Вселенная: ответы на самые известные вопросы космоса

Войды[]

Основная Статья: Войды

Воиды — огромные пузыри пустого пространства, расположенный между сверхскоплениями, нитями и стенами. Содержат в себе очень мало галактик, или не содержат их совсем.

Покатай меня, большая черепаха!

Мифологема плавающей в безбрежном океане мировой черепахи, на спине которой покоится Земля, встречается у народов Древней Индии и Древнего Китая, в преданиях коренного населения Северной Америки. В разных вариантах мифа о гигантских «поддерживающих животных» упоминаются слон, змея и кит.

Космологические представления греков

Греческие философы заложили астрономические представления, которыми мы пользуемся и сегодня. Разные философы их школы имели свою точку зрения на модель мироздания. В большинстве своём они придерживались геоцентрической системы мира.

Геоцентризм — это убеждение, что неподвижная Земля находится в центре мироздания, а Солнце, Луна и звёзды вращаются вокруг неё.

Масштабную энциклопедию астрономических и математических знаний создал Птолемей. Описанная им геоцентрическая система мира была наиболее общепризнанной до коперниканского переворота в эпоху Возрождения. Аристотель также считал, что Земля неподвижна, указывая, что небесные тела прикреплены к твёрдым «небесным сферам».

Некоторые представители пифагорейской школы полагали, что и, Солнце, и Луна и планеты вращаются вокруг Центрального Огня, Гестии. Такую модель называют пироцентрической.

Аристарх Самосский предложил гелиоцентрическую систему мира, согласно которой Солнце — центральное небесное тело, а также предположил, что Земля меньше Солнца. Однако идея о том, что центр космоса — Земля, была популярна ещё долго.

Средневековая астрономия

В своих представлениях мыслители европейского средневековья опирались на работы античных философов, принимали системы Птолемея и Аристотеля. Главной концепцией мира оставался геоцентризм, средневековыми философами дополнялось и расширялось представление о небесных сферах. При этом античная мудрость дополнялась христианскими воззрениями.

На представления о мире основное влияние оказывала Церковь, а источниками знаний были монастыри.

Мир на средневековых изображениях — это мир глазами Бога. Все существующие вещи имеют глубокий духовный смысл. Большое развитие получает учение Платона о вещах и идеях, согласно которому все явления и объекты земного мира — это частные проявления божественных идей из горнего мира.

Для европейской средневековой миниатюры и скульптуры не важны пропорции и перспектива — важны символы и значения. Здесь могут одновременно происходить события из прошлого и будущего, а христианская символика пронизывает всё вокруг.

Подробнее об этом: Умберто Эко, «Искусство и красота в средневековой эстетике»

Теории Ренессанса

На протяжении сотен лет средневековая живопись оставалась плоской. И вдруг за очень краткий период Ренессанса стала объёмной. Это тесно связано с мировоззренческим подходом: мир стали изображать так, как он видится человеку, появилось учение о перспективе. Методы наблюдения за природой развивались и создавали всё более полную картину мира.

Образование планет

Восемь планет Солнечной системы делят на две группы: земную и группу газовых гигантов.

К земной относятся:

• Меркурий;
• Земля;
• Марс;
• Венера.

К газовым гигантам причисляют:

• Юпитер;
• Сатурн;
• Нептун;
• Уран.

Возникновение всех планет относится к одному временному периоду, но представления об их происхождении и составе у ученых разные.

Образование планет земной группы

В некоторых областях окружавшего Солнце диска части газопылевого облака начали уплотняться. Постепенно они преобразовались в плотные кольца, притягивающие твердые материи из космического пространства.

Поскольку температура в кольцах была слишком высокой, лед и газ в своем начальном виде не могли в них существовать. А вот термоустойчивые горные породы послужили отличным строительным материалом — именно из них состоят планеты земной группы.

