Виждаме звездното небе през цялото време. Космосът изглежда тайнствен и огромен, а ние сме само малка част от този огромен свят, мистериозен и мълчалив.
През целия си живот човечеството задава различни въпроси. Какво има извън нашата галактика? Има ли нещо извън границата на пространството? И има ли пространство граница? Дори учените отдавна обмислят тези въпроси. Безкрайно ли е пространството? Тази статия предоставя информация, с която учените разполагат в момента.
Границите на безкрайността
Смята се, че нашата слънчева система се е образувала в резултат на Големия взрив. Това се случи поради силното компресиране на материята и я разкъса, разпръсквайки газове в различни посоки. Тази експлозия роди галактики и слънчеви системи. Преди се смяташе, че Млечният път е на 4,5 милиарда години. Въпреки това, през 2013 г. телескопът Планк позволи на учените да преизчислят възрастта на Слънчевата система. Сега се изчислява на 13,82 милиарда години.
Най -модерната технология не може да обхване целия космос. Въпреки че най-новите устройства са в състояние да хванат светлината на звезди, намиращи се на 15 милиарда светлинни години от нашата планета! Може дори да са звезди, които вече са умрели, но светлината им все още пътува из космоса.
Нашата слънчева система е само малка част от огромна галактика, наречена Млечен път. Самата Вселена съдържа хиляди такива галактики. А дали пространството е безкрайно е неизвестно ...
Фактът, че Вселената непрекъснато се разширява, образувайки все повече и повече нови космически тела, е научен факт. Вероятно външният му вид непрекъснато се променя, поради което преди милиони години, както са сигурни някои учени, изглеждаше напълно различно, отколкото изглежда днес. И ако вселената расте, значи определено има граници? Колко Вселени съществуват зад него? Уви, никой не знае това.
Разширяване на пространството
Учените днес твърдят, че пространството се разширява много бързо. По -бързо, отколкото си мислеха преди. Поради разширяването на Вселената екзопланетите и галактиките се отдалечават от нас с различна скорост. Но в същото време скоростта на неговия растеж е еднаква и еднаква. Просто тези тела са на различно разстояние от нас. Така най -близката до Слънцето звезда "бяга" от нашата Земя със скорост 9 см / сек.
Сега учените търсят отговор на друг въпрос. Какво кара Вселената да се разширява?
Тъмната материя и тъмната енергия
Тъмната материя е хипотетична субстанция. Той не произвежда енергия или светлина, но заема 80% от пространството. Учените предположиха за наличието на това неуловимо вещество в космоса още през 50 -те години на миналия век. Въпреки че няма преки доказателства за съществуването му, броят на привържениците на тази теория нарастваше всеки ден. Може би съдържа неизвестни за нас вещества.
Как се роди теорията за тъмната материя? Факт е, че галактическите купове отдавна биха се срутили, ако само видимите за нас материали съставляват тяхната маса. В резултат на това се оказва, че по -голямата част от нашия свят е представен от неуловима субстанция, която все още ни е непозната.
През 1990 г. е открита т. Нар. Тъмна енергия. В края на краищата физиците смятаха, че силата на гравитацията работи, за да се забави, един ден разширяването на Вселената ще спре. Но и двата отбора, поели тази теория, неочаквано откриха ускорение на разширяването. Представете си, че хвърляте ябълка във въздуха и чакате тя да падне, но вместо това тя започва да се отдалечава от вас. Това предполага, че разширяването се влияе от определена сила, наречена тъмна енергия.
Днес учените са уморени да спорят дали пространството е безкрайно или не. Те се опитват да разберат как е изглеждала Вселената преди Големия взрив. Този въпрос обаче няма смисъл. В края на краищата самите време и пространство също са безкрайни. Така че, нека разгледаме няколко теории на учените за космоса и неговите граници.
Безкрайността е ...
Такова понятие като "безкрайност" е едно от най -изненадващите и относителни понятия. Той отдавна представлява интерес за учените. В реалния свят, в който живеем, всичко има край, включително живота. Следователно безкрайността примамва със своята мистерия и дори някаква мистика. Безкрайността е трудно да си представим. Но тя съществува. В крайна сметка с негова помощ се решават много проблеми, а не само математически.
