Пять веков Вселенной: в каком мы живем и что это значит?
Каждое живое существо на нашей планете рождается, взрослеет, становится старше и в конечном итоге умирает. Все эти законы действуют и за пределами Земли – звезды, солнечные системы и галактики тоже со временем погибают. Разница существует лишь во времени – то, что для нас с вами кажется вечностью, по меркам Вселенной полная ерунда. Но что на счет самой Вселенной? Как известно, она родилась после Большого взрыва 13,8 миллиардов лет назад, но что происходит с ней сейчас? Каков жизненный цикл самой Вселенной и почему исследователи выделяют пять этапов ее развития?
В жизненном цикле Вселенной существует 5 эпох. Прямо сейчас мы находимся во второй эре.
Пять веков Вселенной
Астрономы считают, что пять этапов эволюции являются удобным способом представления невероятно долгой жизни Вселенной. Согласитесь, во времена, когда нам известно всего 5% о видимой Вселенной (остальные 95% занимает таинственная темная материя, существование которой только предстоит доказать), судить об ее эволюции довольно сложно. Тем не менее, исследователи пытаются понять прошлое и настоящее Вселенной, объединив достижения науки и человеческой мысли двух последних столетий.
Если вам посчастливилось оказаться под ясным небом в темном месте безлунной ночью, то при взгляде вверх вас ждет великолепный космический пейзаж. С помощью обычного бинокля можно увидеть умопомрачительное небесное полотно из звезд и пятен света, которые накладываются друг на друга. Свет от этих звезд достигает нашей планеты преодолевая огромные космические расстояния и пробивается к нашим глазам через пространство–время. Такова Вселенная космологической эпохи, в которой мы живем. Она называется звездная эрой, но есть еще четыре других.
Изображение составлено исследователями Принстонского университета, основываясь на снимках, полученных космическими телескопами NASA
Чтобы всегда быть в куре последних новостей из мира популярной науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Существует множество способов рассмотреть и обсудить прошлое, настоящее и будущее Вселенной, но один из них больше других привлек внимание астрономов. Первая книга о пяти веках Вселенной была опубликована в 1999 году, под названием «Пять веков Вселенной: внутри физики вечности». (последние обновления внесены в 2013 году). Авторы книги Фред Адамс и Грегори Лафлин дали название каждому из пяти веков:
- Первобытная эра
- Звездная эра
- Дегенеративная эра
- Эра Черных Дыр
- Темная эра
Необходимо отметить, что далеко не все ученые являются сторонниками этой теории. Тем не менее, многие астрономы находят разделение на пять этапов полезным способом обсуждения столь необычайно большого количества времени.
Первобытная эра
Первобытная эпоха Вселенной началась спустя секунду после Большого взрыва. Во время первого, очень маленького отрезка времени, пространства-времени и законов физики, как полагают исследователи, еще не существовало. Этот странный, непостижимый интервал называется планковской эпохой, считается, что она длилась 1044 секунды. Важно принимать во внимание и то, что многие предположения о планковской эпохе, основаны на гибриде общей теории относительности и квантовых теорий, называемой теорией квантовой гравитации.
На изображении все пять эпох Вселенной обозначены разными цветами
В первую секунду после Большого взрыва началась инфляция – невероятно быстрое расширение Вселенной. Через несколько минут плазма начала остывать, и субатомные частицы начали образовываться и склеиваться. Через 20 минут после Большого Взрыва – в сверхгорячей, термоядерной Вселенной – начали формироваться атомы. Охлаждение шло быстрыми темпами, пока во вселенной не осталось 75% водорода и 25% гелия, что похоже на то, что происходит сегодня на Солнце. Примерно через 380 000 лет после Большого Взрыва Вселенная остыла настолько, что начали формироваться первые устойчивые атомы и появилось космическое фоновое микроволновое излучение, которое астрономы называют реликтовым излучением.
