Տիեզերքի տարիքը հաշվարկվում է մեծ պայթյունի պահից։ Ինչպե՞ս գիտենք տիեզերքի տարիքը: Գուշակություն քարերով

Տիեզերքի տարիքը մարդկանց հետաքրքրում էր հնագույն ժամանակներից։ Եվ չնայած դուք չեք կարող նրանից անձնագիր խնդրել, որպեսզի տեսնեք ծննդյան ամսաթիվը, ժամանակակից գիտությունը կարողացել է պատասխանել այս հարցին: Ճիշտ է, միայն վերջերս:

Բաբելոնի և Հունաստանի իմաստունները տիեզերքը համարում էին հավերժական և անփոփոխ, իսկ հինդու մատենագիրները մ.թ.ա. 150 թ. որոշեց, որ նա ուղիղ 1,972,949,091 տարեկան է (ի դեպ, ըստ մեծության, նրանք այնքան էլ սխալ չէին): 1642 թվականին անգլիացի աստվածաբան Ջոն Լայթֆութը, աստվածաշնչյան տեքստերի խիստ վերլուծության միջոցով, հաշվարկեց, որ աշխարհի ստեղծումը տեղի է ունեցել մ.թ.ա. 3929 թվականին; Մի քանի տարի անց իռլանդացի եպիսկոպոս Ջեյմս Ուշերը տեղափոխեց այն 4004 թ. Այս թեմայի կողքով չեն անցել նաև ժամանակակից գիտության հիմնադիրներ Յոհաննես Կեպլերը և Իսահակ Նյուտոնը։ Թեև նրանք դիմել են ոչ միայն Աստվածաշնչին, այլև աստղագիտությանը, սակայն դրանց արդյունքները նման են աստվածաբանների հաշվարկներին՝ մ.թ.ա. 3993 և 3988 թվականներին: Մեր լուսավոր ժամանակներում տիեզերքի տարիքը որոշվում է այլ կերպ: Դրանք պատմական տեսանկյունից տեսնելու համար նախ նայենք մեր սեփական մոլորակին և նրա տիեզերական միջավայրին:

Գուշակություն քարերով

Երկրորդից կեսը XVIIIդարում գիտնականները սկսեցին ֆիզիկական մոդելների հիման վրա գնահատել Երկրի և Արեգակի տարիքը: Այսպիսով, 1787 թվականին ֆրանսիացի բնագետ Ժորժ-Լուի Լեկլերը եկել է այն եզրակացության, որ եթե մեր մոլորակը ի ծնե հալած երկաթի գնդիկ լիներ, ապա նրան կպահանջվի 75-ից մինչև 168 հազար տարի, որպեսզի սառչի մինչև իր ներկայիս ջերմաստիճանը: 108 տարի անց իռլանդացի մաթեմատիկոս և ինժեներ Ջոն Փերին վերահաշվարկել է Երկրի ջերմային պատմությունը և որոշել նրա տարիքը 2-3 միլիարդ տարի: 20-րդ դարի հենց սկզբին լորդ Քելվինը եկավ այն եզրակացության, որ եթե Արևը աստիճանաբար կծկվում և փայլում է բացառապես գրավիտացիոն էներգիայի արտանետման պատճառով, ապա նրա տարիքը (և հետևաբար. առավելագույն տարիքըԵրկիր և այլ մոլորակներ) կարող է լինել մի քանի հարյուր միլիոն տարի: Բայց այն ժամանակ երկրաբանները ոչ կարող էին հաստատել, ոչ հերքել այդ գնահատականները՝ գեոխրոնոլոգիայի հուսալի մեթոդների բացակայության պատճառով:

20-րդ դարի առաջին տասնամյակի կեսերին Էռնեստ Ռադերֆորդը և ամերիկացի քիմիկոս Բերտրամ Բոլթվուդը մշակեցին երկրային ապարների ճառագայթաչափական թվագրման հիմքերը, ինչը ցույց տվեց, որ Փերին շատ ավելի մոտ է ճշմարտությանը: 1920-ական թվականներին հայտնաբերվել են հանքային նմուշներ, որոնց ճառագայթաչափական տարիքը մոտեցել է 2 միլիարդ տարվան: Հետագայում երկրաբանները բազմիցս բարձրացրել են այդ արժեքը, իսկ մինչ այժմ այն ​​ավելի քան կրկնապատկվել է՝ մինչև 4,4 միլիարդ։Լրացուցիչ տվյալներ են տալիս «երկնային քարերի»՝ երկնաքարերի ուսումնասիրությունը։ Նրանց տարիքի գրեթե բոլոր ռադիոմետրիկ գնահատումները տեղավորվում են 4,4–4,6 միլիարդ տարվա միջակայքում:

Ժամանակակից հելիոսեյսմոլոգիան նաև հնարավորություն է տալիս ուղղակիորեն որոշել Արեգակի տարիքը, որը, ըստ վերջին տվյալների, կազմում է 4,56–4,58 միլիարդ տարի։ Քանի որ նախաարևային ամպի գրավիտացիոն խտացման տևողությունը գնահատվել է ընդամենը միլիոնավոր տարիներ, կարելի է վստահորեն պնդել, որ այս գործընթացի սկզբից մինչև մեր օրերը անցել է ոչ ավելի, քան 4,6 միլիարդ տարի: Միևնույն ժամանակ, արեգակնային նյութը պարունակում է շատ ավելի ծանր տարրեր, քան հելիումը, որոնք ձևավորվել են նախորդ սերունդների զանգվածային աստղերի ջերմամիջուկային վառարաններում, որոնք այրվել և պայթել են գերնոր աստղերի մեջ: Սա նշանակում է, որ տիեզերքի գոյության երկարությունը զգալիորեն գերազանցում է տարիքը Արեգակնային համակարգ. Այս ավելցուկի չափը որոշելու համար դուք պետք է նախ մտնեք մեր Գալակտիկա, այնուհետև դրանից այն կողմ:

Հետևելով սպիտակ թզուկներին

Մեր գալակտիկայի կյանքի տևողությունը կարելի է որոշել տարբեր ճանապարհներ, բայց մենք կսահմանափակվենք երկու ամենահուսալիներով։ Առաջին մեթոդը հիմնված է սպիտակ թզուկների փայլի մոնիտորինգի վրա: Սրանք կոմպակտ են (մոտ Երկրի չափով) և սկզբում շատ տաք երկնային մարմիններներկայացնում են գրեթե բոլոր աստղերի կյանքի վերջին փուլը, բացի ամենազանգվածից: Սպիտակ թզուկ դառնալու համար աստղը պետք է ամբողջությամբ այրի իր ողջ ջերմամիջուկային վառելիքը և ենթարկվի մի քանի կատակլիզմների, օրինակ՝ որոշ ժամանակով դառնա կարմիր հսկա:

Տիպիկ սպիտակ թզուկը գրեթե ամբողջությամբ կազմված է ածխածնի և թթվածնի իոններից, որոնք ընկղմված են այլասերված էլեկտրոնային գազի մեջ և ունի բարակ մթնոլորտ, որտեղ գերակշռում է ջրածինը կամ հելիումը: Նրան մակերեսի ջերմաստիճանըտատանվում է 8000-ից մինչև 40000 Կ, մինչդեռ կենտրոնական գոտին տաքացվում է մինչև միլիոնավոր և նույնիսկ տասնյակ միլիոնավոր աստիճաններ: Ըստ տեսական մոդելների՝ թզուկները հիմնականում բաղկացած են թթվածնից, նեոնից և մագնեզիումից (որոնք, երբ. որոշակի պայմաններպտտվում են 8-ից 10,5 կամ նույնիսկ մինչև 12 արեգակնային զանգված ունեցող աստղեր), սակայն դրանց գոյությունը դեռ ապացուցված չէ։ Տեսությունը նաև նշում է, որ Արեգակի առնվազն կես զանգված ունեցող աստղերը հայտնվում են հելիումի սպիտակ թզուկների տեսքով։ Այդպիսի աստղերը շատ են, բայց նրանք չափազանց դանդաղ են այրում ջրածինը և, հետևաբար, ապրում են տասնյակ և հարյուրավոր միլիոնավոր տարիներ: Մինչ այժմ նրանք պարզապես բավարար ժամանակ չեն ունեցել ջրածնային վառելիքը սպառելու համար (մինչ օրս հայտնաբերված հելիումի շատ քիչ թզուկները ապրում են երկուական համակարգերում և առաջացել են բոլորովին այլ կերպ):

Քանի որ սպիտակ թզուկը չի կարող աջակցել ջերմամիջուկային միաձուլման ռեակցիաներին, այն փայլում է կուտակված էներգիայի շնորհիվ և, հետևաբար, դանդաղ սառչում է: Այս սառեցման արագությունը կարող է հաշվարկվել և դրա հիման վրա կարելի է որոշել մակերևույթի ջերմաստիճանի սկզբնական ջերմաստիճանից (տիպիկ թզուկի համար այն մոտ 150,000 Կ) մինչև դիտարկվող ջերմաստիճանը նվազելու համար անհրաժեշտ ժամանակը: Քանի որ մեզ հետաքրքրում է Գալակտիկայի դարաշրջանը, մենք պետք է փնտրենք ամենաերկարակյաց, հետևաբար ամենացուրտ սպիտակ թզուկներին: Ժամանակակից աստղադիտակները հնարավորություն են տալիս հայտնաբերել 4000 Կ-ից ցածր մակերևույթի ջերմաստիճան ունեցող ներգալակտիկական թզուկներին, որոնց պայծառությունը 30000 անգամ ցածր է արևի լույսից։ Քանի դեռ չեն գտնվել՝ կամ ընդհանրապես չեն, կամ շատ քիչ։ Այստեղից հետևում է, որ մեր Գալակտիկայի տարիքը չի կարող լինել 15 միլիարդ տարուց ավելի, այլապես դրանք զգալի քանակությամբ կլինեին։

