5 научных мифов о космосе, в которые не нужно верить
Как недостаток знаний может привести к серьезным заблуждениям
«Поскольку философия порождается благоговейным страхом,
каждый философ должен быть увлечен мифами и поэтическими баснями.
Ведь поэты и философы одинаковы впечатлительны».
Фома Аквинский
Вселенная – это безграничное, загадочное место, охватывающее все, что мы когда-либо знали и за чем наблюдали. В течение многих тысячелетий взгляд в небо и дальше, в необъятный космос, вызывал чувства удивления, восхищения и трепета перед неизвестным. Благодаря научным достижениям цивилизаций по всему земному шару мы обладаем уникальными знаниями о том, что светящиеся точки света на ночном небосклоне – это звезды, расположенные в галактиках, которые, в свою очередь, сгруппированы в огромных масштабах Вселенной.
Скопление галактик во Вселенной в самых больших наблюдаемых масштабах, где каждый пиксель представляет галактику. Изображение предоставлено Майклом Блантоном и SDSS.
Многим из нас также известно, что ее развитие началось 13,8 миллиарда лет назад с Большого взрыва. Однако то, что мы располагаем этими знаниями, вовсе не означает, что мы полностью осведомлены, как устроен космос. А поверхностные познания в физике и вовсе открывают дорогу для действительно больших заблуждений, которые, бывает, поражают некоторых ученых. Мы подобрали для вас 5 научных мифов, которые могут сбить вас с толку.
Наблюдаемая Вселенная (желтый круг). Свет самых старых звезд Вселенной, который дошел до нас. Им может быть и 13 миллиардов лет, а самой старой звезде — 14,5 миллиарда лет.
1) Если Вселенной 13,8 миллиарда лет, то мы не должны видеть объекты на расстоянии 46 миллиардов световых лет
Ведь, в конце концов, нет ничего быстрее скорости света! Возраст солнечного света – 8 минут 20 секунд, потому что свету требуется именно столько времени, чтобы пересечь расстояние от Солнца до Земли. Но есть два важных момента, которые нужно иметь в виду: во время путешествия света расстояние между Солнцем и Землей не изменяется, а пространство между ними не расширяется. В самых больших космических масштабах Вселенная использует оба этих фактора.
Если бы наша Вселенная состояла в основном из излучения, объект, чей свет только сейчас дошел бы до нас после путешествия в 13,8 миллиарда лет, располагался бы на расстоянии до 27,6 миллиарда световых лет. Если бы она была наполнена лишь материей, это число увеличилось бы до 41,4 миллиарда световых лет. В действительности состоящее из материи, темной материи и темной энергии расширение Вселенной приводит к удалению объекта на расстояние до 46 миллиардов световых лет. Именно поэтому мы можем видеть так далеко (не без телескопа и других примочек, разумеется).
Свет и рябь в космосе: когда свет проходит через неплоское пространство,
он меняет то, как наблюдатель в любом другом месте воспринимает течение света.
2) Никто не знает, как на самом деле работает гравитация
Гравитация – одна из фундаментальных сил, влияющих на нашу Вселенную, наряду с электромагнитными слабыми и сильными взаимодействиями. За ними можно наблюдать, а также измерять с помощью научных теорий, таких как Общая теория относительности, описывающая связь между веществом, энергией и кривой пространства-времени, и квантовая теория поля, изучающая взаимодействие между частицами во времени и пространстве.
Некоторые ученые предполагают, что гравитация по своей природе – квантовая сила. Но чтобы доказать это, нужно обнаружить гравитоны, которые будут опосредовать квантовое взаимодействие, чего ученые сделать не могут и по сей день. По словам Фримена Дайсона, профессора Института передовых исследований в Нью-Джерси, США, обнаружить гипотетический гравитон невозможно в принципе.
Однако цель науки – объяснять наблюдения, и общая теория относительности А. Эйнштейна делает для этого абсолютно все, в совершенстве объясняя те явления, которые мы способны наблюдать. Но каждая теория имеет свой предел диапазона действия, и общая теория относительности с квантовой теория поля не исключение.
Если гравитация в слабом поле хорошо изучена и в целом понятна, то при столкновении с гравитацией в более сильном поле с черными дырами возникают сложности. В таких масштабах корректнее ввести новые переменные и построить новую теорию пространства-времени-гравитации, что сделать очень сложно.
Ученые, которые придерживаются теории квантовой гравитации, утверждают, что гравитоны должны существовать, однако в виде, похожем на фотоны: реальные гравитоны могут быть обнаружены как гравитационные волны (точно так же, как реальные фотоны могут быть обнаружены в качестве световых волн), тогда как виртуальные обнаружить нельзя, но можно вычислить. Таким образом, гравитационные волны из-за слабости гравитационного взаимодействия до сих пор не открыты и остаются под большим вопросом.