Звездная эра
Мы с вами живем в звездную эпоху – в это время большая часть материи, существующей во Вселенной, принимает форму звезд и галактик. Первые звезды во Вселенной – недавно мы рассказывали вам о ее обнаружении – были огромными и закончили свою жизнь в виде вспышек сверхновых, что привело к образованию множества других, более мелких звезд. Движимые силой гравитации, они сближались друг с другом образовывая галактики.
У звезд и галактик, как и у нас с вами, свой срок жизни
Одна из аксиом звездной эры состоит в том, что чем больше звезда, тем быстрее она сжигает свою энергию, а затем умирает, как правило, всего за пару миллионов лет. Более мелкие звезды, потребляющие энергию медленнее, дольше остаются активными. Ученые предсказывают, что наша галактика Млечный Путь, например, столкнется и объединится с соседней галактикой Андромеды примерно через 4 миллиарда лет, чтобы сформировать новую. Кстати, наша Солнечная система может пережить это слияние, но возможно, Солнце погибнет гораздо раньше.
Эра дегенерации
Следом идет эра дегенерации (вырождения), которая начнется примерно через 1 квинтиллион лет после Большого Взрыва и продлится до 1 дуодециллиона после него. В этой период во Вселенной будут доминировать все видимые сегодня остатки звезд. На самом деле на космических просторах полно тусклых источников света: белые карлики, коричневые карлики и нейтронные звезды. Эти звезды гораздо холоднее и излучают меньше света. Таким образом, в эпоху дегенерации Вселенная будет лишена света в видимом спектре.
Тусклые остатки когда-то ярких звезд будут преобладать во Вселенной в эру дегенерации
В течение этой эры маленькие коричневые карлики будут удерживать большую часть доступного водорода, а черные дыры будут расти, расти и расти, питаясь остатками звезд. Когда водорода вокруг будет не достаточно, Вселенная со временем станет тусклее и холоднее. Затем протоны, существовавшие с самого начала Вселенной, начнут погибать, растворяя материю. В результате во Вселенной в основном останутся субатомные частицы, излучение Хокинга и черные дыры.
Излучение Хокинга – гипотетический процесс излучения черной дырой разнообразных элементарных частиц, преимущественно фотонов; назван в честь британского физика-теоретика Стивена Хокинга.
Эра черных дыр
В течение значительного периода времени черные дыры будут доминировать во Вселенной, втягивая в себя остатки массы и энергии. Однако в конце концов они испарятся, хотя и очень медленно.
К концу этого периода останутся фотоны, электроны, позитроны и нейтрино.
Авторы книги полагают, как пишет Big Think, что когда черные дыры наконец испарятся, возникнет небольшая вспышка света – единственная оставшаяся энергия во Вселенной. В этот момент Вселенная будет почти историей, содержащей только низкоэнергетические, очень слабые субатомные частицы и фотоны.
Темная эра
В конечном итоге электроны и позитроны, дрейфующие через пространство будут сталкиваться друг с другом, иногда образуя при этом атомы прозитрония. Эти структуры являются нестабильными, однако и их составные частицы в конечном итоге будут уничтожены. Дальнейшее уничтожение других низкоэнергетических частиц будет продолжаться, хотя и очень медленно. Но этой ночью взгляните в ночное небо, полное звезд и ни о чем не беспокойтесь – они еще очень долго никуда не денутся, а наше понимание Вселенной и времени в будущем может измениться.
Источник
Что находится за пределами вселенной и есть ли у вселенной конец?
Все зависит от того, как Вы определяете слово «Вселенная». В классическом и общепринятом определении Вселенная — это вообще всё. Соответственно, за ее пределами ничего нет просто по определению. Более того, и пределов (концов, границ) тоже нет. Тоже по определению.
С точки зрения физики, Вселенная — это ускоренно расширяющееся четырехмерное пространство-время, имеющее плоскую геометрию, искривленную тут и там гравитационным воздействием масс. Разберем по частям:
Плоская геометрия. А какая еще бывает? Сферическая, гиперболическая и т.д. На сегодняшний день с точностью 99,99% установлено, что геометрия нашей Вселенной плоская. Из этого следует, что двигаясь в одну сторону, будешь двигаться туда вечно. В сферической или тороидальной Вселенной можно было бы вернуться обратно в ту же точку, из которой вышел.
Четырехмерное пространство-время. Когда слышишь слово «плоская», сразу представляешь лист бумаги. Но я же точно вижу, что мир вокруг трехмерный, как же так? Так вот, плоскость в данном случае трехмерная.
Ускоренно расширяющаяся. Расширение Вселенной установленно экспериментально с высокой точностью. Скорость расширения постепенно увеличивается. Фактически, уже сейчас размер видимой Вселенной превышает ее возраст в 2,5-3 раза. Это означает, что удаленные части Вселенной удаляются от нас быстрее скорости света. Что фактически означает, что даже если мы будем двигаться туда со скоростью света, то все равно не достигнем этих частей. В силу ускоренного расширения пространства они продолжат от нас удаляться со скоростью, превышающей скорость света. Что эквивалентно бесконечности Вселенной, даже если предположить конечное количество материи в ней.
Кроме того, есть еще инфляционная теория. Некоторые модели в рамках этой теории предполагают, что Большой Взрыв — это не событие, а процесс. Т.е. образование новых областей Вселенной идет постоянно. Что тоже означает ее бесконечность, теперь уже во всех смыслах.
Итого: за пределами Вселенной нет ничего, потому что нет самих пределов. Вселенная бесконечна.
Источник
Что находится за пределами нашей Вселенной?
Раньше люди считали, что за пределами нашей Вселенной ничего нет. На то она и Вселенная, раз охватывает весь мир. Но согласно современной науке, наша Вселенная конечна. А значит, за ее границами тоже что-то существует.
Согласно теории Большого взрыва, наша Вселенная за долю секунды расширились до огромных масштабов. И продолжила расширяться до сих пор. В первые мгновения жизни Вселенной зародились все основные физические константы (масса и заряд частиц и т п), которые и определяют устройство нашего мира.
Но где была та самая точка, из которой пошел Большой взрыв, и что находится за границами нашей Вселенной — эта теория не объясняет.
Так появилась так называемая теория Мультивселенной. Я ее называю смелой и любопытной попыткой объяснить существование нашего мира, не привлекая идеи о Боге. Причем тут Бог? Ответ на этот вопрос я попытаюсь дать в конце статьи.
Это умозрительная теория, доказать которую сейчас нет никакой возможности. Да и в ближайшие миллионы лет вряд ли получится — слишком глобальный вопрос. Для этого надо иметь возможность взглянуть на нашу Вселенную со стороны. Поэтому теория Мультивселенной — это больше философия, чем физика, хотя в ее фундаменте и лежат данные современной астрофизики. Эту теорию разделял Стивен Хокинг, ей и была посвящена последняя статья этого великого ученого.
Умозрительные теории тоже имеют право на жизнь. Это не фантастика в чистом виде, а экстраполяция современных научных теорий на вопросы, которые лежат вне наших опытных возможностей.
Теория Мультивселенной гласит, что наша Вселенная — лишь одна из многих многих миллионов миров. Новые вселенные создаются ежесекундно.
Если нарисовать это образно, то, представьте, существует некий бесконечный океан энергии. На нем есть волны этой энергии, которые накатывают одна за одной. И вот брызги на гребне каждой из волн — это вселенные.
Что творится в других вселенных предсказать невозможно. Согласно представлениям современной физики, в каждой из таких вселенных может быть свой уникальный набор физических параметров.