По мере наращивания массы диски превращались в четыре планеты, известные нам сегодня, как Земля, Марс, Венера и Меркурий. Эта стадия стала основной в их развитии.

Образование газовых гигантов

Планеты группы газовых гигантов расположены на большом отдалении от Солнца. Их температуры значительно ниже земных. Этот факт они смогли использовать для своего формирования, нарастив массу за счет гравитационного притяжения газа из окружающего их пространства. Данный процесс называется аккрецией.

Сегодня газовые гиганты являются самыми большими планетами Солнечной системы. Их характеристики можно посмотреть в таблице ниже:

До каких пределов Вселенная будет расширятся?

Но, насколько долгим может быть процесс расширения вселенной?

Согласно релятивистской теории тяготения Альберта Эйнштейна и учения советского ученого Александра Александровича Фридмана о нестационарности Вселенной, разбегающиеся галактики тормозятся силами гравитации.

Было рассчитано с использованием уравнения Э. Хаббла, что если плотность вещества во вселенной равна 10–29 г/см3 (так называемая критическая плотность), то сил гравитации во Вселенной достаточно, чтобы ее расширение было заторможено, и согласно теории А. Фридмана сменилось на обратный процесс – концентрацию галактик под влиянием сил тяготения.

Однако астрофизические расчеты показали, что плотность вещества во Вселенной ниже критической и составляет примерно 3,0·10–31 г/см3. Если это так, то Вселенная обречена на бесконечное расширение.

Впрочем, точку тут ставить рано. В настоящее время высказываются мнения, что учтена не вся масса во Вселенной, и что имеется еще так называемая «скрытая масса». Предположительно это может быть реликтовое нейтринное излучение. Однако последние работы в этой области не подтверждают эту гипотезу.

При изучении данной проблемы обращает на себя внимание тот факт, что при разработке вопросов Механики Вселенной космологи прошлого и настоящего рассматривают астрофизические объекты только как источники гравитации, не учитываются процессы, происходящие в этих объектах, энергию их излучения. А она-то и составляет скрытую массу во Вселенной, поскольку энергия эквивалентна массе: Е = mс2

Подсчитано, что 90…95% массы галактик сосредоточено в звездах. Рассчитано, что полная энергия излучения Солнца Е0 равна 3,826·1026 Дж/с. Наша Галактика Млечный Путь обладает излучением приблизительно 1010 Е0, т.е. 3,826·1036 Дж/с.

Если бы галактика была неподвижна во Вселенной, то излучаемая ею энергия оказывала бы на нее со всех сторон одинаковое воздействие. Но поскольку галактики во Вселенной движутся по инерции после Большого Взрыва, то воздействие излучения, по нашему мнению, на разные стороны «шара» будет разным согласно эффекта Доплера. Против направления движения оно будет большим, поскольку происходит смещение спектра излучения в фиолетовую область. Перемещающиеся в пространстве Вселенной галактики – это своего рода “самотормозящиеся ракеты”.

Ближайшей от нашей галактики Млечный Путь считается галактика Туманность Андромеды. О расстоянии до этой галактики и ее лучевой скорости, а также знаке этой скорости в литературе имеются противоречивые данные, что, как выяснилось в последнее время, связано с особенностью движения Солнца в нашей Галактике.

Можно использовать Туманность Андромеды как гипотетическую модель ближайшей гигантской галактики для иллюстрации нашей идеи нового подхода к динамике процессов в Механике Вселенной, поскольку силы реактивного торможения не носят всеобщего характера, они строго индивидуальны для каждой галактики.

О проблеме происхождения звезд

Другая проблема – вопрос о том, на что походили первые звезды, из которых образована звездная Вселенная. В условиях невероятного тепла и при чудовищном давлении в ядрах этих солнц относительно простые элементы, такие как водород и гелий, преобразовывались, в частности, в углерод, на котором основана наша жизнь. В настоящее время ученые считают, что самые первые звезды были во много раз больше солнца. Возможно, они жили всего пару сотен миллионов лет, а то и меньше (вероятно, именно так и образовались первые черные дыры).