Սա վերին տարիքային շեմն է։ Իսկ ինչ վերաբերում է հատակին: Հայտնի ամենացուրտ սպիտակ թզուկները գրանցվել են Hubble տիեզերական աստղադիտակի կողմից 2002 և 2007 թվականներին: Հաշվարկները ցույց են տվել, որ նրանց տարիքը 11,5–12 միլիարդ տարի է։ Սրան պետք է ավելացնել նախածննդյան աստղերի տարիքը (կես միլիարդից մինչև միլիարդ տարի): Սրանից հետևում է, որ Ծիր Կաթինի տարիքը 13 միլիարդ տարուց պակաս չէ: Այսպիսով, նրա տարիքի վերջնական գնահատականը, հիմնված սպիտակ թզուկների դիտարկման վրա, կազմում է մոտ 13-15 միլիարդ տարի:

բնական ժամացույց

Ռադիոմետրիկ թվագրման համաձայն՝ Կանադայի հյուսիս-արևմուտքում գտնվող Մեծ ստրկատիրական լճի ափի մոխրագույն ժայռերն այժմ համարվում են Երկրի ամենահին ժայռերը, որոնց տարիքը որոշվել է 4,03 միլիարդ տարի: Նույնիսկ ավելի վաղ (4,4 միլիարդ տարի առաջ) բյուրեղացել են ցիրկոնի հանքանյութի՝ բնական ցիրկոնիումի սիլիկատի ամենափոքր հատիկները, որոնք գտնվել են արևմտյան Ավստրալիայի գնեյսներում։ Եվ մի անգամ այդ օրերին արդեն գոյություն ուներ Երկրի ընդերքը, մեր մոլորակը պետք է մի փոքր ավելի հին լինի։ Ինչ վերաբերում է երկնաքարերին, ապա ամենաշատը ստույգ տեղեկատվությունտալիս է ածխածնային քոնդրիտային երկնաքարերի նյութի մեջ կալցիում-ալյումին ընդգրկումների թվագրումը, որը գործնականում չի փոխվել նորածին Արեգակը շրջապատող գազի և փոշու ամպից դրա ձևավորումից հետո: 1962 թվականին Ղազախստանի Պավլոդարի մարզում հայտնաբերված Եֆրեմովկա երկնաքարի նմանատիպ կառույցների ճառագայթաչափական տարիքը կազմում է 4 միլիարդ 567 միլիոն տարի։

Գնդակի վկայականներ

Երկրորդ մեթոդը հիմնված է ծայրամասային գոտում տեղակայված գնդաձեւ աստղային կուտակումների ուսումնասիրության վրա Ծիր Կաթինև պտտվում է նրա միջուկի շուրջ: Դրանք պարունակում են հարյուր հազարից մինչև ավելի քան մեկ միլիոն աստղեր՝ կապված փոխադարձ գրավչությամբ:

Գնդիկավոր կույտերը հանդիպում են գրեթե բոլոր մեծ գալակտիկաներում, և նրանց թիվը երբեմն հասնում է հազարների։ Նոր աստղերը գործնականում այնտեղ չեն ծնվում, բայց ավելի հին լուսատուներն առատորեն կան: Մոտ 160 նման գնդաձև կլաստերներ են գրանցվել մեր Գալակտիկայում, և հավանաբար կհայտնաբերվեն ևս երկու կամ երեք տասնյակ: Նրանց ձևավորման մեխանիզմները լիովին պարզ չեն, այնուամենայնիվ, ամենայն հավանականությամբ, դրանցից շատերը առաջացել են հենց Գալակտիկայի ծնունդից անմիջապես հետո: Ուստի ամենահին գնդաձեւ կլաստերների առաջացման թվագրումը թույլ է տալիս հաստատել և ստորին սահմանըգալակտիկական տարիք.

Նման ժամադրությունը տեխնիկապես շատ բարդ է, բայց հիմնված է շատ պարզ գաղափարի վրա։ Կլաստերի բոլոր աստղերը (գերզանգվածից մինչև ամենաթեթևը) ձևավորվել են նույն ընդհանուր գազային ամպից և, հետևաբար, ծնվում են գրեթե միաժամանակ: Ժամանակի ընթացքում նրանք այրում են ջրածնի հիմնական պաշարները՝ ոմանք ավելի վաղ, մյուսները՝ ավելի ուշ: Այս փուլում աստղը թողնում է հիմնական հաջորդականությունը և ենթարկվում մի շարք փոխակերպումների, որոնք ավարտվում են կամ ամբողջական գրավիտացիոն փլուզմամբ (որին հաջորդում է ձևավորումը նեյտրոնային աստղկամ սև փոս), կամ սպիտակ թզուկի տեսք։ Ուստի գնդաձեւ կլաստերի բաղադրության ուսումնասիրությունը հնարավորություն է տալիս ճշգրիտ որոշել նրա տարիքը։ Հուսալի վիճակագրության համար ուսումնասիրված կլաստերների թիվը պետք է լինի առնվազն մի քանի տասնյակ:

Այս աշխատանքն իրականացվել է երեք տարի առաջ աստղագետների խմբի կողմից՝ օգտագործելով ACS տեսախցիկը ( Ընդլայնված տեսախցիկ հետազոտության համար) Hubble տիեզերական աստղադիտակի։ Մեր Գալակտիկայի 41 գնդաձև կլաստերների մոնիտորինգը ցույց տվեց, որ իրենց միջին տարիքըկազմում է 12,8 միլիարդ տարի: Ռեկորդակիրները եղել են NGC 6937 և NGC 6752, 7200 և Արեգակից 13000 լուսատարի հեռավորության վրա գտնվող կլաստերները։ Նրանք գրեթե անկասկած 13 միլիարդ տարուց փոքր չեն, իսկ երկրորդ կլաստերի կյանքի ամենահավանական ժամկետը 13,4 միլիարդ տարի է (չնայած գումարած կամ մինուս միլիարդի սխալով):

Այնուամենայնիվ, մեր Գալակտիկան պետք է ավելի հին լինի, քան իր կլաստերները: Նրա առաջին գերզանգված աստղերը պայթել են գերնոր աստղերի մեջ և տիեզերք արտանետել բազմաթիվ տարրերի միջուկներ, մասնավորապես՝ բերիլիումի կայուն իզոտոպի՝ բերիլիում-9-ի միջուկները։ Երբ գնդաձև կույտերը սկսեցին ձևավորվել, նրանց նորածին աստղերն արդեն պարունակում էին բերիլիում, և ավելի ուշ՝ ավելի ուշ: Ըստ նրանց մթնոլորտում բերիլիումի պարունակության՝ կարելի է պարզել, թե որքանով են այդ կլաստերները Գալակտիկայից երիտասարդ: Ըստ NGC 6937 կլաստերի տվյալների՝ այս տարբերությունը կազմում է 200–300 Մա։ Այսպիսով, առանց մեծ ձգման կարող ենք ասել, որ Ծիր Կաթինի տարիքը գերազանցում է 13 միլիարդ տարին և, հնարավոր է, հասնում է 13,3-13,4 միլիարդ տարվա: Սա գրեթե նույն գնահատականն է, ինչ արվել է սպիտակ թզուկների դիտարկման հիման վրա, բայց այն ամբողջությամբ ստացվել է: ճանապարհ.

Հաբլի օրենքը

Տիեզերքի տարիքի հարցի գիտական ​​ձևակերպումը հնարավոր դարձավ միայն անցյալ դարի երկրորդ քառորդի սկզբին։ 1920-ականների վերջին Էդվին Հաբլը և նրա օգնական Միլթոն Հումեյսոնը ձեռնամուխ եղան Ծիր Կաթինի սահմաններից դուրս գտնվող տասնյակ միգամածությունների հեռավորությունների ճշգրտմանը, որոնք ընդամենը մի քանի տարի առաջ համարվում էին անկախ գալակտիկաներ:

Այս գալակտիկաները Արեգակից հեռանում են ճառագայթային արագություններով, որոնք չափվել են նրանց սպեկտրների կարմիր շեղման մեծությունից։ Չնայած այս գալակտիկաների մեծ մասի հեռավորությունները կարող էին որոշվել մեծ սխալով, այնուամենայնիվ, Հաբլը պարզեց, որ դրանք մոտավորապես համաչափ են ճառագայթային արագություններին, ինչի մասին նա գրել է 1929 թվականի սկզբին հրապարակված հոդվածում։ Երկու տարի անց Հաբլը և Հումեյսոնը հաստատեցին այս եզրակացությունը՝ հիմնվելով այլ գալակտիկաների դիտարկումների արդյունքների վրա, որոնցից մի քանիսը գտնվում են ավելի քան 100 միլիոն լուսատարի հեռավորության վրա:

Այս տվյալները հիմք են հանդիսացել հայտնի բանաձեւի v = Հ 0 դհայտնի է որպես Հաբլի օրենք։ Այստեղ vԳալակտիկայի ճառագայթային արագությունն է Երկրի նկատմամբ, դ- հեռավորությունը, Հ 0 - համաչափության գործակից, որի չափը, ինչպես հեշտ է նկատել, ժամանակի չափման հակադարձությունն է (նախկինում այն ​​կոչվում էր Հաբլի հաստատուն, որը սխալ է, քանի որ նախորդ դարաշրջաններում արժեքը Հ 0-ը տարբերվում էր մեր ժամանակներից): Ինքը՝ Հաբլը և շատ այլ աստղագետներ երկար ժամանակովլքված ենթադրություններ այս պարամետրի ֆիզիկական իմաստի վերաբերյալ: Սակայն Ժորժ Լեմետրը 1927 թվականին ցույց տվեց, որ ընդհանուր տեսությունՀարաբերականությունը մեզ թույլ է տալիս գալակտիկաների ընդլայնումը մեկնաբանել որպես տիեզերքի ընդլայնման ապացույց: Չորս տարի անց նա քաջություն ունեցավ այս եզրակացությունը հասցնելու իր տրամաբանական ավարտին` ենթադրելով, որ տիեզերքն առաջացել է գրեթե կետային մանրէից, որը նա, ավելի լավ տերմինի բացակայության պատճառով, անվանեց ատոմ: Այս սկզբնական ատոմը կարող էր մնալ ստատիկ վիճակում ցանկացած ժամանակ մինչև անսահմանություն, սակայն դրա «պայթյունը» առաջացրեց ընդլայնվող տարածություն, որը լցված էր նյութով և ճառագայթմամբ, որը վերջավոր ժամանակում առաջացրեց ներկայիս տիեզերքը: Արդեն իր առաջին հոդվածում Լեմայտրը դուրս բերեց Հաբլի բանաձևի ամբողջական անալոգը և, այդ ժամանակ հայտնի լինելով մի շարք գալակտիկաների արագությունների և հեռավորությունների վերաբերյալ, նա ստացավ հեռավորությունների և արագությունների միջև համաչափության գործակիցի մոտավորապես նույն արժեքը, ինչ Հաբլը։ արեց. Այնուամենայնիվ, նրա հոդվածը հրապարակվել է ք ֆրանսերենքիչ հայտնի բելգիական ամսագրում և սկզբում աննկատ մնաց: Աստղագետների մեծամասնությանը հայտնի դարձավ միայն 1931 թվականին՝ անգլերեն թարգմանության հրապարակումից հետո։

Հաբլի ժամանակ

Լեմատրի այս աշխատանքից և ինչպես Հաբլի, այնպես էլ մյուս տիեզերագետների հետագա աշխատություններից ուղղակիորեն հետևում է, որ Տիեզերքի տարիքը (իհարկե, հաշվված է դրա ընդլայնման սկզբնական պահից) կախված է 1/ արժեքից։ Հ 0, որն այժմ կոչվում է Հաբլի ժամանակ: Այս կախվածության բնույթը որոշվում է կոնկրետ մոդելտիեզերք. Ենթադրելով, որ մենք ապրում ենք հարթ տիեզերքլցված է գրավիտացիոն նյութով և ճառագայթմամբ, այնուհետև հաշվարկել նրա տարիքը 1/ Հ 0-ը պետք է բազմապատկվի 2/3-ով:

Այստեղ էր, որ խայթոց առաջացավ։ Հաբլի և Հյումասոնի չափումներից հետևել է, որ թվային արժեքը 1/ Հ 0-ը մոտավորապես հավասար է 1,8 միլիարդ տարվա: Դրանից հետևեց, որ Տիեզերքը ծնվել է 1,2 միլիարդ տարի առաջ, ինչը ակնհայտորեն հակասում էր նույնիսկ այն ժամանակվա չափազանց թերագնահատված Երկրի տարիքի գնահատականներին: Կարելի էր դուրս գալ այս դժվարությունից՝ ենթադրելով, որ գալակտիկաներն ավելի դանդաղ են բաժանվում, քան կարծում էր Հաբլը: Ժամանակի ընթացքում այս ենթադրությունը հաստատվեց, սակայն խնդիրը չլուծվեց։ Ըստ օպտիկական աստղագիտության օգնությամբ անցած դարի վերջի ստացված տվյալների՝ 1/. Հ 0-ը 13-ից 15 միլիարդ տարի է: Այսպիսով, անհամապատասխանությունը դեռևս մնաց, քանի որ Տիեզերքի տարածությունը համարվում էր և համարվում է հարթ, և Հաբլի ժամանակի երկու երրորդը շատ ավելի քիչ է, քան նույնիսկ Գալակտիկայի տարիքի ամենահամեստ գնահատականները:

IN ընդհանուր տեսարանԱյս հակասությունը վերացվել է 1998-1999 թվականներին, երբ աստղագետների երկու թիմեր ապացուցեցին, որ վերջին 5-6 միլիարդ տարիների ընթացքում տիեզերքը ընդլայնվել է ոչ թե նվազման, այլ աճող տեմպերով։ Այս արագացումը սովորաբար բացատրվում է նրանով, որ մեր Տիեզերքում աճում է հակագրավիտացիոն գործոնի, այսպես կոչված, մութ էներգիայի ազդեցությունը, որի խտությունը ժամանակի հետ չի փոխվում։ Քանի որ գրավիտացիոն նյութի խտությունը նվազում է տիեզերքի ընդարձակման հետ, մութ էներգիագնալով ավելի է մրցում գրավիտացիայի հետ: Հակագրավիտացիոն բաղադրիչով Տիեզերքի գոյության տևողությունը պարտադիր չէ, որ հավասար լինի Հաբլի ժամանակի երկու երրորդին: Հետևաբար, Տիեզերքի արագացող ընդարձակման բացահայտումը (նշված 2011 թվականին Նոբելյան մրցանակի կողմից) հնարավորություն տվեց վերացնել նրա կյանքի տևողությունը տիեզերական և աստղագիտական ​​գնահատականների միջև եղած անջատումը։ Դա նաև նախերգանք դարձավ նրա ծննդյան ժամադրության նոր մեթոդի մշակման համար:

Տիեզերական ռիթմեր

2001 թվականի հունիսի 30-ին ՆԱՍԱ-ն տիեզերք ուղարկեց Explorer 80 զոնդը, որը երկու տարի անց վերանվանվեց WMAP, Wilkinson միկրոալիքային անիզոտրոպային զոնդ. Նրա սարքավորումները հնարավորություն են տվել գրանցել միկրոալիքային վառարանի ջերմաստիճանի տատանումները մասունքային ճառագայթումաստիճանի երեք տասներորդից պակաս անկյունային լուծաչափով: Այնուհետև արդեն հայտնի էր, որ այս ճառագայթման սպեկտրը գրեթե ամբողջությամբ համընկնում է իդեալական սև մարմնի սպեկտրի հետ, որը տաքացվում է մինչև 2,725 Կ, և նրա ջերմաստիճանի տատանումները «կոպիտ» չափումների ժամանակ 10 աստիճան անկյունային լուծաչափով չեն գերազանցում 0,000036 Կ. Այնուամենայնիվ, «նուրբ» վրա WMAP զոնդի մասշտաբով նման տատանումների ամպլիտուդները վեց անգամ ավելի մեծ էին (մոտ 0,0002 Կ): Ռելիկտային ճառագայթումը պարզվեց, որ խայտաբղետ է, սերտորեն խայտաբղետ, մի փոքր ավելի և մի փոքր ավելի քիչ տաքացած տարածքներով:

Ռելիկտային ճառագայթման տատանումները առաջանում են էլեկտրոն-ֆոտոն գազի խտության տատանումներից, որը ժամանակին լրացրել է արտաքին տարածությունը։ Մեծ պայթյունից մոտ 380 000 տարի հետո այն իջավ մոտ զրոյի, երբ գրեթե բոլոր ազատ էլեկտրոնները միավորվեցին ջրածնի, հելիումի և լիթիումի միջուկների հետ և այդպիսով չեզոք ատոմներ առաջացրին։ Մինչ դա տեղի ունեցավ, էլեկտրոն-ֆոտոն գազում տարածվում էին ձայնային ալիքներ, որոնց վրա ազդում էր գրավիտացիոն դաշտերմութ նյութի մասնիկներ. Այս ալիքները կամ, ինչպես ասում են աստղաֆիզիկոսները, ակուստիկ տատանումները, իրենց հետքն են թողել մասունքային ճառագայթման սպեկտրի վրա։ Այս սպեկտրը կարելի է վերծանել տիեզերագիտության և մագնիսահիդրոդինամիկայի տեսական ապարատի միջոցով, ինչը հնարավորություն է տալիս նորովի գնահատել Տիեզերքի տարիքը: Վերջին հաշվարկների համաձայն՝ նրա ամենահավանական երկարությունը 13,72 միլիարդ տարի է։ Այժմ այն ​​համարվում է Տիեզերքի կյանքի տևողության ստանդարտ գնահատականը: Եթե ​​հաշվի առնենք բոլոր հնարավոր անճշտությունները, հանդուրժողականությունները և մոտավորությունները, ապա կարող ենք եզրակացնել, որ, ըստ WMAP հետազոտության արդյունքների, Տիեզերքը գոյություն ունի 13,5-ից 14 միլիարդ տարի:

Այսպիսով, աստղագետները Տիեզերքի տարիքը գնահատելով երեքով տարբեր ճանապարհներստացել է բավականին հետևողական արդյունքներ։ Հետևաբար, մենք հիմա գիտենք (կամ, ավելի ուշադիր ասած, կարծում ենք, որ գիտենք), թե երբ է առաջացել մեր տիեզերքը՝ առնվազն մի քանի հարյուր միլիոն տարվա ընթացքում: Հավանաբար, հետնորդները այս դարավոր հանելուկի լուծումը կավելացնեն աստղագիտության և աստղաֆիզիկայի ամենաուշագրավ ձեռքբերումների ցանկում։

Շատ ենթադրություններ կան այն մասին, թե որքան հին է տիեզերքը այս պահին. Բացարձակ վստահությամբ այժմ անհնար է պատասխանել նրա տարիքի հարցին։ Եվ դժվար թե մարդ երբևէ կարողանա գտնել դրա ստույգ պատասխանը։ Բայց գիտնականները շատ հետազոտություններ ու հաշվարկներ են արել, ուստի այժմ այս թեման քիչ թե շատ հստակ ուրվագիծ ունի։

Սահմանում

Նախքան պատմություն սկսելը այն մասին, թե քանի տարեկան է Տիեզերքը, արժե վերապահում կատարել. նրա տարիքը հաշվվում է այն պահից, երբ այն սկսել է ընդարձակվել:

Այս տվյալները պարզաբանելու համար ստեղծվել է ΛCDM մոդելը։ Գիտնականները պնդում են, որ այն կարող է կանխատեսել տարբեր դարաշրջանների սկզբի պահերը։ Բայց նաև, թե քանի տարեկան է Տիեզերքը, կարելի է պարզել՝ գտնելով ամենահին առարկաները, հաշվելով նրանց տարիքը։

Բացի այդ, պարբերականացումը մեծ նշանակություն ունի։ Մեր ժամանակներում կան երեք դարաշրջաններ, որոնց մասին որոշակի տեղեկություններ են հայտնի։ Առաջինն ամենավաղն է։ Այն կոչվում է Պլանկի ժամանակ (10 -43 վրկ Մեծ պայթյունից հետո)։ Ըստ գիտնականների՝ այս շրջանը տևել է մինչև 10 -11 վրկ։ Հաջորդ դարաշրջանը տևեց մինչև 10-2 վրկ. Այն բնութագրվում է քվարկային մասնիկների տեսքով՝ սա հադրոնների բաղադրիչ է, այսինքն՝ միջուկային փոխազդեցությունների մեջ ներգրավված տարրական մասնիկներ։

Իսկ վերջին դարաշրջանը ժամանակակից է։ Այն սկսվել է Մեծ պայթյունից 0,01 վայրկյան հետո: Եվ, ըստ էության, ժամանակակից դարաշրջանշարունակվում է մինչ օրս:

Ընդհանուր առմամբ, ժամանակակից տվյալների համաձայն, տիեզերքն այժմ 13,75 միլիարդ տարեկան է։ Թույլատրվում է ճշգրտում (± 0,11 մլրդ):

Հաշվարկի մեթոդներ՝ հաշվի առնելով սառը աստղերը

Մեկ այլ միջոց կա պարզելու, թե որքան հին է Տիեզերքը: Եվ դա բաղկացած է այսպես կոչված սպիտակ թզուկների փայլի մոնիտորինգից: Դրանք երկնային մարմիններ են բարձր ջերմաստիճանիբավականին փոքր չափսեր։ Մոտավորապես Երկրի չափը: Նրանք ներկայացնում են ցանկացած աստղի գոյության վերջին փուլը: Բացառությամբ նրանց, որոնք հսկա չափերով են: Այն վերածվում է աստղի՝ իր ողջ ջերմամիջուկային վառելիքը այրելուց հետո։ Մինչ այդ նա դեռ որոշ կատակլիզմների է ենթարկվում։ Օրինակ, որոշ ժամանակով այն դառնում է կարմիր հսկա:

Իսկ ինչպե՞ս կարելի է պարզել, թե քանի տարեկան է տիեզերքը սպիտակ թզուկներով: Չասեմ, որ դա հեշտ է, բայց գիտնականները դա անում են։ Թզուկները շատ դանդաղ են այրում իրենց ջրածինը, ուստի կարող են ապրել հարյուր միլիոնավոր տարիներ: Եվ այս ամբողջ ընթացքում նրանք փայլում են կուտակված էներգիայի շնորհիվ։ Եվ միևնույն ժամանակ սառչում են։ Իսկ գիտնականները, հաշվարկելով դրանց սառեցման արագությունը, որոշում են աստղի ջերմաստիճանը սկզբնականից (որպես կանոն, 150,000 Կ) իջեցնելու համար անհրաժեշտ ժամանակը: Հաշվարկելու համար, թե քանի տարի է գոյություն ունի Տիեզերքը, պետք է գտնել ամենացուրտ սպիտակ թզուկներին: Այս պահին հնարավոր է եղել գտնել 4000 Կ ջերմաստիճան ունեցող աստղեր։ Գիտնականները, ուշադիր ուսումնասիրելով բոլոր տվյալները՝ հաշվի առնելով այս տեղեկությունը, վստահեցնում են, որ մեր Տիեզերքը չի կարող ավելի հին լինել, քան 15 միլիարդ տարի։

Աստղերի գնդաձեւ կուտակումների ուսումնասիրություն

Արժե անդրադառնալ այս մեթոդին՝ խոսելով այն մասին, թե որքան հին է Տիեզերքը, ըստ գիտնականների։ Այս կլաստերները գտնվում են Ծիր Կաթինի արտաքին գոտում: Եվ նրանք պտտվում են նրա առանցքի շուրջ: Իսկ դրանց կազմավորման ամսաթիվը որոշելն օգնում է պարզել մեր Տիեզերքի տարիքի ստորին սահմանը։

Մեթոդը տեխնիկապես բարդ է։ Այնուամենայնիվ, դրա էությունն այն է ամենապարզ գաղափարը. Ի վերջո, բոլոր կլաստերները հայտնվում են մեկ ամպից: Այսպիսով, նրանք հայտնվում են, կարելի է ասել, միաժամանակ։ Եվ որոշակի ժամանակահատվածում ջրածինը այրվում է որոշակի քանակությամբ: Ինչպե՞ս է ամեն ինչ ավարտվում: Սպիտակ թզուկի տեսքը կամ նեյտրոնային աստղի առաջացումը։

Մի քանի տարի առաջ այս տեսակի հետազոտությունն իրականացվել է տիեզերագնացների կողմից՝ օգտագործելով տիեզերական աստղադիտակի ACS տեսախցիկը, որը հայտնի է որպես Hubble: Այսպիսով, ըստ գիտնականների, քանի՞ տարեկան է տիեզերքը: Տիեզերագնացները պարզել են պատասխանը, և այն համապատասխանում է պաշտոնական տվյալներին: Նրանց կողմից ուսումնասիրված կլաստերների տարիքը միջինը կազմում էր 12,8 միլիարդ տարի: Ամենա «ավագը» ստացվել է 13,4 մլրդ.

Տիեզերական ռիթմերի մասին

Այստեղ, ընդհանուր առմամբ, մեզ հաջողվեց պարզել գիտնականների հաշվարկներով. Անհնար է ճշգրիտ իմանալ, թե քանի տարեկան է Տիեզերքը, սակայն ավելի մոտավոր տեղեկություններ կարելի է պարզել՝ ուշադրություն դարձնելով տիեզերական ռիթմերին։ Նրանց ուսումնասիրությունն իրականացվել է Explorer 80 զոնդի կողմից մոտ 15 տարի առաջ։ Ջերմաստիճանի տատանումները հաշվի են առնվել, և եթե չմանրամասնեք, մեզ հաջողվեց պարզել, որ մեր Տիեզերքը ամենայն հավանականությամբ 13,5-14 միլիարդ տարեկան է։

Ընդհանուր առմամբ, ամեն ինչ կարող է այնպես չլինել, ինչպես մենք ակնկալում ենք։ Ի վերջո, տիեզերքը զարմանալիորեն հսկայական և գրեթե անհայտ տարածություն է: Բայց լավ նորությունն այն է, որ նրա հետազոտությունները ակտիվորեն շարունակվում են:

Տիեզերքի տարիքը առավելագույն ժամանակն է, որից ժամացույցը կարող է չափել մեծ պայթյունառ այսօր, եթե հիմա մեր ձեռքն ընկնեն։ Տիեզերքի տարիքի այս գնահատականը, ինչպես մյուս տիեզերաբանական գնահատումները, գալիս է տիեզերական մոդելներհիմնված Հաբլի հաստատունի և Մետագալակտիկայի այլ դիտարկելի պարամետրերի որոշման վրա։ Գոյություն ունի նաև Տիեզերքի տարիքը որոշելու ոչ տիեզերական մեթոդ (ըստ. գոնեերեք եղանակով): Հատկանշական է, որ Տիեզերքի տարիքի այս բոլոր գնահատականները համաձայն են միմյանց հետ։ Նրանք նաև բոլորն են պահանջում արագացված ընդլայնումՏիեզերք (այսինքն, ոչ թե զրո լամբդայի անդամ), հակառակ դեպքում տիեզերական տարիքը չափազանց փոքր է։ Եվրոպական տիեզերական գործակալության (ESA) հզոր Planck արբանյակի նոր տվյալները ցույց են տալիս դա Տիեզերքի տարիքը 13,798 միլիարդ տարի է («պլյուս կամ մինուս» 0,037 միլիարդ տարի, այս ամենը ասված է Վիքիպեդիայում):

Տիեզերքի նշված տարիքը ( IN= 13.798.000.000 տարի) դժվար չէ թարգմանել վայրկյաններով.