В подавляющем большинстве из них физически не может быть жизни. В лучшем случае, там будут собираться небольшие звезды со сроком жизни в миллионы лет. И вряд ли есть вещества тяжелее водорода и гелия. По крайней мере, именно такая картина получается, если случайным образом менять константы основных физических величин (заряды, масса микрочастиц, квант энергии и т п).
Теорий Мультивселенной существует много. Все они по-разному объясняют процесс рождения новых вселенных и законов, царящих в них. Стив Хокинг, например, был уверен, что физические законы в других, параллельных вселенных, должны быть такие же, как у нас. То есть, получается, что все вселенные были «запрограммированы», чтобы в них появилась жизнь? Тем логичнее выглядит вопрос из следующей главы.
Бог или случай?
Получается, наша Вселенная имеет уникальный набор физических параметров, за счет которых возможно появление жизни. В науке это утверждение известно под термином Антропный принцип.
И вот тут мы приходим к вопросу, как так идеально все сложилось? И здесь вопросы науки заканчиваются, начинаются вопросы веры. Либо есть Бог, который это запустил, либо случай. Бог в данном случае может быть кем угодно: изначальным законом (как бы ДНК Вселенной), христианским или мусульманским. Но это некий Разум, который запустил процесс именно таким образом.
Второй подход — материалистический, гласит, что набор физических параметров, идеальных для жизни, появился случайно. Просто была возможность попробовать миллиарды триллионов раз. И рано или поздно, согласно теории вероятности, должен был появиться наш мир.
Мне очень сложно поверить в случай. Такова уж человеческая природа — мы во всем склонны видеть закономерности. А наш мир устроен слишком идеально, чтобы это было простым совпадением. А что думаете вы? Случай все-таки сотворил наш мир или был некий закон или разум, который определил нашу Вселенную?
Источник
Вселенная. Где она заканчивается
Веками человечество постигает загадки вселенной, которые нам удается открывать по кусочкам, собирая мировой пазл. Одними из несобранных пазлов являются различные теории о конечности или бесконечности космических масштабов. Сегодня я вам расскажу, что же находится на краю нашей вселенной. С вами канал “Все обо всем” .
Начало.
Примерно 14 миллиардов лет назад возникла наша вселенная. В этот момент она начала расширяться с постоянным ускорением , вместе с распространяющимся светом. Космологи пришли к выводу путем математических расчетов, что самые старые фотоны, которые мы можем наблюдать на сегодняшний день, примерно прошли расстояние в 45-47 миллиардов световых лет от Большого Взрыва . Это означает, что наблюдаемая вселенная имеет ширину около 93 миллиардов световых лет.
Скорее всего у вас возникло несколько вопросов. Как может вселенная иметь 93 миллиарда световых лет в диаметре, если ей всего 14 миллиардов лет? Разве свет мог пройти такое расстояние? Очевидным будет ответ “нет”, поскольку свету будет недостаточно собственной скорости для преодоления такого расстояния. Как же это объяснить?
За то время, которое вам потребовалось, чтобы прочитать предыдущий абзац, фотон света, покидающий солнце, прошел около 6 миллионов километров . Свету, который покидает нашу вторую ближайшую звезду — Проксима Центавру, требуется чуть более четырех лет , чтобы достичь Земли, и поэтому мы можем определить это расстояние как четыре световых года. Таким образом, если бы вы посмотрели на Проксима Центавру, вы бы увидели звезду какой она была 4 года назад.
Мы видим все вещи во вселенной такими, какими они были в прошлом , независимо от того, находятся ли они на другой стороне комнаты или на другом конце Галактики. Чтобы развить эту концепцию дальше, ближайшая к нам галактика — Андромеда, которая настолько велика, что вы можете видеть ее миллиарды звезд в ночном небе невооруженным глазом. Однако все эти звезды находятся примерно в 2,5 миллионах световых лет от нас, это означает, что вы видите Андромеду такой, какой она была 2,5 миллиона лет назад.
Как добраться до края вселенной?
Согласно специальной теории относительности, близкие друг к другу объекты не могут двигаться относительно друг друга быстрее скорости света , однако такого закона не существует для тех объектов, которые чрезвычайно удалены друг от друга и между ними пространство само расширяется . Простыми словами, пространство между объектами расширяется, заставляя их улетать друг от друга с огромной скоростью.
Эта теория означает, что мы могли бы достичь края наблюдаемой вселенной только в том случае, если бы разработали один из методов, который позволит нам:
- Путешествовать быстрее скорости света, что на данный момент невозможно.
- Выйти за пределы пространства-времени, используя червоточины или порталы, что на данный момент также невозможно.
Согласно теории космической инфляции, размер всей вселенной в 10^23 раза больше, чем размер наблюдаемой нами вселенной. Это большая часть невидимой из-за света вселенной, который до нас еще не дошел . Теперь перед нами возникают вопросы: что же мы не видим? Что находится за пределами наблюдаемой вселенной? Поскольку мы не можем увидеть или измерить саму вселенную, мы не знаем, что лежит за ее пределами. Однако у нас есть несколько теорий относительно того, что существует за условными границами.
Теория 1. Граница вселенной.
Предположим, что существует невидимая или, например, кирпичная стена. А что же тогда на другой стороне? Если же за этой стеной что-то находится, то стена — это еще не конец вселенной , но в случае если за стеной ничего нет, то стена теряет свой смысл.
Подобная граница может существовать и в пространстве , но у нас нет доказательств ее существования. Если такая граница существует, то она находится далеко за пределами наблюдаемой вселенной.
Теория 2. Мультивселенная или параллельные миры.
Большинство ученых придерживаются теории о бесконечности вселенной. Это означает, что, если данная теория верна, то где-то там, есть еще один человек, который похож на вас . Он лишь слегка отличается всеми возможными способами, он может быть выше вас из-за того, что занимается спортом или вообще умер, поперхнувшись инопланетной картошкой. Возможно ваш двойник прямо сейчас читает эту статью . В одной из своих статей я описал возможность существования параллельных вселенных “Параллельные вселенные. Как их создают” .
Эта идея кажется непостижимой, но как говорится “В бесконечной вселенной возможно все” . Теория о мультивселенных описывает все эти вселенные, находящиеся рядом друг с другом в пустом пространстве, которых ничто не связывает. Каждая из них содержит другую реальность , как пузырь. Некоторые люди полагают, что вы могли бы перейти в другую реальность, пройдя через червоточину или черную дыру.
Теория 3. Вселенная внутри черной дыры.
Черные дыры — это объекты, которые возникают, когда умирающие звезды коллапсируют под собственной массой, образуя невероятно плотную сингулярность. Эти космические объекты искривляют само пространство-время до такой степени, что ничто не может избежать их гравитационного притяжения за пределами горизонта событий. Подробно о черных дырах я рассказал в своей статье “Черные дыры. Монстры вселенной” .
Теории о черных дырах описывают горизонт событий как точку, в которой пространство-время изгибается быстрее скорости света , поэтому свет не может выйти. Ему не хватает собственной скорости, чтобы достичь края. То же самое происходит и с нашей вселенной. Расширение самой вселенной пространства-времени намного быстрее скорости света. Это также может означать, что каждая черная дыра в нашей вселенной может содержать другие вселенные, каждая из этих черных дыр также может содержать вселенную , очень похожую на нашу и скорее всего за пределами нашей вселенной находится гораздо большая вселенная .
Поскольку вселенная расширяется быстрее скорости света , мы никогда не сможем достичь границы или увидеть ее. То, что находится дальше видимой вселенной, может остаться тайной даже после исчезновения человечества.
А какой теории придерживаетесь вы, может быть у вас свой взгляд на мир?
Если вам понравилась статья и вы хотите отблагодарить автора, то не забудьте поставить лайк и подписаться на канал
Источник