Безкрайност и нула
Много учени са убедени в теорията за безкрайността. Израелският математик Дорон Селбергер обаче не споделя тяхното мнение. Той твърди, че има огромен брой и ако добавите един към него, крайният резултат ще бъде нула. Това число обаче е толкова далеч отвъд човешкото разбиране, че съществуването му никога няма да бъде доказано. Именно на този факт се основава математическата философия, наречена „Ultrainfinity“.
Безкрайно пространство
Има ли шанс добавянето на две еднакви числа да завърши с един и същ номер? На пръв поглед това изглежда абсолютно невъзможно, но ако говорим за Вселената ... Според изчисленията на учените, когато човек извади от безкрайността, се получава безкрайност. Когато две безкрайности се съберат, безкрайността излиза отново. Но ако извадите безкрайността от безкрайността, най -вероятно ще получите такава.
Древните учени също се чудеха дали има граница в космоса. Логиката им беше проста и гениална в същото време. Тяхната теория е изразена по следния начин. Представете си, че сте достигнали ръба на Вселената. Протегнаха ръка за границата си. Рамката на света обаче се разшири. И така е безкраен. Много е трудно да си представим това. Но още по -трудно е да си представим какво съществува в чужбина, ако наистина е така.
Хиляди светове
Тази теория казва, че космосът е безкраен. Вероятно съдържа милиони, милиарди други галактики, които съдържат милиарди други звезди. В крайна сметка, ако мислите широко, всичко в живота ни започва отново и отново - филмите следват един след друг, животът, завършващ в един човек, започва в друг.
В световната наука днес концепцията за многокомпонентна вселена се счита за общоприета. Но колко Вселени има? Никой от нас не знае това. В други галактики може да има напълно различни небесни тела. Тези светове са доминирани от напълно различни закони на физиката. Но как да се докаже съществуването им експериментално?
Това може да стане само чрез откриване на взаимодействието между нашата вселена и другите. Това взаимодействие се осъществява чрез някакви червеи. Но как ги намирате? Едно от последните предположения на учените казва, че има такава дупка точно в центъра на нашата Слънчева система.
Учените предполагат, че ако космосът е безкраен, някъде в необятността му има близнак на нашата планета и евентуално на цялата Слънчева система.
Друго измерение
Друга теория е, че има ограничения за размера на космоса. Работата е там, че виждаме най -близкия такъв, какъвто е бил преди милион години. По -далеч все още означава още по -рано. Не пространството се разширява; пространството се разширява. Ако можем да надвишим скоростта на светлината, да надминем границата на пространството, тогава ще се озовем в миналото състояние на Вселената.
И какво има отвъд тази прословута граница? Може би друго измерение, без пространство и време, което само нашето съзнание може да си представи.
Вероятно най -популярният въпрос в науката, за който всеки от нас се е замислял. Вселена. Размерът му, границите му. Там ли са? Ако е така, какво стои зад тях? Откъде е и къде.
Накратко, нека започнем с глобалната. В същото време вижте като цяло какво се случва в главата ми, струва ли си да прочета това по -нататък или може би е време да полудея, общо взето)))
Първо, нека определим какво представлява Вселената. Първото му определение, дадено от Google, е цялата система на вселената, целият свят. Е, като цяло така ще го разгледам.
Преди да пиша аз, както обещах, потърсих в гугъл този вид теория. Не е намерен. Може би гледах зле, но не видях нищо подобно. Така че, не познавам научните си конкуренти. Ако попаднете, не забравяйте да напишете в коментарите.
И така, днес част от учените се вглеждат в телескопи и се опитват да разберат какво се случва там, в космоса ... Друга част разглежда микроскопите и се опитва да разбере от какво е направено всичко това. Хората правят едно и също нещо - изучават Вселената. От основните му материали - атоми, кварки и така нататък до това как изглежда по принцип и къде свършва.