1 տարի = 365 (օր) * 24 (ժամ) * 60 (րոպե) * 60 (վրկ) = 31.536.000 վրկ;

այնպես որ տիեզերքի տարիքը կլինի

IN= 13.798.000.000 (տարիներ)*31.536.000 (վրկ) = 4.3513*10^17 վայրկյան: Ի դեպ, ստացված արդյունքը մեզ թույլ է տալիս «զգալ», թե ինչ է նշանակում՝ 10 ^ 17 կարգի թիվ (այսինքն՝ 10 թիվը պետք է բազմապատկվի ինքն իրեն 17 անգամ)։ Այս մեկը կթվա փոքր աստիճան(ընդամենը 17), փաստորեն, թաքնվում է հսկա ժամանակաշրջանի հետևում (13,798 միլիարդ տարի)՝ արդեն գրեթե խուսափելով մեր երևակայությունից: Այսպիսով, եթե Տիեզերքի ամբողջ տարիքը «սեղմված է» մինչև մեկ երկրային տարի (մտավոր պատկերացմամբ 365 օր), ապա այս ժամանակային մասշտաբով. ամենապարզ կյանքըծագել է Երկրի վրա 3 ամիս առաջ; ճշգրիտ գիտություններհայտնվել է ոչ ավելի, քան 1 վայրկյան առաջ, իսկ մարդու կյանքը (70 տարի) ակնթարթ է, որը հավասար է 0,16 վայրկյանի։

Այնուամենայնիվ, մեկ վայրկյանը դեռևս հսկայական ժամանակ է տեսական ֆիզիկայի համար, մտավոր(մաթեմատիկայի օգնությամբ) տարածություն-ժամանակի ուսումնասիրություն չափազանց փոքր մասշտաբներով՝ մինչև կարգի չափերը պլանկի երկարությունը (1,616199*10^−35 մ). Այս երկարությունը նվազագույն հնարավորըֆիզիկայում հեռավորության «քվանտը», այսինքն՝ այն, ինչ տեղի է ունենում նույնիսկ ավելի փոքր մասշտաբով, ֆիզիկոսները դեռ չեն եկել (ընդհանուր ընդունված տեսություններ չկան), երևի այնտեղ արդեն «աշխատում է» բոլորովին այլ ֆիզիկա՝ օրենքներով. մեզ անծանոթ. Այստեղ տեղին է նաև ասել, որ իրենց (գերբարդ և շատ թանկ) փորձարկումներֆիզիկոսները մինչ այժմ ներթափանցել են «միայն» մոտ 10^-18 մետր խորություն (սա 0.000 ... 01 մետր է, որտեղ տասնորդական կետից հետո կա 17 զրո): Պլանկի երկարությունը այն հեռավորությունն է, որով անցնում է լույսի ֆոտոնը (քվանտը): պլանկի ժամանակ (5.39106*10^−44 վրկ) – նվազագույն հնարավորըֆիզիկայում ժամանակի «քվանտ». Պլանկի ժամանակը ֆիզիկոսների համար երկրորդ անուն ունի. տարրական ժամանակի ընդմիջում (evi - Ստորև կօգտագործեմ նաև այս հարմար հապավումը): Այսպիսով, տեսական ֆիզիկոսների համար 1 վայրկյանը Պլանկի ժամանակների հսկայական թիվ է ( evi):

1 վայրկյան = 1/(5.39106*10^−44) = 1.8549*10^43 evi.

Այս ժամանակավոր ՕՍանդղակի վրա տիեզերքի տարիքը դառնում է մի թիվ, որը մենք այլևս չենք կարող նույնիսկ պատկերացնել.

IN= (4,3513*10^17 վրկ) * (1,8549*10^43 evi) = 8,07*10^60 evi.

Ինչու վերևում ասացի տեսական ֆիզիկոսները ուսումնասիրում են տարածություն-ժամանակ ? Փաստն այն է, որ տարածություն-ժամանակը երկու կողմ է միասնականկառուցվածքը (տարածության և ժամանակի մաթեմատիկական նկարագրությունները նման են), որոնք վճռորոշ են աշխարհի, մեր Տիեզերքի ֆիզիկական պատկերը կառուցելու համար: Ժամանակակից քվանտային տեսությունճիշտ տարածություն-ժամանակկենտրոնական դեր է խաղում, նույնիսկ կան վարկածներ, որտեղ նյութը (այդ թվում՝ ես և դու, հարգելի ընթերցող) համարվում է ոչ այլ ինչ, քան ... խանգարումայս հիմնական կառուցվածքը: Տեսանելինյութը տիեզերքում կազմում է 92% ջրածնի ատոմ, և միջին խտությունըտեսանելի նյութը գնահատվում է որպես 1 ջրածնի ատոմ 17 խորանարդ մետր տարածության համար (սա փոքր սենյակի ծավալն է): Այսինքն, ինչպես արդեն ապացուցվել է ֆիզիկայում, մեր Տիեզերքը գրեթե «դատարկ» տարածություն-ժամանակ է, որը շարունակական է։ ընդլայնվում է Եվ դիսկրետ կերպով պլանկի սանդղակով, այսինքն՝ Պլանկի երկարության կարգի չափերի և կարգի ժամանակային ընդմիջումների վրա evi(մասշտաբով, հասանելի է մարդուն, ժամանակը հոսում է «անընդհատ և սահուն», և մենք որևէ ընդլայնում չենք նկատում)։

Եվ հետո մի օր (դեռևս 1997-ի վերջին) ես մտածեցի, որ տարածություն-ժամանակի դիսկրետությունն ու ընդլայնումը լավագույնս «մոդելավորվում» է ... մի շարք. բնական թվեր 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... Այս շարքի դիսկրետությունը որևէ կասկած չի հարուցում, սակայն դրա «ընդլայնումը» կարելի է բացատրել հետևյալ կերպ. 0, 1, 1+1, 1. +1+1, 1+1+1+1, … . Այսպիսով, եթե թվերը նույնացվում են Պլանկի ժամանակի հետ, ապա թվային շարքը, այսպես ասած, վերածվում է ժամանակի քվանտների որոշակի հոսքի (տարածություն-ժամանակ): Արդյունքում ես մի ամբողջ տեսություն առաջ քաշեցի, որը ես կոչեցի վիրտուալ տիեզերագիտություն , և որը «բացահայտեց» Տիեզերքի կարևորագույն ֆիզիկական պարամետրերը թվերի աշխարհի «ներսում» (կոնկրետ օրինակները կքննարկենք ստորև)։

Ինչպես և սպասվում էր, պաշտոնական տիեզերագիտությունն ու ֆիզիկան բացարձակ լռությամբ արձագանքեցին իրենց ուղղված իմ բոլոր (գրավոր) կոչերին։ Իսկ ներկա պահի հեգնանքը, միանգամայն հնարավոր է, դա է թվերի տեսություն(որպես բարձրագույն մաթեմատիկայի բաժին, որն ուսումնասիրում է բնական շարքերը) բառացիորեն միակ գործնական կիրառությունն ունի՝ դա ... ծածկագրությունն է։ Այսինքն՝ թվերը (և շատ մեծերը՝ 10 ^ 300 կարգի) օգտագործվում են հաղորդագրությունների կոդավորումը(իրենց զանգվածային առումով մարդկանց զուտ մերկանտիլ շահերը փոխանցելով)։ Եվ միևնույն ժամանակ թվերի աշխարհն ինքն է կոդավորված հաղորդագրությունՕ հիմնարար օրենքներտիեզերք- ահա թե ինչ է պնդում իմ վիրտուալ տիեզերագիտությունը և փորձում է «վերծանել հաղորդագրությունները» թվերի աշխարհի։ Այնուամենայնիվ, ակնհայտ է, որ ամենահետաքրքիր «վերծանումը» կստացվեր տեսական ֆիզիկոսների կողմից, եթե նրանք մի անգամ նայեին թվերի աշխարհին առանց մասնագիտական ​​նախապաշարմունքների…

Այսպիսով, ես կտամ առանցքային վարկած Վերջին տարբերակըվիրտուալ տիեզերագիտություն. Պլակովի ժամանակը համարժեք է e = 2,718 թվին ... («ե» թիվը, բնական լոգարիթմների հիմքը): Ինչո՞ւ հենց «է» թիվը, և ոչ թե մեկ (ինչպես նախկինում էի մտածում): Փաստն այն է, որ հենց «ե» թիվը հավասար է հնարավոր նվազագույնին դրական արժեքգործառույթներըԵ = Ն / ln Ն – հիմնական գործառույթըիմ տեսության մեջ. Եթե ​​տրված ֆունկցիայում ճշգրիտ հավասարության նշանը (=) փոխարինվում է ասիմպտոտիկ հավասարության նշանով (~, այս ալիքաձև գիծը կոչվում է. tilde), ապա մենք ստանում ենք գերագույն օրենքհայտնի թվերի տեսություն- բաշխման օրենքը պարզ թվեր(2, 3, 5, 7, 11, ... այս թվերը բաժանվում են միայն մեկի և իրենց վրա): Համալսարաններում ապագա մաթեմատիկոսների կողմից ուսումնասիրված թվերի տեսության մեջ պարամետրը Ե(թեև մաթեմատիկոսները բոլորովին այլ նշան են գրում) պարզ թվերի մոտավոր թիվն է հատված, այսինքն՝ 1-ից մինչև թիվըՆներառյալ, և որքան մեծ է բնական թիվըՆ, այնքան ավելի ճշգրիտ է գործում ասիմպտոտիկ բանաձեւը։

Իմ հիմնական վարկածից բխում է, որ վիրտուալ տիեզերաբանության մեջ տիեզերքի տարիքը համարժեք է առնվազն թվին Ն = 2,194*10^61 տարիքի արդյունք է IN(արտահայտված է evi, տես վերևում) ըստ թվի ե= 2.718: Թե ինչու եմ գրում «գոնե»- պարզ կդառնա ստորև։ Այսպիսով, մեր Տիեզերքը թվերի աշխարհում «արտացոլվում է» թվային առանցքի մի հատվածով (սկիզբը թվով. ե= 2,718…), որը պարունակում է մոտ 10^61 բնական թիվ։ Թվային առանցքի հատվածը, որը համարժեք է (նշված իմաստով) Տիեզերքի տարիքին, ես անվանեցի. Մեծ հատված .