Огромные надежды исследователи возлагают на космический телескоп Джеймса Уэбба. Этот инструмент призван дать ученым ценнейшие сведения о первом поколении галактик, которые сформировались сразу после Большого взрыва. Изображений этих объектов в приемлемом качестве практически нет, так что великие открытия все еще впереди.

Как обращаться и получать ответ от Высших сил?

Для начала, нужно понять, что услышан будет тот, кто искренне верит. А точнее, абсолютно убежден и не допускает сомнений в том, что создание всего – дело рук Высшего Творца. Необходимо жить в соответствии с Законами и общими Нормами, знать, что ваша совесть чиста. Обращаясь за помощью или советом к Высшим силам, будьте готовы к тому, чтобы видеть и воспринимать ответы и знаки, посылаемые свыше. Совершенно точно, что посещать церкви, мечети, синагоги и другие здания, в которых якобы живет бог, необходимости нет.

Идеальный разум, Верховный Творец слышит каждого, кто обращается к нему искренне и с верой в Него. И не забывайте о Благодарности. Благодарить Его нужно не только за «пряники», но и за «кнуты», ведь Он ничего не делает просто так, а только во благо вам и всем Его созданиям.

До Большого взрыва

На вопрос о том, что происходило до Большого взрыва, ученые пытались найти ответ последние несколько десятилетий, а также понять, как на самом деле появился мир, который мы считаем таким обычным. И все же, с чего все началось? На протяжении веков ученые и священнослужители пытались найти ответ на этот вопрос.  

Но и ученые, и теологи согласились с тем, что Вселенная статична и неизменна. То есть ни тысячелетия назад, ни десятки тысяч лет спустя картина звездного неба не изменится. 

Взгляды на мир кардинально изменились только в 1929 году, когда американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил расширение Вселенной. Этот факт полностью противоречил представлениям о статичности Вселенной. Открытие расширяющейся Вселенной было одним из величайших интеллектуальных потрясений двадцатого века.  

Поскольку Вселенная больше не была неизменной, она должна была каким-то образом возникнуть. Естественно, вскоре стали появляться теории о его появлении. Они были основаны на том факте, что если мы повернем время вспять, галактики начнут сокращаться, а температура Вселенной будет расти, пока она не превратится в сингулярность.  

Физики начали разрабатывать математические основы процессов возникновения Вселенной с точки. Итак, в 1930 году Хаббл предложил теорию, которая позже была названа теорией Большого взрыва. Он был основан на том факте, что Вселенная возникла в результате взрыва из сингулярности. В результате расширения и охлаждения первичного горячего газа появились звезды и галактики.   

Эта теория хорошо согласуется с астрономическими наблюдениями. Во-первых, галактики разлетелись, как и предсказывала теория. Во-вторых, в 1964 году было обнаружено реликтовое микроволновое излучение, которое должно было остаться после охлаждения первичного газа, пронизывающее всю Вселенную. И в-третьих, в результате Большого взрыва должно было образоваться огромное количество водорода, дейтерия, гелия и лития, которое мы можем наблюдать сегодня. Неудивительно, что теория Большого взрыва стала рассматриваться как классическая теория образования Вселенной.    

Однако оставались некоторые моменты, которые теория Большого взрыва не могла объяснить.

Как делались открытия об устройстве Вселенной

На смену геоцентрической приходит гелиоцентрическая модель. Сама идея была известна ещё в Древней Греции, но тогда она не получила развитие. Вернул идею в 16 веке Коперник, а усовершенствовал и вывел свои законы Иоганн Кеплер.

Затем Галилео Галилей открыл спутники Юпитера, доказав тем самым, что не все объекты вращаются вокруг Земли. Ещё в свой телескоп он наблюдал изменение фазы Венеры, что объясняется тем, что она вращается вокруг Солнца. Так Земля перестала быть центром Вселенной.