Да тръгнем от малките. Най-противоречивият и популярен сред учените днес е "основният" атом на частица. Именно атомите определят свойствата на веществото, което се състои от тях, което вероятно е причината то (атомът) да е толкова ключов обект за науката.
Първото споменаване на атомите е направено от философите на древна Гърция. Въпросът е, че учените от древногръцки мъже издигнаха теорията, че всичко по света се състои от неделими частици-атоми. Е, те приеха, че всичко, което съществува (да не се бърка с това, което е) някъде вътре, се състои от "крайни", неделими на по -малки композитни частици.
Освен това тази теория се развива, обрасла с митове, спорове, докато през XX век атомът все още не е открит. И всичко би било наред, но откритията наводниха още повече. Оказа се, че атомният нифиг не е неделима частица. Той от своя страна се състои от протони, електрони, кварки, глуони и дяволът знае какво още. Като цяло теорията за неделима, крайна частица падна.
Между другото, в превод от гръцки думата „атом“ означава „неделим“. От така, че!
Така че, ако се абстрахирате от целия този научен трик и помислите. Просто, логично. Може ли да има някакви крайни частици? Ето, тя е и това е, не може да бъде по -фино. Всичко, границата. Лично това не може да се побере в главата ми. Как така ?!
Оттук и заключението - Вселената е безкрайно малка. Тя няма "долни" граници. Той е безкрайно разделен на съставните му части. Тези части, които наблюдаваме, са само сегмент по пътя.
Ето една толкова красива картина-диаграма на атом. Но схемата е много груба. Най -вероятно скалата не се спазва - електроните, протоните, неутроните на теория трябва да са по -малки. Наистина, според най-новите научни данни, 99% от атома е празнина, в която летят ядра-кварки-електрони. И вероятно атомът не изглежда като идеално равномерна топка ...
Смятате ли, че един атом може да изглежда така в действителност? Мисля, че може. Има дори статия, в която се посочва, че най -накрая е получено изображение на атом и тази снимка е приложена. Всъщност изображението на атома се оказа някаква черно -бяла глупост, едва забележима. Отбелязано, че черната точка в ъгъла е атом. Накратко, нифига не е интересна за нас, обикновените хора. И тази снимка беше залепена от някакъв издател, за да направи статията по -привлекателна сред обикновените хора.
Всъщност това е планетарната мъглявина Ескимос (NGC 2392), от която снимката на телескопа Хъбъл е Астрономическата картина на деня (APOD) на 7 декември 2003 г.
Жалко, но колко сходни!
Но като се има предвид това, което знаем за атомите, че те се състоят от ядро, протони, неутрони, кварки. Но ядрото съставлява 99% от масата на целия атом и 99% от пространството на атома е празно, тогава е напълно възможно да се предположи, че изглежда точно така.
Нека оставим микроскопа, погледнем през телескопа.
Учените смятат, че така изглежда видимата част на Вселената в космоса.
А това е мъглявината Тарантула. Не е важно коя от мъглявините да се вземе предвид, но тази конкретна снимка дава възможност да се сравни мъглата с модела на Вселената. Структурата е подобна. Тоест, може да се предположи, че Вселената, видима в космоса, е същата мъглявина като например Тарантула или Ескимос, но се състои от галактики и мъглявини от звезди и планети. Мащабът е различен, но същността е същата.
Е, сега предварително предположихме, че имаме вселена - голяма мъглявина, куп галактики. И какво следва тогава? Ако е краен, какво има „зад оградата?“ ако е безкраен, това наистина ли е всичко? Една непрекъсната, безкрайна структура от галактики. Тоест най -висшата форма на съществуване на материята и на всичко като цяло. Не би могло да бъде по -голямо. О, нали? Може ли това да се побере в главата ви? Нямам.
Ако атомът y в нашата теория прилича на мъглявина и космическата вселена също прилича на нея, тогава не е ли атомът и космическата вселена едно и също, само в различни мащаби?