Իմանալով Մեծ հատվածի ճիշտ սահմանը (Ն= 2.194*10^61), հաշվի՛ր թիվը պարզ թվերայս հատվածում.Ե = Ն/ln Ն = 1,55*10^59 (պարզ թվեր): Եվ հիմա, ուշադրություն, տես նաև աղյուսակը և նկարը (դրանք ստորև են): Ակնհայտ է, որ պարզ թվերը (2, 3, 5, 7, 11, ...) ունեն իրենց հերթական համարները (1, 2, 3, 4, 5, …, Ե) կազմում են բնական շարքի իրենց հատվածը, որը նույնպես ունի պարզ թվեր, այսինքն՝ թվեր 1, 2, 3, 5, 7, 11, ... պարզ թվերի տեսքով։ Այստեղ մենք կենթադրենք, որ 1-ը առաջին պարզ թիվն է, քանի որ երբեմն նրանք դա անում են մաթեմատիկայի մեջ, և մենք հավանաբար դիտարկում ենք հենց այն դեպքը, երբ պարզվում է, որ դա շատ կարևոր է: Բոլոր թվերի հատվածին (պարզից և կոմպոզիտային թվեր) մենք նաև կկիրառենք նմանատիպ բանաձև.Կ = Ե/ln Ե, Որտեղ Կքանակն է պարզ թվերհատվածի վրա։ Եվ մենք նաև կներկայացնենք մի շատ կարևոր պարամետր.Կ / Ե = 1/ ln Ե քանակի հարաբերակցությունն է (Կ) պարզ թվերքանակի նկատմամբ (Ե) բոլոր թվերի միջակայքում: Պարզ է, որ պարամետր 1/ lnE հավանականության նշանակություն ունի հանդիպում է պարզ թվի հետ մի հատվածի պարզ թվի հետ. Հաշվարկենք այս հավանականությունը՝ 1/ln Ե = 1/ ln (1.55*10^59) = 0.007337 և մենք ստանում ենք, որ դա ընդամենը 0.54% է ավելի արժեք… նուրբ կառուցվածքը հաստատուն է (PTS = 0.007297352569824…):

PTS-ը հիմնարար ֆիզիկական հաստատուն է և անչափ, այսինքն՝ PTS-ն իմաստ ունի հավանականություններըինչ-որ արխիվային իրադարձություն Նորին Մեծություն Գործի համար (մյուս հիմնարար ֆիզիկական հաստատուններն ունեն չափեր՝ վայրկյաններ, մետրեր, կգ, ...): Նուրբ կառուցվածքի հաստատունը միշտ հիացմունքի առարկա է եղել ֆիզիկոսների համար: Ամերիկացի ականավոր տեսական ֆիզիկոս, քվանտային էլեկտրադինամիկայի հիմնադիրներից մեկը, դափնեկիր Նոբելյան մրցանակֆիզիկոս Ռիչարդ Ֆեյնմանը (1918-1988) անվանել է PTS « ֆիզիկայի ամենամեծ անիծված առեղծվածներից մեկը. կախարդական համարըորը գալիս է մեզ՝ առանց դրա մասին որևէ մարդկային հասկանալու«. Մեծ թվով փորձեր են արվել արտահայտելու PTS-ը զուտ մաթեմատիկական մեծություններով կամ հաշվարկելու այն որոշ ֆիզիկական նկատառումների հիման վրա (տես Վիքիպեդիա)։ Այսպիսով, այս հոդվածում, ըստ էության, ես ներկայացնում եմ իմ պատկերացումները PTS-ի բնույթի մասին (հանե՞լ առեղծվածի շղարշը դրանից):

Այսպիսով, վերևում, վիրտուալ տիեզերագիտության շրջանակներում, մենք ստացանք գրեթե PTS-ի արժեքը. Եթե ​​մի փոքր շարժենք (մեծացնենք) աջ եզրագիծը (Ն) մեծ հատվածի, ապա թիվը ( Ե) պարզ թվերայս միջակայքում, իսկ հավանականությունը 1/ln Եկնվազի մինչև PTS-ի «նվիրական» արժեքը: Այսպիսով, պարզվում է, որ բավական է մեծացնել մեր Տիեզերքի տարիքը ընդամենը 2,1134808791 անգամ (գրեթե 2 անգամ, և դա շատ չէ, տես ստորև), որպեսզի ստանա PTS արժեքի ճշգրիտ հարված. Մեծ հատվածի սահմանը հավասար էՆ= 4.63704581852313*10^61, մենք ստանում ենք հավանականությունը 1/ln Ե, որը PTS-ից պակաս է ընդամենը 0,0000000000013%-ով։ Այստեղ նշված Մեծ հատվածի աջ սահմանը համարժեք է, ասենք. PTS-րդ տարիքըՏիեզերքը 29.161.809.170 տարեկան (գրեթե 29 միլիարդ տարի ) Իհարկե, այստեղ ստացած թվերը դոգմա չեն (թվերն իրենք կարող են փոքր-ինչ փոխվել), քանի որ ինձ համար կարևոր էր բացատրել իմ հիմնավորման ընթացքը: Ավելին, ես հեռու եմ առաջինից, ով եկել է (իմ հետ աննախադեպճանապարհ) տիեզերքի տարիքը «կրկնապատկելու» անհրաժեշտությանը։ Օրինակ, հայտնի ռուս գիտնական Մ. «… Տիեզերքի տարիքի գնահատականները փոխվում են: Եթե ​​տիեզերքի ընդհանուր խտության 90%-ը գտնվում է նոր տեսակընյութ (լամբդա տերմին), իսկ 10% սովորական նյութի համար, ապա Տիեզերքի տարիքը, պարզվում է, որ ավելի քան երկու անգամ է: » (թավ շեղագիրն իմն է):

Այսպիսով, եթե դուք հավատում եք վիրտուալ տիեզերագիտություն, ապա ի լրումն PTS-ի զուտ «ֆիզիկական» սահմանումների (դրանցից կան նաև մի քանիսը), այս հիմնարար «հաստատունը» (ինձ համար այն սովորաբար նվազում է ժամանակի հետ) կարող է սահմանվել նաև հետևյալ կերպ (նշում եմ՝ առանց կեղծ համեստության. որ ավելին նազելիԵս չեմ հանդիպել PTS-ի բնույթի մաթեմատիկական մեկնաբանության): Նուրբ կառուցվածքի հաստատուն (PTS) պատահականորեն վերցված հավանականությունն է սերիական համար պարզ թիվհատվածի վրա ինքնին կլինի պարզ թիվ. Իսկ նշված հավանականությունը կլինի.

PTS = 1/ln( Ն / ln Ն ) = 1/( ln Ն – lnln Ն ) . (1)

Միևնույն ժամանակ, չպետք է մոռանալ, որ (1) բանաձևը համեմատաբար ճշգրիտ է «աշխատում» բավական մեծ թվերի դեպքում.Ն, ասենք, Big սեգմենտի վերջում բավականին հարմար է։ Բայց հենց սկզբում (երբ հայտնվեց Տիեզերքը), այս բանաձևը տալիս է թերագնահատված արդյունքներ (նկարում գծիկ, տես նաև աղյուսակը)

Վիրտուալ տիեզերագիտությունը (ինչպես նաև տեսական ֆիզիկան, ի դեպ) մեզ ասում է, որ PTS-ն ամենևին էլ հաստատուն չէ, այլ «ուղղակի» Տիեզերքի ամենակարևոր պարամետրը, որը փոխվում է ժամանակի հետ։ Այսպիսով, իմ տեսության համաձայն, Տիեզերքի ծննդյան ժամանակ PTS-ը հավասար էր մեկի, այնուհետև, ըստ (1) բանաձևի, այն իջավ մինչև PTS = 0,007297 ներկայիս արժեքը… Մեր Տիեզերքի անխուսափելի մահով (10 ^ 150 տարի հետո, որը համարժեք է աջ սահմանինՆ= 10^201) PTS-ն ընթացիկ արժեքից կնվազի գրեթե 3 անգամ ավելի և կդառնա հավասար 0,00219:

Եթե ​​բանաձևը (1) (ճշգրիտ «հարվածը» PTS-ում) իմ միակ «կենտրոնացումն» էր. թվաբանություն(որում պրոֆեսիոնալ գիտնականները դեռ լիովին վստահ են), ապա ես նման համառությամբ չէի կրկնի, որ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... բնական թվերի աշխարհը (մասնավորապես, նրա հիմնական օրենքԵ = Ն/ln Ն ) մեր Տիեզերքի մի տեսակ «հայելին» է (և նույնիսկ ... ցանկացածտիեզերք), որն օգնում է մեզ «վերծանել» տիեզերքի ամենակարևոր գաղտնիքները: Իմ բոլոր հոդվածներն ու գրքերը հետաքրքիր են ոչ միայն հոգեբաններովքեր կարող են մանրակրկիտ հետևել (իրենց թեկնածուական և դոկտորական աշխատանքներում) մեկուսացված մտքի վերելքի ողջ ճանապարհը (ես գործնականում չեմ շփվել գրագետ մարդկանց հետ)՝ վերելք դեպի Ճշմարտություն կամ ընկնել Ինքնախաբեության ամենախոր անդունդը։ Իմ ստեղծագործությունները շատ նորություններ են պարունակում փաստացի նյութ(նոր գաղափարներ և վարկածներ) կողմից թվերի տեսություն, և նաև պարունակում է շատ հետաքրքրական տարածություն-ժամանակի մաթեմատիկական մոդել, որոնց անալոգները հաստատ կան, բայց միայն ... հեռավորության վրա էկզոմոլորակներ, որտեղ միտքն արդեն հայտնաբերել է 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... բնական շարքերը՝ տրված ամենաակնհայտ վերացական Ճշմարտությունը։ բոլորինբարդ միտքը ցանկացածտիեզերք.

Որպես ևս մեկ արդարացում, ես ձեզ կպատմեմ իմ թվաբանության մեկ այլ «հնարքի» մասին: Քառակուսի (Ս) ֆունկցիայի գրաֆիկի տակԵ = Ն/ln Ն (Կրկնում եմ՝ թվերի աշխարհի հիմնական ֆունկցիան), արտահայտվում է հետևյալ բանաձևով.Ս = (Ն/ 2) ^ 2 (սա թվին հավասար կողմ ունեցող քառակուսու մակերեսի 4-րդ մասն է.Ն) Մինչդեռ վերջում միավոր-րդ մեծ կտրվածք(ժամըՆ\u003d 4.637 * 10 ^ 61) այս տարածքի փոխադարձությունը (1 /Ս), թվով հավասար կլինի ... տիեզերական հաստատուն կամ (ուղղակի երկրորդ անուն) լամբդայի անդամ Լ= 10^–53 m^–2 արտահայտված Պլանկի միավորներով ( evi): Լ= 10^–53 մ^–2 = 2,612*10^–123 evi^–2 և սա, ընդգծում եմ, միայն գնահատական Լ(Ֆիզիկոսները ճշգրիտ արժեքը չգիտեն): Իսկ վիրտուալ տիեզերագիտությունը պնդում է, որ տիեզերական հաստատունը (լամբդա տերմինը) Տիեզերքի հիմնական պարամետրն է, որը ժամանակի ընթացքում նվազում է մոտավորապես հետևյալ օրենքի համաձայն.

Լ = 1/ Ս = (2/ Ն )^2 . (2)

Համաձայն (2) բանաձևի, PTS-th Big հատվածի վերջում մենք ստանում ենք հետևյալը.Լ = ^2 = 1,86*10^–123 (evi^–2) - սա է ... տիեզերական հաստատունի իրական արժեքը (?):

եզրակացության փոխարեն. Եթե ​​ինչ-որ մեկը կարող է ինձ մատնանշել մեկ այլ բանաձև (բացիԵ = Ն/ln Ն ) և մեկ այլ մաթեմատիկական առարկա (բացառությամբ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ... բնական թվերի տարրական շարքի), որոնք տանում են դեպի նույնը. գեղեցիկթվաբանական «հնարքներ» (այսքան շատ և ճիշտ «պատճենում» իրականը ֆիզիկական աշխարհիր տարբեր ասպեկտներով) - այդ դեպքում ես պատրաստ եմ հրապարակայնորեն խոստովանել, որ գտնվում եմ Ինքնախաբեության անդունդի ամենաներքևում: Իր «նախադասությունն» ընդունելու համար ընթերցողը կարող է կեղծանունով հղում կատարել «Ռուսաստանի տեխնոհամայնք» պորտալում (կայքում) տեղադրված իմ բոլոր հոդվածներին և գրքերին. iav 2357 ( տես հետևյալ հղումը.

Ըստ ժամանակակից տվյալների՝ այն առաջացել է 13-14 միլիարդ տարի առաջ՝ Մեծ պայթյունի արդյունքում, մեր Երկիրը ձևավորվել է մոտ 4,5 միլիարդ տարի առաջ, իսկ կյանքի տարիքը գնահատվում է 3,8 միլիարդ տարի։ Միևնույն ժամանակ, նյութի առաջնային էվոլյուցիայի համար մնացած մի քանի հարյուր միլիոն տարի, որն ավարտվում է առաջին կենդանի օրգանիզմների ձևավորմամբ, ակնհայտորեն բավարար չէ, հատկապես, քանի որ, ըստ որոշ աղբյուրների, կյանքի առաջին հետքերը առաջացել են մեր մոլորակի վրա 4.2. միլիարդ տարի առաջ: Հետեւաբար, կա՛մ կյանքն ունի արագ (իհարկե, երկրաբանական մասշտաբով) ինքնաբուխ գեներացման ունակություն, կա՛մ Տիեզերքն ու մեր Երկիրը շատ ավելի հին են, քան մենք կարծում ենք։ Բայց ինչպե՞ս հաշտեցնել այս եզրակացությունը տիեզերագիտության հետ:
Այս խնդրի լուծման բանալին կարող է լինել Էյնշտեյնի կողմից դեռ 1917 թվականին առաջ քաշված վարկածը: Տիեզերքի անփոփոխության (և, հետևաբար, հավերժության) նախապես մտածված գաղափարով գերվելով՝ նա մտցրեց հարաբերականության տեսության հավասարման մեջ, որը նկարագրում է աշխարհի վարքը որպես ամբողջություն, մի տերմին, որը կոչվում է տիեզերական հաստատուն։ . Այս հաստատունը հաշվի է առել Տիեզերքում վանող ուժերի առկայությունը՝ հավասարակշռելով ձգողականության ուժերը և կանխելով գալակտիկաների միջև հեռավորությունների փոփոխությունները։ Աշխատանքից հետո Ա.Ա. Ֆրիդմանը (1922-1924), որն ապացուցեց, որ Տիեզերքի մատերիան չի կարող հանգստանալ, և Է.Հաբլի կողմից կարմիր տեղաշարժի հայտնաբերումը (1929), տիեզերական հաստատունի անհրաժեշտությունը վերացել է։ Բայց, ինչպես ցույց տվեց հետագա խիստ վերլուծությունը, հավասարման մեջ որպես ինտեգրման հաստատուն և դրա հավասարությունը զրոյի ինքնին դեռևս պահանջում է ապացույցներ՝ հիմնված դիտարկումների արդյունքների վրա: Իսկ վերջիններս միայն ասում են, որ տիեզերական հաստատունը չի գերազանցում 2 * 10^-55 սմ^-2-ը, ուստի վանող ուժերի բացակայությունը չի կարելի բացարձակապես անվիճելի համարել։ Արդյունքում, տիեզերական հաստատունը երբեմն օգտագործվում է նոր փաստեր քննարկելիս, որոնք լավ չեն համապատասխանում ստանդարտ Մեծ պայթյունի տեսությանը: Մեր դեպքում էական է, որ վանող ուժերի հնարավոր գոյությունը կարող է զգալիորեն մեծացնել Տիեզերքի կյանքի տևողության գնահատականները և, հետևաբար, ստանալ. կենսաբանական էվոլյուցիաժամանակի ճնշումից դուրս.
Այսօր տիեզերքի տարիքըորոշվում են դիտարկված ընդլայնման էքստրապոլյացիայի միջոցով, որի արագությունը որոշվում է կարմիր տեղաշարժով, դեպի անցյալ (տե՛ս նկարը). Գալակտիկաների մի կետում միանալու համար պահանջվող ժամանակը ճշգրիտ համարվում է Տիեզերքի տարիքը: Բայց եթե կան վանող ուժեր, ապա Տիեզերքի ընդարձակման պատկերն այլ կլինի։
Այս գործընթացի սկզբում, երբ նյութի խտությունը նշանակալի է, գրավիտացիոն ուժերը դանդաղեցնում են ընդլայնումը։ Այնուհետև, նյութի խտության նվազմամբ, գրավիտացիոն ուժերը համեմատվում են վանող ուժերի հետ, որի արդյունքում ընդլայնումը հետաձգվում է. որը կարող է տեւել 100-200 միլիարդ տարի։ Վերջապես, վաղ թե ուշ հավասարակշռությունը խախտվում է, վանող ուժերն են տիրում, և Տիեզերքը սկսում է արագ ընդլայնվել:
Այսպիսով, տիեզերական հաստատունի և զրոյի միջև տարբերությունը կարող է հաշտեցնել տիեզերագիտությունը կենսաբանության հետ. քվազաստատիկ փուլի հսկայական տեւողությունը պարզապես հնարավորություն է տալիս բացատրել անշունչ նյութը կենդանի նյութի վերածվելու հնարավորությունը:. Եվ հակառակը. կյանքի գոյությունը կարող է դիտվել որպես փաստարկ այն բանի օգտին, որ տիեզերական հաստատունը հավասար չէ զրոյի, և որ բնության մեջ կան վանող ուժեր, որոնք նույնքան հիմնարար են, որքան համընդհանուր ձգողության ուժերը:

Տիեզերքի տարիքը որոշելու հարցում կարևոր դեր է խաղում Մեծ պայթյունի սկզբից նրա զարգացման փուլերի բաշխումը։

Տիեզերքի էվոլյուցիան և նրա զարգացման փուլերը

Այսօր ընդունված է տարբերակել Տիեզերքի զարգացման հետևյալ փուլերը.