Джордано Бруно высказал идею, что звёзды — это тела подобные Солнцу. Хотя и эта мысль была неновой. А после вклада Исаака Ньютона с его законами, где модель в котором Солнце является центром нашей планетарной системы и лишь одна из многих звёзд, стала общепринятой. Параллельно делались открытия и новых объектов внутри Солнечной системы.

Так, в 1781 году Уильям Гершель открыл Уран. А в 1801 году была открыта Церера, которую сначала ошибочно считали планетой, а затем и другие объекты в этой области, которую затем стали называть поясом астероидов. А в 1846 году был открыт Нептун. После того как Галилей, используя свой телескоп выяснил, что Млечный Путь на небе состоит из множества звёзд. А затем в середине 18 века Томас Райт, а за ним Иммануил Кант высказали идею, что Млечный Путь — это вращающийся диск, состоящий из звёзд, система подобные нашей Солнечной, только на гораздо большем масштабе. А первое систематическое исследование, попытка описать форму нашей галактики и наше в ней место было проведено Уильямом Гершелем. Хотя он ошибочно считал, что Солнце располагается близко к центру галактики.

Уже тогда высказывались предположения, что некоторые туманности могут оказаться другими звёздными системами подобными нашей галактике, но доказать этого не удавалось до 20 века.

В начале 20-х годов двадцатого века, Эдвин Хаббл, используя крупнейший на тот момент телескоп доказал, что ряд туманностей находится слишком далеко чтобы быть частью нашей галактики и что они являются целыми галактиками как наш Млечный Путь.

В 1927 году Джорж Леметр предположил, а в 1929 году Эдвин Хаббл измерил красное смещение удалённых галактик и доказал, что они удаляются от нас. Это означало, что Вселенная расширяется.

В 1930 году был открыт Плутон, а затем на рубеже 20 и 21 века после открытия других объектов он становится частью Пояса Койпера. Кроме того, существует гипотеза, что Солнечная система окружена облаком Оорта, которое является источником долгопериодических комет.

До 80-х годов двадцатого века не было достоверно известно, существуют ли планеты у других звёзд. На сегодняшний день уже было открыто много экзопланет и судя по всему в нашей Галактике их миллиарды. Ещё стали открывать планеты-сироты, о которых мы писали.

Крупномасштабная структура Вселенной, как она выглядит в инфракрасных лучах с длиной волны 2,2 мкм — 1 600 000 галактик, зарегистрированных в Extended Source Catalog как результат Two Micron All-Sky Survey. Яркость галактик показана цветом от синего (самые яркие) до красного (самые тусклые). Тёмная полоса по диагонали и краям картины — расположение Млечного Пути, пыль которого мешает наблюдениям

В 1998 году стало известно, что Вселенная не просто расширяется, а делает это с ускорением. Безусловно между всеми этапами о которых говорилось существует очень много других идей и открытий, а также ещё много имён, которые сделали свой вклад в представление человечества о Вселенной. От мира, в котором Земля была центром Вселенной мы пришли к знанию того, что мы живём на маленькой планете, которая вращается вокруг небольшой, среднестатистической звёзды. Это лишь одна из сотен миллиардов в нашей Галактике. Которая в свою очередь тоже является лишь одной из сотен миллиардов других галактик. И возможно это тоже не предел. Высказываются предположения, что наша вселенная лишь одна из многих в мультевселенной.

Так мы кратко узнали про устройство Вселенной, надеюсь, что было всё просто и понятно.

Охлаждение Вселенной

После взрыва все должно было снизить температуру.

Со снижением плотности и температуры внутри Вселенной начало происходить и снижение энергии в каждой частице. Это переходное состояние длилось до тех пор, пока фундаментальные силы и элементарные частицы не пришли к своей нынешней форме. Так как энергия частиц опустилась до значений, которые можно сегодня достичь в рамках экспериментов, действительное возможное наличие этого временного периода вызывает у ученых куда меньше споров.