Тоест Вселената е не само безкрайно малка, но и безкрайно голяма. А космическата вселена, подобно на атома, е частица. Само по -глобално вещество. Атом, за който макрокосмосът в нашето разбиране и космическата вселена, видима за този свят, също е от своя страна частица от нещо още по -глобално и този процес на делене на частици е безкраен от по -малък за нас до голям. И ние сме просто обитатели на някаква пропаст в тази безкрайна строителна площадка. За някои това са макрогиганти, а за някои микрожителите на атома.
Заемете се с пространството. Сега нека опитаме с времето. Колко време трае този строителен процес, когато е започнал. Никога. По -точно, винаги е било така. Мозъкът ви експлодира ли вече?
Всичко тук също е съвсем просто. Припомняме основните закони на физиката - запазването на материята и енергията. Накратко, тези закони казват, че нищо не може да дойде от нищото. Материята не може да възникне от нищо и енергия от небето. Всичко се случва в резултат на взаимодействието на вече съществуваща материя и енергия. И нито едното, нито другото, нито повече, не може да стане по -малко. Формата, съдържанието може да се промени, например енергията става материя и обратно. Но масивът от енергия и материя във Вселената винаги е един. Тъй като стигнахме до заключението, че Вселената е безкрайна в космоса, което означава, че нейната енергия и материя също са безкрайни. Е, трябва да снабдите целия този масив с материя и енергия!
И какво общо има времето с него? Освен това! Ако пространството на Вселената е безкрайно, нейната енергия и материя са безкрайни, тогава времето на нейното съществуване е безкрайно. Е, без да започна.
Но времето не е само тук, а е за разходка. Свикнали сме да го измерваме по свой начин, в зависимост от оборотите на нашата планета около Слънцето в продължение на часове или години. Времето е такова нещо, въпреки че количеството му зависи от количествените показатели на Вселената, но самото то не зависи от нищо. Отива при себе си и си отива. Но мисля, че възприемането му на различни нива на строителство е различно. Имаме това, опитваме се да измерим възрастта на видимата космическа вселена в милиарди години. И помислете за „живота“ на атомите като за много по -малки интервали. Известно е, че някои съществуват за част от секундата, други за векове. Няма да навлизаме дълбоко в атомната физика, просто ще заключим, че атомите могат да съществуват за незначително време, ако го сравним с времето на съществуване на космическата вселена.
Така се оказва, че за по -малките светове за нас, които са в атоми, времето се възприема по -бързо. Ако включим въображението и приемем, че точно копие на нашата космическа вселена съществува в атом, а нашата космическа вселена прилича на атом в копие на същия макрокосмос и ние живеем малки и огромни някъде там, тогава докато писах това текст, същите тези ние, които живеем в атом, вече са възникнали, еволюирали и загинали. За тях вече са изминали милиарди, стотици милиарди години, докато за големите са изминали само част от секундата.
Толкова за безкрайността на времето. Някъде секунди, но някъде милиарди години. Но секундите и милиардите години са конвенции. Времето е еднакво за всички нива на строителство. Възприемането му е различно. Всичко се случва бързо в микрокосмосите и бавно в макрокосмосите. Бързо и бавно за нас. Това изглежда нормално за живеещите там.
Кратко заключение: Вселената е безкрайно малка и безкрайно голяма едновременно. И той съществува за безкрайно много време.
Ето как си представям нашия свят. Не задавам въпроси, а какво се крие зад звездите или от какво е направено всичко на света. Това е взаимосвързано и знам и двете. И съм сигурен, че съм прав. Обратното все още не е доказано.
Къде започва космосът и къде свършва Вселената? Как учените определят границите на важни параметри в космоса. Всичко не е толкова просто и зависи от това какво се смята за космос, колко Вселени има. Въпреки това - по -долу всичко е подробно. И интересно.
„Официалната“ граница между атмосферата и космоса е линията Карман, която минава на височина около 100 км. Избран е не само поради кръглия номер: на приблизително тази височина плътността на въздуха вече е толкова ниска, че нито един апарат не може да лети, поддържан само от аеродинамичните сили. За да се създаде достатъчно повдигане, ще е необходимо да се разработи първата космическа скорост. Такъв апарат вече не се нуждае от крила, така че границата между въздухоплаването и космонавтиката преминава на 100-километрова височина.
Но въздушната обвивка на планетата на височина 100 км, разбира се, не свършва. Външната му част - екзосферата - се простира до 10 хиляди км, въпреки че вече се състои главно от редки водородни атоми, които лесно могат да я напуснат.
слънчева система
Вероятно за никого не е тайна, че пластмасовите модели на Слънчевата система, на които сме толкова свикнали от училище, не показват истинските разстояния между звездата и нейните планети. Училищният модел е проектиран така, че всички планети да се поберат на стойката. В действителност всичко е много по -голямо.
И така, центърът на нашата система - Слънцето - звезда с диаметър почти 1,4 милиона километра. Най -близките до него планети - Меркурий, Венера, Земята и Марс - съставляват вътрешната област на Слънчевата система. Всички те имат малък брой спътници, съставени са от твърди минерали и (с изключение на Меркурий) имат атмосфера. Условно границата на вътрешната област на Слънчевата система може да бъде изтеглена по протежение на Астероидния пояс, който се намира между орбитите на Марс и Юпитер, на около 2-3 пъти по-далеч от Слънцето от Земята.
Това е царството на планетите -гиганти и техните многобройни спътници. И първият от тях е, разбира се, огромният Юпитер, разположен около пет пъти по -далеч от Слънцето от Земята. Следват го Сатурн, Уран и Нептун, разстоянието до което вече е спиращо дъха голямо - повече от 4,5 милиарда км. Оттук до Слънцето вече е 30 пъти по -далече, отколкото от Земята.
Ако компресираме Слънчевата система до размера на футболно игрище със Слънцето като порта, тогава Меркурий ще бъде разположен на 2,5 м от крайната линия, Уран - на противоположната порта, а Нептун - някъде в най -близкия паркинг.
Най -далечната галактика, която астрономите са успели да наблюдават от Земята, е z8_GND_5296, разположена на разстояние от около 30 милиарда светлинни години. Но най -далечният обект, който може да се наблюдава по принцип, е реликтовата радиация, която се е запазила практически от времето на Големия взрив.
Обхватът на наблюдаваната Вселена, ограничен от нея, включва повече от 170 милиарда галактики. Представете си: ако изведнъж се превърнат в грах, биха могли да запълнят цял стадион „с пързалка“. Тук има стотици секстилиони (хиляди милиарди) звезди. Тя обхваща пространство, което се простира на 46 милиарда светлинни години във всички посоки. Но какво се крие зад него - и къде свършва Вселената?
Всъщност все още няма отговор на този въпрос: размерите на цялата Вселена са неизвестни - може би тя като цяло е безкрайна. И може би има и други Вселени извън нейните граници, но как те се отнасят помежду си, какви са те - вече е твърде неясна история, за която ще ви разкажем някой друг път.
Колан, облак, сфера
Както знаете, Плутон загуби статута си на пълноценна планета, преминавайки в семейството на джуджета. Те включват Ерида, Хаумея и други малки планети и тела на пояса на Кайпер, въртящи се наблизо.
Тази област е изключително далечна и обширна, тя се простира от 35 разстояния от Земята до Слънцето и до 50. Именно от пояса на Койпер късопериодните комети летят във вътрешните райони на Слънчевата система. Ако си спомняте нашето футболно игрище, поясът на Кайпер ще бъде на няколко пресечки. Но и тук границите на Слънчевата система са все още далеч.
Облакът Оорт все още е хипотетично място: той е твърде далеч. Има обаче много косвени доказателства, че някъде там, 50-100 хиляди пъти по-далеч от Слънцето от нас, има огромно натрупване на ледени обекти, откъдето дълголетните комети летят към нас. Това разстояние е толкова голямо, че вече е цяла светлинна година - една четвърт от пътя до най -близката звезда, а по нашата аналогия с футболно игрище - на хиляди километри от портата.
Но гравитационното влияние на слънцето, макар и слабо, се простира още по -далеч: външният ръб на облака Оорт - сферата на Хил - е на две светлинни години от нас.
Фигура, илюстрираща предложения изглед на облака Oort
Хелиосферата и хелиопаузата
Не забравяйте, че всички тези граници са доста произволни, като същата линия на Карман. За такава условна граница на Слънчевата система не се разглежда облакът на Оорт, а районът, в който налягането на слънчевия вятър е по -ниско от междузвездната материя - ръбът на нейната хелиосфера. Първите признаци на това се наблюдават на разстояние около 90 пъти по-далеч от Слънцето от земната орбита, на така наречената граница на ударната вълна.
Крайното спиране на слънчевия вятър трябва да се случи в хелиопаузата, вече на 130 такива разстояния. Нито една сонда не е достигнала такова разстояние, с изключение на американските Вояджър-1 и Вояджър-2, изстреляни през 70-те години на миналия век. Това са най -отдалечените изкуствени обекти до момента: миналата година устройствата преминаха границата на ударната вълна и учените с вълнение наблюдават данните, които сондите изпращат от време на време до Земята.
Всичко това - и Земята е с нас, и Сатурн с пръстени, и ледените комети на облака Оорт, и самото Слънце - се втурва в много разреден Местен междузвезден облак, от влиянието на който ние сме просто защитени от слънчевата вятър: отвъд границите на ударната вълна, облачните частици практически не проникват.
На такива разстояния примерът с футболно игрище най -накрая губи удобството си и ще трябва да се ограничим до по -научни мерки за дължина, като например светлинна година. Местният междузвезден облак се простира за около 30 светлинни години и след няколко десетки хиляди години ще го напуснем, влизайки в съседния (и по -обширен) G -облак, където сега са съседните звезди - Алфа Кентавър, Алтаир и други.
Всички тези облаци се появиха в резултат на няколко древни експлозии на свръхнови, които образуваха Местния балон, в който се движим поне през последните 5 милиарда години. Той се простира на 300 светлинни години и е част от рамото на Орион, едно от няколкото рамена на Млечния път. Въпреки че е много по -малък от другите рамена на нашата спирална галактика, неговите размери са с порядъци по -големи от Локалния балон: повече от 11 хиляди светлинни години по дължина и 3,5 хиляди по дебелина.
3D представяне на локалния балон (бял) със съседния локален междузвезден облак (розов) и част от балон I (зелен).
Млечният път в неговата група
Разстоянието от Слънцето до центъра на нашата галактика е 26 хиляди светлинни години, а диаметърът на целия Млечен път достига 100 хиляди светлинни години. Слънцето и аз оставаме в периферията му, въртейки се заедно със съседни звезди около центъра и описвайки пълен кръг за около 200 - 240 милиона години. Изненадващо, когато на Земята царуваха динозаври, ние бяхме от другата страна на галактиката!
Две мощни рамена се приближават към диска на галактиката - Магелановият поток, който включва газ, изтеглен от Млечния път от две съседни галактики джуджета (Големият и Малкият Магеланов облак), и потокът Стрелец, който включва звезди, „откъснати“ от друга съсед джудже. Няколко малки кълбовидни клъстера също са свързани с нашата галактика и самата тя е част от гравитационно свързаната локална група галактики, където има около петдесет от тях.
Най -близката до нас галактика е мъглявината Андромеда. Той е няколко пъти по -голям от Млечния път и съдържа около трилион звезди, разположени на 2,5 милиона светлинни години от нас. Границата на Локалната група се намира на потресаващо разстояние: диаметърът й се изчислява в мегапарсек - за да се преодолее това разстояние, на светлината ще са необходими около 3,2 милиона години.
Но Местната група също избледнява на фона на мащабна структура с диаметър около 200 милиона светлинни години. Това е Местният суперклъстер от галактики, който включва около сто такива групи и групи от галактики, както и десетки хиляди отделни галактики, разпънати в дълги вериги - нишки. Само по -нататък - границите на наблюдаваната Вселена.
Вселена и извън нея?
Всъщност все още няма отговор на този въпрос: размерите на цялата Вселена са неизвестни - може би тя като цяло е безкрайна. Или може би има други Вселени извън нейните граници, но как те се отнасят помежду си, какви са те - вече е твърде неясна история.