Поэтому ученые продолжают использовать теорию Эйнштейна при описании гравитационного взаимодействия в общем случае. И несмотря на то что, возможно, когда-нибудь эта теория будет заменена квантовым описанием гравитации, существующая сейчас картина пространства-времени, согласно которой на него влияют материя и энергия, а искривленное пространство-время определяет пути объектов, абсолютно верна в самом важном смысле: она прекрасно описывает каждое явление, о котором мы только можем задуматься.
График истории нашей наблюдаемой Вселенной.
Изображение предоставлено NASA / WMAP Science Team.
3. Пространство и время появились после Большого взрыва
Вселенная расширялась и остывала в течение миллиардов лет – в прошлом все было намного горячее и плотнее, и если мы отмотаем время дальше, то в конце концов достигнем точек бесконечной плотности. Теоретически это было реализовано еще в 1920-х годах такими космологами, как Александр Фридман и Жорж Леметр, причем последний назвал это состояние «первичным атомом», из которого все возникло.
Когда в 1960-х годах ученые обнаружили остаточное излучение, которое образовалось в результате расширения Вселенной, предположения о Большом взрыве подтвердились. Космологи пытались пойти дальше и выяснить, как выглядела Вселенная до катаклизма. Многие из них считают, что она появилась из сингулярности – точки, в которой как раз-таки и возникли пространство и время, которые мы знаем. Только эта картина не совсем верна.
Ученые из Оксфордского университета построили компьютерную модель Вселенной и изучили, как выглядела начальная точка Большого взрыва. И, по их словам, это была не сингулярность. Они отметили, что ткань пространства-времени не прекращала существовать за точкой Большого взрыва – она просто была зеркальной.
Говоря простыми словами, время до катаклизма текло в другую сторону, а пространство имело иную ориентацию. Их предположения не противоречат теории общей относительности, поэтому их можно считать вполне реальными.
Два возможных паттерна запутывания в пространстве де Ситтера, представляющие запутанные биты квантовой информации, которые могут позволить появлению пространства, времени и гравитации. Изображение предоставлено: Эрик Верлинде, через https://arxiv.org/pdf/1611.02269v2.pdf
4) Пространство, время и гравитация могут быть всего лишь иллюзиями
Согласно этой теории, пространство, время и сила гравитации не фундаментальны, а производны. Звуковые волны возникают от молекулярных взаимодействий, атомы – из кварков, глюонов, электронов и сильных электромагнитных взаимодействий, а планетные системы – из гравитации, согласно общей теории относительности. По теории энтропийной гравитации, сила гравитации, пространство и время аналогичным образом могут возникать из других основ.
В основе этой теории лежит тот факт, что в уравнениях гравитационного поля и в термодинамике существуют тесные связи. Мы принимаем как данность тот факт, что гравитация и кванты являются фундаментальными объектами, как и термодинамика, которая описывает свойства других фундаментальных явлений. Однако, по мнению приверженцев этой теории, на самом деле законы термодинамики – производные и возникают из статической механики. По этой логике, и гравитация может возникнуть из чего-то более фундаментального: струн, черных дыр, частиц Планка или другой теоретической конструкции.
Однако ключевой момент в том, что предсказания этой «более фундаментальной» идеи должны отличаться от предсказаний общей теории относительности, что так и не было доказано достоверным способом. Но самое главное – даже если гравитация не фундаментальна, это не иллюзия. Она существует точно так же, как и любое другое свойство. А что касается пространства и времени – нет никаких подтвержденных доказательств их производной природы. В любом случае пространство, время и гравитация – это то, что реально существует, и называть их «иллюзией» просто бессмысленно.
Колебания в самом пространстве-времени в квантовом масштабе растягиваются во Вселенной во время инфляции, вызывая несовершенство как плотности, так и гравитационных волн. Изображение предоставлено: E. Siegel, с изображениями, полученными ESA / Planck и межведомственной целевой группы DoE / NASA / NSF по исследованию CMB.
5) Это всего лишь теория
Большой взрыв – просто теория. Гравитация – только теория. Даже вся область объединения этих идей называется теоретической физикой. Это же не факты, истины или законы – это всего лишь теории.
Рассуждение подобным образом упускает весь смысл науки, согласно которому факты – ее основная составляющая. Вы делаете наблюдение, и это факт. Вы делаете измерение, и это тоже факт. Поэтому ученые собирают как можно больше результатов наблюдений и измерений и разрабатывают методы для сбора еще большего количества данных. Когда вы замечаете, что все взаимосвязано, что отношения между различными измеримыми или наблюдаемыми явлениями подчиняются определенной формуле или уравнению – это закон.
И только тогда, когда вы сможете собрать целую модель, которая не только объясняет факты, но и охватывает законы и позволяет делать предсказания о других наблюдаемых явлениях, вы получите научную теорию. А если затем вы подтвердите и защитите ее и доведете до абсолютных пределов, у вас получится теория не хуже, чем теории Большого взрыва или общей относительности.
Даже теории, столь же надежные и принятые мировым научным сообществом, как вышеуказанные примеры, никогда не будут окончательным ответом на все вопросы – и это правда. Всегда есть то, что нужно исследовать, границы, которые нужно пересекать, вопросы, которые нужно раскрывать. Но лучшие из принятых на сегодняшний день теорий настолько близки к истине, насколько наука когда-либо могла. Лучше принять и понять реальность такой, какая она есть, чем упорствовать, оперируя недоказанными фактами.
Источник
10 мифов о космосе, в которые многие верят
Голливудские фильмы и другие представители поп-культуры породили множество мифов о космосе, которые люди принимают за чистую монету. Настало время окончательно развеять их и рассказать вам всю правду. Поэтому без долгих громких предисловий представляем вам 10 мифов о космосе, в которые многие верят.
Люди взрываются в вакууме
Это одна из тех легенд, полностью придуманных в Голливуде. Сценаристы фантастических фильмов редко беспокоятся о достоверности предоставляемой ими информации. А наивные зрители начинают в это верить и активно распространять. На самом же деле все это делается лишь для эффектности и повышения интереса к определенным сценам. Вы наверняка видели, как в кино человек, оказавшийся в открытом космосе без защитной экипировки, мгновенно леденеет, а после взрывается фонтаном из крови и внутренних органов. И чем выше возрастной рейтинг фильма, тем зрелищнее становятся подобные сцены.
В реальности выход в открытый космос без скафандра действительно закончит ваше существование с вероятностью в 100%. Но произойдет это не за считанные секунды и уж точно не закончится кровавым взрывом. Возможно, «фонтан» был бы более гуманным способом умерщвления, так как он происходит мгновенно. Но в реальном космосе вы будете медленно умирать от холода и удушья из-за отсутствия воздуха.
Безвоздушное пространство
Венера – близнец Земли
В нашей статье про Венеру подробно описано, почему это не так. Если интересно, можете ознакомиться, а сейчас давайте кратко. Похожие размеры и состав двух планет не делают их близнецами. На самом деле Венера сухая, выжженная, горячая, бесплодная и вся усыпанная вулканами. Добавьте к этому электрические бури, кислотные дожди и прочее «веселье» и сразу поймете, что между ней и Землей нет практически ничего общего.
Солнце состоит из огня
Возможно, для кого-то это станет откровением, но, если Солнце имеет очень высокую температуру, это еще не значит, что оно горит. На самом деле оно просто светится. Жар нашей звезды – продукт ядерной реакции, а не химической, коей является горение.
Солнце
Солнце желтое
Еще один миф о космических объектах, в который верит множество людей. Сами можете проверить – просто попросите кого-нибудь нарисовать Солнце и посмотрите, какого цвета карандаш он выберет. Все и всегда рисуют нашу звезду желтой. В конце концов, посмотрите в окно, разве она не такая?
Нет, не такая. Солнце кажется нам желтым только потому, что мы смотрим на него через атмосферу Земли. Возможно, вы видели нашу звезду на настоящих фотографиях, где она была желтой. Такое действительно встречается, но все эти фото отредактированы. Мы так привыкли к желтому Солнцу, что нам пытаются показать его в более привычном виде.
Истинный же цвет звезды – белый, несмотря на то, что она принадлежит к типу желтых карликов. Если вдруг вам посчастливится поговорить с космонавтами, спросите у них об этом, и они тоже подтвердят эту информацию. Наше неверное представление о Солнце зашло так далеко, что даже на странице википедии, посвященной ему, есть две фотографии – одна в настоящем цвете, а другая в условном.
Истинный цвет звезды – белый
Летом Земля подходит к Солнцу ближе
Казалось бы, это утверждение вполне логично, ведь если на планете становится жарче, значит она максимально приближается к источнику тепла. Но знаете ли вы, что на южном полушарии лето наступает тогда, когда у нас идет зима? Что вы скажете на это?
Дело в том, что смена пор года не зависит от расположения нашей планеты относительно звезды. Она зависит от наклона земной оси. Земля не вращается строго вертикально (хотя верха и низа в космосе все равно нет), она немного наклонена в одну сторону. И когда одно наклоненное полушарие повернуто к Солнцу, там идет лето, а в другом – зима. Планета продолжает свое движение, и вскоре уже другое ее полушарие поворачивается в сторону звезды, и сезоны меняются в противоположную сторону.