Например, ученые считают, что на 10-11 секунде после Большого взрыва энергия частиц значительно уменьшилась. Примерно на 10-6 секунде кварки и глюоны начали образовывать барионы — протоны и нейтроны. Кварки стали преобладать над антикварками, что в свою очередь привело к преобладанию барионов над антибарионами.

Так как температура была уже недостаточно высокой для создания новых протонно-антипротонных пар (или нейтронно-антинейтронных пар), последовало массовое разрушение этих частиц, что привело к остатку только 1/1010 количества изначальных протонов и нейтронов и полному исчезновению их античастиц. Аналогичный процесс произошел спустя около 1 секунды после Большого взрыва. Только «жертвами» на этот раз стали электроны и позитроны. После массового уничтожения оставшиеся протоны, нейтроны и электроны прекратили свое беспорядочное движение, а энергетическая плотность Вселенной была заполнена фотонами и в меньшей степени нейтрино.

В течение первых минут расширения Вселенной начался период нуклеосинтеза (синтез химических элементов). Благодаря падению температуры до 1 миллиарда кельвинов и снижения плотности энергии примерно до значений, эквивалентных плотности воздуха, нейтроны и протоны начали смешиваться и образовывать первый стабильный изотоп водорода (дейтерий), а также атомы гелия. Тем не менее большинство протонов во Вселенной остались в качестве несвязных ядер атомов водорода.

Спустя около 379 000 лет электроны объединились с этими ядрами водорода и образовали атомы (опять же преимущественно водорода), в то время как радиация отделилась от материи и продолжила практически беспрепятственно расширяться через пространство. Эту радиацию принято называть реликтовым излучением, и она является самым древнейшим источником света во Вселенной.

С расширением реликтовое излучение постепенно теряло свою плотность и энергию и в настоящий момент его температура составляет 2,7260 ± 0,0013 К (-270,424 °C), а энергетическая плотность 0,25 эВ (или 4,005×10-14 Дж/м³; 400–500 фотонов/см³). Реликтовое излучение простирается во всех направлениях и на расстояние около 13,8 миллиарда световых лет, однако оценка его фактического распространения говорит примерно о 46 миллиардах световых годах от центра Вселенной.

Электромагнитное взаимодействие

Электрическая революция произошла в значительной степени благодаря человеку, который никогда не имел даже формального образования. Майкл Фарадей продемонстрировал свойства электричества во время своих публичных лекций. Он входил в стальные клетки и электрифицировал их, показывая, что сталь создает барьер для электричества, и что, пока вы сами не коснетесь барьера, вы будете в безопасности от электрических токов. Его закон заключается в том, что напряжение электричества может быть создано из магнитной среды. Движущийся провод в магнитном поле создает электрический ток, толкая электроны.

Если движущийся магнит создает электрическое поле, то верно и обратное. Движущееся электрическое поле приведет к магнитному полю. Они одно и то же. Единая объединяющая сила.

Джеймс Максвелл во время Гражданской войны в США рассчитал скорость волны, которая колебалась между магнитным и электрическим полями. Это волна, в которой магнитные поля создавали электрические, которые в свою очередь создавали магнитные поля, и так бесконечно. Скорость этой волны оказалась равна скорости света. На самом деле, это и был свет сам по себе!

После первой секунды

Плотность частиц значительно снижается, и, как следствие, частота взаимодействий с нейтрино снижается, а термодинамическое равновесие последней с другими становится невозможным. По причинам, выходящим из данного факта, нейтринное реликтовое излучение так и не было обнаружено.

Позитроны и электроны перестают постоянно образовываться. Вселенная становится полностью электрически нейтральной.

Спустя сто секунд после Взрыва начинают появляться первые химические элементы с легкими ядрами (водород, литий, гелий, дейтерий) благодаря слиянию нейтронов и протонов. Лишние частицы распадаются. Так проходит первичный нуклеосинтез.

300 000 лет спустя

Температура падает до 10 000 К. Размеры Вселенной превышают отметку в десятки миллионов световых лет в диаметре. У ядер появляются электронные оболочки, благодаря чему возникают первые легкие атомы, подобные гелию и водороду. Примерно в это же время начинает свою историю такое явление, как реликтовое излучение. Пространство наконец-то стало видимым, не прозрачным, как это было вначале. Гравитация начинает стягивать материю. Все это и многое другое способствует появлению первых звезд, а затем и галактик.

Что дальше?

Будущее Вселенной

Есть несколько основных сценариев, по которым будет происходить дальнейшая эволюция Вселенной. Естественно, процесс расширения будет происходить и дальше, поэтому если он будет достаточно равномерен, то энергия рано или поздно будет исчерпана, что, согласно предсказаниям ученых, приведет к тепловой смерти.

Другой вариант – Большой Разрыв, то есть распад всего, что уже было создано в результате Большого Взрыва. Это произойдет при ускорении расширения Вселенной. Также есть сценарий, предполагающий так называемое Большое Сжатие, которое произойдет, если расширение замедлится, а затем и вовсе сойдет на нет.

Как именно все произойдет, не знает никто. Есть лишь некоторые догадки, гипотезы и теории, а известным остается только одно: время определенно покажет, как дальше будет развиваться наша Вселенная.

Происхождение и эволюция

Расширение космического пространства удаляет друг от друга звёзды, галактики и их скопления. В связи с этим существует теория, согласно которой в далёком прошлом они не просто располагались ближе друг к другу, а вообще были перемешаны и сжаты в единое вещество. Однако оно было настолько плотным и горячим, что началось общее расширение, в итоге и приведшее к образованию Вселенной.

С тех пор прошло приблизительно 14 миллиардов лет. За это время совершилось такое развитие:

• сформировалось гравитационное взаимодействие;
• зародились первые фундаментальные частицы;
• материя стала прозрачной для излучения;
• образовались ядра первичных элементов;
• появились звёзды, галактики, планетарные системы.

В итоге Вселенная сформировалась такой, какой человечество знает её сейчас. Её краткая модель выглядит следующим образом:

• 4,9% обычного вещества, знакомого на Земле.
• 26,8% тёмной материи, состоящей из тяжёлых частиц. Она не испускает электромагнитное излучение, что делает её прямое наблюдение практически неосуществимым.
• 68,3% тёмной энергии, инициирующей расширение пространства.

Образованная этими компонентами структура имеет гигантскую территорию. Реальный размер Вселенной современной наукой не установлен. Многие учёные настаивают на том, что она бесконечна. Однако если за условную границу принять расстояние до самого далёкого от Земли видимого объекта, то её масштабы составляют 45,7 миллиарда световых лет. Эта величина носит название радиуса Хаббла. Он не тождественен понятию конца мироздания, а только обозначает, что при прохождении этого расстояния быстрота удаления объекта от наблюдателя начинает превышать скорость света.

С чего началось мироздание?

Сегодня
трудно в это поверить, но огромное космическое пространство 14 млрд лет было
всего лишь точкой. Небольшой шар состоял из плотного и горячего протовещества.
В один момент, эта “точка” взорвалась и мельчайшие элементы разлетелись. Эта
гипотеза происхождения Вселенной называется Теорией Большого Взрыва. Это
наиболее логичное предположение, из-за чего является основным. 

Все частицы,
которые были образованы в результате взрыва, удалились от эпицентра
происшедшего и со временем начали взаимодействовать между собой. С рассеянной
материи сформировались сгустки, которые впоследствии преобразовались в звезды.
Под воздействием центробежных и гравитационных сил были образованы галактики.

Процесс
расширения Вселенной
и формирование новых “уплотнений” происходит ежесекундно. Именно поэтому,
ученым трудно указать границы мироздания.