1. Պլանկի ժամանակ - 10 -43-ից 10 -11 վայրկյան ժամանակահատված: Այս կարճ ժամանակահատվածում, ինչպես կարծում են գիտնականները, գրավիտացիոն ուժը «առանձնացել» է փոխազդեցության մնացած ուժերից։
2. Քվարկների ծննդյան դարաշրջանը 10 -11-ից 10 -2 վայրկյան է: Այս ժամանակաշրջանը տեսավ քվարկների ծնունդը և հայտնիի տարանջատումը ֆիզիկական ուժփոխազդեցություններ.
3. Ժամանակակից դարաշրջանը սկսվել է Մեծ պայթյունից 0,01 վայրկյան հետո և շարունակվում է հիմա: Ժամանակի այս ընթացքում բոլոր տարրական մասնիկներ, ատոմներ, մոլեկուլներ, աստղեր և գալակտիկաներ։

Հարկ է նշել, որ կարևոր ժամանակաշրջանՏիեզերքի զարգացման մեջ համարվում է այն ժամանակը, երբ այն դարձել է թափանցիկ ճառագայթման համար՝ Մեծ պայթյունից երեք հարյուր ութսուն հազար տարի անց:

Տիեզերքի տարիքի որոշման մեթոդներ

Քանի՞ տարեկան է տիեզերքը: Մինչև փորձել պարզել, հարկ է նշել, որ նրա տարիքը համարվում է Մեծ պայթյունի ժամանակներից։ Այսօր ոչ ոք չի կարող լիովին վստահ ասել, թե քանի տարի առաջ է հայտնվել Տիեզերքը։ Եթե ​​նայեք միտումին, ապա ժամանակի ընթացքում գիտնականները գալիս են այն եզրակացության, որ նրա տարիքը ավելի մեծ է, քան նախկինում ենթադրվում էր:

Գիտնականների վերջին հաշվարկները ցույց են տալիս, որ մեր Տիեզերքի տարիքը 13,75±0,13 միլիարդ տարի է: Որոշ փորձագետների կարծիքով, վերջնական ցուցանիշը կարող է վերանայվել մոտ ապագայում և ճշգրտվել մինչև տասնհինգ միլիարդ տարի:

Տարիքի գնահատման ժամանակակից եղանակ արտաքին տարածքհիմնված է «հին» աստղերի, կլաստերների և չմշակված տիեզերական օբյեկտների ուսումնասիրության վրա։ Տիեզերքի տարիքը հաշվարկելու տեխնոլոգիան բարդ և տարողունակ գործընթաց է: Մենք կդիտարկենք միայն հաշվարկի որոշ սկզբունքներ և մեթոդներ:

Աստղերի զանգվածային կուտակումներ

Որպեսզի պարզեն, թե որքան հին է Տիեզերքը, գիտնականները հետազոտում են տիեզերքի տարածքները, որտեղ աստղերի մեծ կուտակում կա: Գտնվելով մոտավորապես նույն տարածքում՝ մարմինները ունեն նույն տարիքը։ Աստղերի միաժամանակյա ծնունդը գիտնականներին հնարավորություն է տալիս որոշել կլաստերի տարիքը:

Օգտագործելով «աստղերի էվոլյուցիայի» տեսությունը, նրանք կառուցում են գրաֆիկներ և կատարում բազմագիծ հաշվարկներ։ Հաշվի են առնվում նույն տարիքի, բայց տարբեր զանգված ունեցող օբյեկտների տվյալները։

Ստացված արդյունքների հիման վրա հնարավոր է որոշել կլաստերի տարիքը։ Նախապես հաշվարկելով խմբի հեռավորությունը աստղային կուտակում, գիտնականները որոշում են տիեզերքի տարիքը։

Դուք կարողացե՞լ եք ճշգրիտ որոշել, թե որքան հին է տիեզերքը: Գիտնականների հաշվարկների համաձայն՝ արդյունքը երկիմաստ էր՝ 6-ից 25 միլիարդ տարի: Ցավոք, այս մեթոդըունի շատ բարդություններ. Հետեւաբար, կա լուրջ սխալ.

Տիեզերքի հնագույն բնակիչներ

Որպեսզի հասկանան, թե քանի տարի է գոյություն ունի Տիեզերքը, գիտնականները դիտարկում են սպիտակ թզուկներին գնդաձև կլաստերներում: Նրանք կարմիր հսկայից հետո հաջորդ էվոլյուցիոն օղակն են:

Մի փուլից մյուսին անցնելու գործընթացում աստղի քաշը գործնականում չի փոխվում։ Սպիտակ թզուկները ջերմամիջուկային միաձուլում չունեն, ուստի կուտակված ջերմության շնորհիվ լույս են արձակում։ Եթե ​​գիտեք ջերմաստիճանի և ժամանակի հարաբերությունները, կարող եք որոշել աստղի տարիքը: Ամենահին կլաստերի տարիքը գնահատվում է մոտ 12-13,4 միլիարդ տարի: Այնուամենայնիվ այս կերպկապված է բավական թույլ ճառագայթման աղբյուրները դիտարկելու դժվարության հետ։ Անհրաժեշտ են բարձր զգայուն աստղադիտակներ և սարքավորումներ: Խնդիրը լուծելու համար հզոր տիեզերական աստղադիտակՀաբլ.

Տիեզերքի սկզբնական «Բուլյոնը».

Որոշելու համար, թե որքան հին է Տիեզերքը, գիտնականները դիտարկում են առաջնային նյութից բաղկացած առարկաներ: Նրանք գոյատևեցին մեր ժամանակները շնորհիվ դանդաղ արագությունէվոլյուցիա. Հետազոտում քիմիական բաղադրությունընմանատիպ առարկաներ, գիտնականներն այն համեմատում են ջերմամիջուկային ֆիզիկայի տվյալների հետ: Ստացված արդյունքների հիման վրա որոշվում է աստղի կամ կլաստերի տարիքը։ Գիտնականները երկու անկախ հետազոտություն են անցկացրել. Արդյունքը բավականին նման է ստացվել՝ առաջինի համաձայն՝ 12,3-18,7 միլիարդ տարի, իսկ երկրորդի համաձայն՝ 11,7-16,7։

Ընդարձակվող տիեզերքը և մութ նյութը

Տիեզերքի տարիքը որոշելու մեծ թվով մոդելներ կան, սակայն արդյունքները խիստ հակասական են։ Մինչ օրս կան ավելին ճշգրիտ ճանապարհ. Այն հիմնված է այն փաստի վրա, որ Մեծ պայթյունից ի վեր արտաքին տիեզերքը մշտապես ընդլայնվում է:

Սկզբում տարածությունն ավելի փոքր էր՝ նույնքան էներգիայով, որքան հիմա։

Ըստ գիտնականների՝ ժամանակի ընթացքում ֆոտոնը «կորցնում է» էներգիան, իսկ ալիքի երկարությունը մեծանում է։ Ֆոտոնների հատկությունների և սև նյութի առկայության հիման վրա մենք հաշվարկեցինք մեր Տիեզերքի տարիքը: Գիտնականներին հաջողվել է որոշել տիեզերքի տարիքը, այն կազմել է 13,75 ± 0,13 միլիարդ տարի: Հաշվարկման այս մեթոդը կոչվում է Lambda-Cold Dark Matter՝ ժամանակակից տիեզերաբանական մոդել:

Արդյունքը կարող է սխալ լինել

Սակայն գիտնականներից ոչ մեկը չի պնդում, որ այս արդյունքը ճշգրիտ է։ Այս մոդելը ներառում է բազմաթիվ պայմանական ենթադրություններ, որոնք ընդունվում են որպես հիմք: Սակայն այս պահին տիեզերքի տարիքի որոշման այս մեթոդը համարվում է ամենաճշգրիտը։ 2013 թվականին հնարավոր եղավ որոշել տիեզերքի ընդլայնման արագությունը՝ Հաբլի հաստատունը: Այն եղել է վայրկյանում 67,2 կիլոմետր։

Օգտագործելով ավելի ճշգրիտ տվյալներ՝ գիտնականները պարզել են, որ տիեզերքի տարիքը 13 միլիարդ 798 միլիոն տարի է:

Այնուամենայնիվ, մենք հասկանում ենք, որ ընդհանուր ընդունված մոդելները օգտագործվել են Տիեզերքի տարիքի որոշման գործընթացում (գնդաձև հարթ ձև, ցրտի առկայությունը մութ նյութ, լույսի արագությունը որպես առավելագույն հաստատուն): Եթե ​​ապագայում ընդհանուր ընդունված հաստատունների և մոդելների վերաբերյալ մեր ենթադրությունները սխալ դառնան, ապա դա կբերի ստացված տվյալների վերահաշվարկ: