имени ничто» пытается выбраться из такого рода атеистических противоречий примерно следующим образом:

«При определенном, сравнительно малом значении средней плотности материи во Вселенной расширение ее должно оказываться бесконечным. Однако значительная часть физиков, работающих в данной области, полагает, что реальная плотность материи в нашем мире больше этой величины и на смену расширению неизбежно придет сжатие — гравитационный коллапс нашей системы мира».

Понятно, что если бы Вселенная расширялась вечно, то она никогда не смогла бы перейти в свою диалектическую противоположность — сжатие. Поэтому атеистическая басня о вечном расширении Вселенной прежде всего в корне противоречит тем самым законам диалектики, на которых держится сам атеизм, а именно закону перехода количества в качество и закону отрицания отрицания.

Сказать, что расширение Вселенной никогда не перейдет в ее сжатие — это все равно что отказаться от законов диалектики. Но тогда «диалектический» материализм перестает быть диалектическим, а «научный» атеизм перестает быть научным. Поэтому более прогрессивным атеистам приходится отказаться от атеистической басни о «вечном» расширении Вселенной.

Один из ученых атеистов, проф. В. С. Барашенков, по этому поводу пишет следующее: «Знаменитый немецкий философ Гегель назвал неограниченно развертывающийся процесс, в котором нет качественных изменений, „дурной бесконечностью“. Едва ли нашему миру уготована такая судьба. В начале был Большой взрыв, в конце — Большое сжатие». Таким образом, можно считать общепризнанным, что никакого вечного расширения Вселенной не будет.

Однако атеизм не может существовать без фантастических понятий, таких как «вечность» и «бесконечность» материи. Поэтому он, отказываясь от старой басни о «вечном» расширении, рассказывает нам новую басню о вечно осциллирующей или вечно пульсирующей Вселенной. Если непрерывные колебания (то есть расширения и сжатия) вселенной повторяются многократно от нуля до критических размеров, то такую вселенную называют осциллирующей.

Если колебания (то есть расширения и сжатия) вселенной протекают с перерывами и повторяются многократно между конечными размерами (большими нуля и меньшими критических размеров), то такую вселенную принято называть пульсирующей. В связи с этим возникает вполне уместный вопрос: возможно ли вечное существование пульсирующей или осциллирующей вселенной?

Если бы Вселенная однажды сжалась до сверхкритической плотности, то ничто ее не спасло бы от неизбежной гибели. Коллапсирующая Вселенная должна исчезнуть до конца, не оставив после себя ничего материального. Так что о дальнейшем ее расширении не может быть и речи. Естественными науками (радиоастрономией и астрофизикой) достоверно установлено, что наша Вселенная не может быть вечно пульсирующей. И. С. Шкловский убедительно показал, что вечная пульсация Вселенной была бы невозможной даже в том случае, если материя была бы несотворимой и неуничтожимой.

Он пишет: «Если пульсации Вселенной в прошлом и имели место, число их можно пересчитать по пальцам одной руки». «Простое повторение циклов по существу исключает развитие Вселенной в целом, что философски совершенно неприемлемо. И уж если Вселенная когда-то „взрывалась“ и стала расширяться, не проще ли считать, что это было один раз».

Атеистическая басня о вечно осциллирующей Вселенной настолько фантастична, что даже самим ученым атеистам приходится возражать против нее следующим образом: «С учетом роста энтропии осциллирующая модель Вселенной не позволяет описать вечное существование Вселенной.

Теория осциллирующей Вселенной не достигает цели, стоящей перед этой теорией, — дать описание вечной Вселенной». Неплохое признание того, как ученому приходится подгонять науку под атеистические догмы. Если единственным средством для существования того или иного ученого является заработная плата, которую он получает от лидеров атеизма, то ему приходится извлекать свои научные выводы из заведомо неверной исходной предпосылки о «несотворимости» материи.

Если ученые атеистического Востока представляют собой внушительную часть всех ученых, занятых данной проблемой, то западным ученым приходится работать с оглядкой: не назовут ли их восточные коллеги, мягко выражаясь, «чудаками» за научно-религиозные выводы? В поисках фантастической модели «вечной» Вселенной, атеизм мечется между теориями стационарной и эволюционной Вселенной, откладывая на них обоих свой отпечаток.

В результате обе теории оказываются закованными в атеистические цепи, вследствие чего заходят в научные тупики. Таким образом, атеизм стал всесильным тормозом для дальнейшего развития естественных наук, таких как физика и астрономия. Освободить науку от каких бы то ни было цепей или предрассудков — вот ближайшая задача каждого ученого.

В связи с этим мы предлагаем вниманию читателя следующую модель эволюционной Вселенной, освобожденную от антирелигиозных цепей и всех атеистических предрассудков. Бесконечно большая плотность нулевой точки коллапсирующей Вселенной является не научным фактом, а всего лишь антинаучной небылицей, которую атеизм выдумал с целью отрицания религии.

Теория и расчеты показывают, что тоталитарный коллапс является настолько всепожирающим, что возможность сохранения или спасения сколь угодно малого количества материи от коллапсирующей Вселенной совершенно исключается. Поэтому гравитационный коллапс и катастрофическое сжатие Вселенной не могут перейти в ее расширение, а начало Вселенной никак не может быть связано с ее концом.

По признанию самих атеистов «во Вселенной в прошлом смена сжатия расширением невозможна, расширение начиналось от сингулярности». Начало нашей Вселенной не может быть также физическим продолжением какой-нибудь другой вселенной. Никаких вечно расширяющихся или вечно пульсирующих вселенных в Материальном Мире нет и не может быть. Физическая вселенная рождается и расширяется от идеального нуля, когда небытие материи в идеальной точке становится неустойчивым.

Источник