Земля действительно иногда подходит ближе к Солнцу, потому что ее орбита не круглая, а слегка вытянутая. Поэтому за год расстояние от планеты до звезды меняется примерно на 5 млн км в обе стороны.
Планета земля и солнце
Темная сторона Луны
Ох уж эта загадочная темная сторона Луны, о которой так часто говорят в фантастических фильмах и книгах. Она окутана множеством тайн и мифов, которые разбиваются всего об один контраргумент – никакой темной стороны у нашего спутника не существует. Луна вращается синхронно с Землей, поэтому мы всегда видим лишь одну ее сторону – это правда. Но это не означает, что к Солнцу она тоже всегда повернута одной стороной – это было бы невозможно физически. Поэтому от звезды наш естественный спутник получает достаточно света с обеих сторон.
В космосе есть звук
Вы наверняка помните, как громко взрываются планеты в «Звездных войнах» и других подобных фильмах. Это сделано лишь для зрелищности, так как в кино на атмосферу и погружение влияет не только картинка, но и звук. Согласитесь, смотреть на беззвучные взрывы на экране было бы очень скучно.
Однако через настоящий космос звуковые волны просто не проходят, так как в нем нет атмосферы. По этой же причине на разных планетах звук может быть разным. Например, на Марсе он выше из-за того, что его атмосфера имеет другой состав.
Звук в космосе
Нельзя пролететь сквозь пояс астероидов
И вновь вернемся к «Звездным войнам». Помните, как Хан Соло на своем Тысячелетнем соколе пролетел сквозь пояс астероидов, ловко лавируя между опасными грудами камней? Это было показано ради демонстрации его крутости, но в реальной жизни так смог бы сделать любой пилот с подходящим кораблем.
Киношники нередко искажают реальные размеры космических объектов в угоду зрелищности, и это нормально. Никто не захотел бы смотреть фильм, показывающий даже Солнечную систему в реальных масштабах. Потому что большую часть времени экран был бы черным. И это еще не говоря обо всем остальном космосе, который невообразимо огромен.
Исходя из этого, даже самый крупный пояс астероидов, состоящий из миллионов объектов, очень сильно растянут в пространстве. Показатель вашей удачи должен быть отрицательным, чтобы вы задели хоть один из них, пролетая мимо. Естественно, у вас есть шансы столкнуться с каким-нибудь камнем, но люди ведь умудряются врезаться и в столбы на пустой дороге.
Пояс астероидов в Солнечной системе тоже состоит из миллионов объектов. Но он настолько большой, что расстояние между ними варьируется от пары сотен до нескольких тысяч километров. Нужно лететь прямо на конкретный камень, чтобы с ним столкнуться. С Земли уже было отправлено больше десятка беспилотных зондов, успешно преодолевших этот пояс. Даже у них не возникло с этим никаких проблем.
Пояс астероидов
Китайскую стену видно из космоса
Нет, не видно. Ни с орбиты, ни тем более с Луны, как говорят некоторые. Великая Китайская стена в космических масштабах не такая уж и великая. Ее максимальная ширина 9,1 метра, что для человеческого глаза при взгляде с Луны составило бы миллиметр-два. А теперь представьте, что вы пытаетесь увидеть миллиметровую ниточку с расстояния в 384 393 км. Как думаете, у вас получится? Сам Нил Армстронг рассказывал, что ни один искусственный объект на Земле с Луны не видно. Уж кому об этом знать, если не ему.
Высота околоземной орбиты поменьше – около 200 000 км, но даже с нее нельзя увидеть Китайскую стену без соответствующей оптики. В этом случае будет достаточно хорошего бинокля, но не думайте, что сможете посчитать на ней кирпичики. Если знать, куда направлять взгляд, вы увидите нечто похожее на стену. Но стоит вам взглянуть в то же место невооруженным взглядом, как она снова потеряется. Рассмотреть ее сложно даже в оптику еще и из-за того, что она сливается с землей своим цветом. Будь стена более контрастной, ее было бы видно лучше.
В космосе нет гравитации
Все в космосе подвержено действию гравитации. Спутники притягиваются к планетам, планеты к звездам, звезды собираются в группы и галактики, которые тоже притягиваются или удаляются друг от друга. Все это происходит благодаря действию гравитации.
Все в космосе подвержено действию гравитации
Миф о том, что в космосе она отсутствует, появился из-за понятия «невесомости». Космонавты на орбите парят, потому что действие гравитации с расстоянием ослабевает. Они все еще притягиваются к Земле вместе со своими кораблями, но только в горизонтальной плоскости. И даже несмотря на то, что конкретно гравитация Земли на большом расстоянии потеряет свою силу, на вас будет действовать другая планета, звезда и т.д. В космосе нет ни единого места, где не было бы гравитации.
Источник