ІІ. Як виглядає край Всесвіту? Розмова про Тентакулюс VII наштовхує нас на важливі роздуми. Якби у нас були такі потужні телескопи, що в них можна було б розглянути рідну планету доктора Калачика, ми побачили б не те, що там відбувається сьогодні, а те, що було

Як виглядає тепловий рух Взаємодія між молекулами може мати більшу або менше значенняв «життя» молекул.Три стани речовини – газоподібний, рідкий і твердий – відрізняються одна від одної тією роллю, яку в них відіграє взаємодія

МАСШТАБИ ВСЕСВІТУ Наша подорож починається в звичному нам масштабі - тій самій, в якій ми живемо, користуємося різними речами, бачимо і чіпаємо їх. Невипадково саме один метр – не одна мільйонна його частка та не десять тисяч метрів – найкраще відповідає розміру

ЕКСКУРСІЯ ПО ВСЕСВІТУ Книга та фільм «Ступені десяти» (Powers of Ten) - одна з класичних подорожей далекими світами і вимірами - починаються і закінчуються зображенням пари людей, що сидять на траві в парку в Чикаго; треба сказати, що це місце підходить для початку

134. Як виглядає мікрохвильове небо? Якщо побачити нічне небо, ви побачите окремі зірки. Але найдивовижніше, що нічне небо в основному чорне. електромагнітного спектру». Інші види світла (невидимого) включають

136. Який вигляд має ультрафіолетове небо? Ультрафіолетове (УФ) світло має довжину хвилі від 10 до 400 нанометрів (нм). Невидимий для людського ока, але деякі тварини, наприклад такі як бджоли, бачать у цьому діапазоні. УФ фотони несуть у собі набагато більше енергії, ніж

Як виглядає чорна діра Ми, люди, належимо нашій лайці. Ми не можемо покинути її і потрапити в балк (хіба що якась надрозвинена цивілізація переправить нас туди в тесеракті або іншому пристрої, як це сталося з Купером, див. розділ 29). Отже,

Як виглядає прохідна червоточина Як виглядає прохідна червоточина для нас з вами, для людей цього Всесвіту? Я не можу відповісти напевно. Якщо червоточину можна утримувати відкритою, точний спосібце зробити залишається загадкою, тому про форму

5. Розширення всесвіту Тим часом наприкінці 1960-х нас знову чекала криза, хоч і набагато менш драматична, ніж злощасне знайомство Роберта з ефектами ліків. Членство Стівена в коледжі як наукового співробітникадобігало кінця, і оскільки один раз термін вже

Як виглядає Всесвіт на дуже великих відстанях, у областях, недоступних спостереженню? І чи є межа того, наскільки далеко ми можемо зазирнути? Наш космічний обрій визначається відстанню до найдальших об'єктів, світло яких встигло прийти до нас за 14 мільярдів років з моменту Великого вибуху. Через прискорене розширення Всесвіту ці об'єкти зараз видалено вже на 40 мільярдів світлових років. Від більш далеких об'єктів світло до нас ще не дійшло. То що ж там, за обрієм? Фото: SPL/EAST NEWS

Один Всесвіт чи безліч?

Як виглядає Всесвіт на дуже великих відстанях, у областях, недоступних спостереженню? І чи є межа того, наскільки далеко ми можемо зазирнути? Наш космічний обрій визначається відстанню до найдальших об'єктів, світло яких встигло прийти до нас за 14 мільярдів років з моменту Великого вибуху. Через прискорене розширення Всесвіту ці об'єкти зараз видалено вже на 40 мільярдів світлових років. Від більш далеких об'єктів світло до нас ще не дійшло. То що ж там, за обрієм? Донедавна фізики давали дуже просту відповідь на це питання: там все те саме — такі ж галактики, такі ж зірки. Але сучасні досягненняу космології та фізиці елементарних частинокдозволили переглянути ці уявлення. У новій картині світу віддалені області Всесвіту разюче відрізняються від того, що ми бачимо навколо себе, і можуть навіть підкорятися іншим законам фізики.

Нові уявлення ґрунтуються на теорії космічної інфляції. Спробуймо роз'яснити її суть. Почнемо з короткого оглядустандартної космології Великого вибуху, яка була домінуючою теорією до відкриття інфляції.

Відповідно до теорії Великого вибуху Всесвіт почався з колосальної катастрофи, яка вибухнула близько 14 мільярдів років тому. Великий вибух стався не в якомусь певному місціВсесвіту, а одразу скрізь. У той час не було зірок, галактик і навіть атомів, і Всесвіт заповнював дуже гарячий щільний згусток матерії і випромінювання, що швидко розширювався. Збільшуючись у розмірах, він остигав. Приблизно через три хвилини після Великого вибуху температура знизилася достатньо для формування атомних ядер, а через півмільйона років електрони та ядра об'єдналися в електрично нейтральні атомиі Всесвіт став прозорим для світла. Це дозволяє нам сьогодні реєструвати світло, випущене вогненним згустком. Він приходить з усіх напрямків на небі та називається космічним фоновим випромінюванням.

Спочатку вогненний потік був майже ідеально однорідним. Але крихітні неоднорідності в ньому таки були: у деяких областях щільність була трохи вищою, ніж в інших. Ці неоднорідності зростали, стягуючи своєю гравітацією всі більше речовиниз навколишнього простору, і за мільярди років перетворилися на галактики. І лише нещодавно за космічними мірками на сцені з'явилися ми, люди.

На користь теорії Великого вибуху говорить безліч спостережних даних, що не залишають сумнівів у тому, що цей сценарій здебільшого коректний. Перш за все ми бачимо, як далекі галактики розбігаються від нас з дуже великими швидкостямищо вказує на розширення Всесвіту. Також теорія Великого вибуху пояснює поширеність у Всесвіті легких елементів, таких як гелій та літій. Але найголовнішим доказом, можна сказати, стовбуром Великого вибуху, що димиться, служить космічне фонове випромінювання - післясвічення первинного вогняної кулі, до цих пір дозволяє його спостерігати та досліджувати. За його вивчення присуджено вже дві Нобелівські премії.

Отже, ми, схоже, маємо в своєму розпорядженні дуже успішною теорією. І все ж таки вона залишає без відповіді деякі інтригуючі питання, що стосуються початкового стану Всесвіту відразу після Великого вибуху. Чому Всесвіт був такий гарячий? Чому вона почала розширюватися? Чому вона була такою однорідною? І, зрештою, що було з нею до Великого вибуху?

На ці питання відповідає теорія інфляції, яку Алан Гут висунув 28 років тому.

Космічна інфляція

Центральну роль цієї теорії грає особлива формаматерії, що називається хибним вакуумом. У повсякденному розумінні цього слова вакуум - просто абсолютно порожній простір. Але для фізиків, які займаються елементарними частинками, вакуум далеко не повне ніщо, а фізичний об'єкт, що володіє енергією та тиском, який може перебувати в різних енергетичних станах. Фізики називають ці стани різними вакуумами, від своїх характеристик залежать властивості елементарних частинок, які можуть існувати. Зв'язок між частинками і вакуумом подібний до зв'язку звукових хвильз речовиною, якою вони поширюються: в різних матеріалахшвидкість звуку неоднакова. Ми живемо в дуже низькоенергетичному вакуумі, і довгий час фізики вважали, що енергія нашого вакууму точно дорівнює нулю. Однак нещодавно спостереження показали, що він має трохи відмінну від нуля енергію (вона отримала назву темної енергії).

Сучасні теорії елементарних частинок передбачають, що крім нашого вакууму існує низка інших, високоенергетичних вакуумів, які називають хибними. Поряд із дуже високою енергією помилковий вакуум характеризується великим негативним тиском, який називають натягом. Це те саме, що розтягнути шматок гуми: з'являється натяг - сила, спрямована всередину, яка змушує стискатися гуму.

Але найдивніша властивість помилкового вакууму - це його гравітація, що відштовхує. Згідно загальної теоріївідносності Ейнштейна гравітаційні силивикликаються як масою (тобто енергією), а й тиском. Позитивний тиск викликає гравітаційне тяжінняа негативне веде до відштовхування. У разі вакууму відштовхувальна дія тиску перевищує силу, що притягує, пов'язану з його енергією, і в сумі виходить відштовхування. І чим вища енергія вакууму, тим вона сильніша.

А ще хибний вакуум нестабільний і зазвичай дуже швидко розпадається, перетворюючись на низькоенергетичний вакуум. Надлишок енергії йде породження вогняного згустку елементарних частинок. Тут важливо наголосити, що Алан Гут не винаходив помилковий вакуум з такими дивними властивостями спеціально для своєї теорії. Його існування випливає з фізики елементарних частинок.

Гут просто припустив, що на початку історії Всесвіту простір перебував у стані хибного вакууму. Чому так сталося? Гарне питання, і тут є що сказати, але ми повернемося до цього питання наприкінці статті. А поки припустимо слідом за Гутом, що молодий Всесвіт був заповнений хибним вакуумом. У такому разі викликана ним відштовхуюча гравітація призвела б до дуже швидкого розширення Всесвіту, що прискорюється. За такого типу розширення, який Гут назвав інфляцією, існує характерний час подвоєння, протягом якого розмір Всесвіту збільшується вдвічі. Це схоже на інфляцію в економіці: якщо її темпи є постійними, то ціни подвоюються, скажімо, за 10 років. Космологічна інфляція йде набагато швидше, з такою швидкістю, що за малу частку секунди крихітна область діаметром менше атомароздмухується до розмірів, що перевищують частину Всесвіту, що спостерігається сьогодні.

Оскільки помилковий вакуум нестабільний, він у результаті розпадеться, породжуючи вогняний потік, і цьому інфляція закінчується. Розпад помилкового вакууму грає у цій теорії роль Великого вибуху. З цього моменту Всесвіт розвивається відповідно до уявлень стандартної космології Великого вибуху.

Від умогляду до теорії

Теорія інфляції природним чиномпояснює особливості початкового стану, які насамперед здавалися такими загадковими. Висока температуравиникає через високої енергіїхибного вакууму. Розширення пов'язане з гравітацією, що відштовхує, яка змушує помилковий вакуум розширюватися, а вогненний згусток продовжує розширюватися за інерцією. Всесвіт однорідний тому, що помилковий вакуум скрізь має однакову щільність енергії (за винятком малих неоднорідностей, які пов'язані з квантовими флуктуаціями в помилковому вакуумі).

Коли теорія інфляції вперше була оприлюднена, її сприйняли лише як умоглядну гіпотезу. Але тепер, через 28 років, вона отримала вражаючі підтвердження спостереження, більшість з яких пов'язана з космічним фоновим випромінюванням. Супутник WMAP побудував карту інтенсивності випромінювання для неба і виявив, що видимий у ньому плямистий візерунок перебуває у бездоганній згоді з теорією.

Є і ще одне передбачення інфляції, яке полягає в тому, що Всесвіт повинен бути майже плоским. Відповідно до загальної теорії відносності Ейнштейна простір може бути викривлено, проте теорія інфляції передбачає, що область Всесвіту, що спостерігається нами, повинна з високою точністю описуватися плоскою, евклідовою, геометрією. Уявіть викривлену поверхню сфери.

Тепер подумки збільшіть цю поверхню в величезна кількістьразів. Це саме те, що трапилося із Всесвітом під час інфляції. Нам видно лише крихітну частину цієї величезної сфери. І вона здається плоскою так само, як Земля, коли ми розглядаємо невелику її ділянку. Те, що геометрія Всесвіту плоска, було перевірено шляхом виміру кутів гігантського трикутника розміром майже до космічного горизонту. Їхня сума склала 180 градусів, як і має бути при плоскій, евклідовій, геометрії.

Тепер, коли дані, отримані в області Всесвіту, що спостерігається нами, підтвердили теорію інфляції, можна певною мірою довіряти тому, що вона говорить нам про регіони, недоступні для спостереження. Це повертає нас до питання, з якого ми почали: що лежить за нашим космічним обрієм?

Світ нескінченних двійників

Відповідь, яку дає теорія, досить несподівана: хоча в нашій частині космосу інфляція закінчилася, у Всесвіті загалом вона продовжується. То там, то тут у її товщі трапляються. великі вибухи», в яких розпадається хибний вакуум і виникає область космосу, подібна до нашої. Але інфляція ніколи не закінчиться повністю, у всьому Всесвіті. Справа в тому, що розпад вакууму - ймовірнісний процес, і в різних областяхвін трапляється в різний час. Виходить, Великий вибух не був унікальною подієюу нашому минулому. Безліч «вибухів» трапилося раніше і незліченна кількість ще відбудеться в майбутньому. Цей ніколи не закінчується процес називається вічною інфляцією.

Можна спробувати уявити, як би виглядав інфлюючий Всесвіт, якщо поглянути на нього збоку. Простір було б заповнено хибним вакуумом і дуже швидко розширювалося на всі боки. Розпад фальшивого вакууму схожий на закипання води. То там, то тут спонтанно з'являються бульбашки низькоенергетичного вакууму. Щойно зародившись, бульбашки починають розширюватися зі швидкістю світла. Але вони дуже рідко стикаються, оскільки простір між ними розширюється ще швидше, утворюючи місце для нових і нових бульбашок. Ми живемо в одному з них і бачимо лише малу частину.

На жаль, подорожі до інших бульбашок неможливі. Навіть забравшись у космічний корабельі рухаючись майже зі швидкістю світла, нам не наздогнати за межами нашого міхура, що розширюються. Тож ми є його бранцями. З практичної точки зору кожен міхур є самодостатнім окремим всесвітом, у якого немає зв'язку з іншими бульбашками. У ході вічної інфляції породжується нескінченне числотаких міхурів-всесвітів.

Але якщо не можна дістатися інших міхурів-всесвітів, як переконатися, що вони справді існують? Одна з вражаючих можливостей – спостереження за зіткненням бульбашок. Якби інший міхур вдарився в наш, це мало б помітний вплив на спостережуване космічне фонове випромінювання. Проблема, однак, у тому, що зіткнення бульбашок дуже рідкісні, і не факт, що така подія траплялася в межах нашого горизонту.

Дивний висновок випливає з цієї картини світу: оскільки кількість всесвітів-бульбашок нескінченна і кожна з них необмежено розширюється, в них буде містити нескінченне число областей розміром з наш обрій. Кожна така галузь матиме свою історію. Під «історією» мають на увазі все, що сталося, аж до найменших подій, таких як зіткнення двох атомів. Ключовий моментполягає в тому, що кількість різних історій, які можуть мати місце, – звісно. Як це можливо? Наприклад, я можу посунути своє випорожнення на один сантиметр, на півсантиметра, на чверть і так далі: здається, що вже тут таїться необмежену кількістьісторій, оскільки я можу зрушити стілець нескінченним числом різних способівна скільки завгодно мала відстань. Однак через квантову невизначеність дуже близькі одна до одної історії принципово неможливо розрізнити. Таким чином, квантова механікакаже нам, що кількість різних історій звичайно. З моменту Великого вибуху для області, що спостерігається, воно становить приблизно 10, зведене в ступінь 10150. Це неймовірно велике числоАле важливо підкреслити, що воно не нескінченне.

Отже, обмежена кількість історій розгортається у нескінченному числі областей. Неминучим є висновок, що кожна історія повторюється нескінченне число разів. Зокрема, існує безліч земель з такими ж історіями, як у нашої. Це означає, що десятки ваших дублів зараз читають цю фразу. Повинні існувати також галузі, історії яких чимось відрізняються, реалізуючи всі можливі варіації. Наприклад, є області, в яких змінено лише прізвисько вашого собаки, а є інші, де по Землі досі ходять динозаври. Хоча, звісно, ​​у більшості областей немає нічого схожого на нашу Землю: адже куди більше способіввідрізнятиметься від нашого космосу, чим бути на нього схожим. Ця картина може здатися дещо гнітючою, але її дуже важко уникнути, якщо визнається теорія інфляції.

Бульбашки мультиверсу

Досі ми припускали, що інші всесвіти-бульбашки схожі між собою по своїх фізичним властивостям. Але це необов'язково має бути так. Властивості нашого світу визначаються набором чисел, які називають фундаментальними постійними. Серед них Ньютонова гравітаційна стала, маси елементарних частинок, їх електричні заряди тощо. Усього існує близько 30 таких констант, і виникає цілком природне питання: чому вони мають саме такі значення, які є? Довгий часфізики мріяли, що одного разу зможуть вивести значення констант із якоїсь фундаментальної теорії. Але суттєвого прогресу цьому шляху досягнуто був.

Якщо виписати на листок паперу значення відомих фундаментальних постійних, вони видадуться цілком випадковими. Деякі з них дуже малі, інші великі, і за цим набором чисел немає ніякого порядку. Однак у них все ж таки була помічена система, хоча й дещо іншого роду, ніж сподівалися виявити фізики. Значення констант, схоже, ретельно підібрані для забезпечення нашого існування. Це спостереження отримало назву антропного принципу. Константи ніби спеціально тонко налаштовані Творцем, щоб створити відповідний для життя Всесвіт - це саме те, про що говорять нам прихильники вчення про розумний задум.

Але існує інша можливість, що малює зовсім інший образ Творця: він довільним чином породжує безліч всесвітів, і випадково деякі з них виявляються придатними для життя. З'явилися в таких рідкісних всесвітіврозумні спостерігачі виявляють чудове тонке налаштування констант. У цій картині світу, яка називається Мультиверсом, більшість бульбашок безплідна, але в них немає нікого, хто міг би на це поскаржитися.

Але як перевірити концепцію мультиверса? Прямі спостереження нічого не дадуть, оскільки ми не можемо подорожувати в інші бульбашки. Можна, однак, як у кримінальному розслідуванні, знайти непрямі докази. Якщо константи змінюються від одного всесвіту до іншого, їх значення у нас не можна точно передбачити, але можна зробити імовірнісні передбачення. Можна спитати: які значення виявить середньостатистичний спостерігач? Це аналогічно спробі передбачити зростання першої зустрічної людини на вулиці. Навряд чи він виявиться гігантом чи карликом, тому якщо прогнозувати, що його зростання буде десь близько середнього, ми, як правило, не помилимося. Аналогічно і з фундаментальними постійними: немає підстав думати, що їх значення в нашій області космосу дуже великі чи малі, інакше кажучи, вони суттєво відрізняються від тих, що виміряють більшість спостерігачів у Всесвіті. Припущення про нашу невиключність – це важлива ідея; я назвав її принципом пересічності.

Цей підхід був застосований до так званої постійної космологічної, яка характеризує щільність енергії нашого вакууму. Значення цієї постійної, отримане з астрономічних спостережень, виявилося у добрій згоді з прогнозами, заснованими на концепції Мультиверсу. Це стало першим свідченням існування там, за горизонтом, воістину колосального Всесвіту, який завжди інфлює. Це свідчення, звичайно, опосередковане, яким тільки й могло бути. Але якщо нам пощастить зробити ще кілька вдалих пророцтв, то нову картинусвіту можна буде визнати доведеною за межами розумних сумнівів.

Що було до величезного вибуху?

А чи був у Всесвіті початок? Ми описали космос, що безмежно розширюється, породжує все нові «великі вибухи», але хотілося б знати, чи завжди Всесвіт був таким? Багато хто знаходить таку можливість вельми привабливою, оскільки вона позбавляє деяких важких питань, пов'язані з початком Всесвіту. Коли Всесвіт вже існує, його еволюція описується законами фізики. Але як описувати її початок? Що змусило Всесвіт з'явитися? І хто поставив їй початкові умови? Було б дуже зручно сказати, що Всесвіт завжди перебуває у стані вічної інфляції без кінця і початку.

Ця ідея, однак, стикається з несподіваною перешкодою. Арвінд Борд та Алан Гут довели теорему, яка стверджує, що хоча інфляція вічна в майбутньому, вона не може бути вічною у минулому, а це означає, що у неї має бути якийсь початок. І яке б воно не було, ми можемо питати: а що було до того? Виходить, що одне з основних питань космології - з чого почався Всесвіт? - Так і не отримав задовільного відповіді.

Єдиний запропонований досі спосіб обійти цю проблему нескінченної регресії полягає в тому, що Всесвіт міг бути спонтанно створений з нічого. Часто кажуть: ніщо не може з'явитися з нічого. Справді, матерія має позитивною енергією, і закон її збереження вимагає, щоб у будь-якому початковому стані енергія була такою самою. Однак математичний фактполягає в тому, що замкнутий всесвіт має нульову енергію. У загальній теорії відносності Ейнштейна простір може бути викривленим і замикатися він подібно поверхні сфери. Якщо в такому замкнутому всесвіті рухатися весь час в один бік, то зрештою повернешся туди, звідки стартував, - так само, як повертаєшся в вихідну точку, обійшовши навколо Землі. Енергія матерії позитивна, але енергія гравітації - негативна, і можна суворо довести, що в замкнутому всесвіті їх вклади точно компенсують один одного, так що повна енергія замкнутого всесвіту дорівнює нулю. Інша величина, що зберігається - електричний заряд. І тут теж виявляється, що повний заряд замкнутого всесвіту має бути нульовим.

Якщо всі збережені величини в замкнутому всесвіті дорівнюють нулю, то ніщо не перешкоджає її спонтанній появі з нічого. У квантовій механіці будь-який процес, який не заборонений суворими законами збереження, з певною ймовірністю відбуватиметься. А значить, замкнуті всесвіти повинні з'являтися з нічого подібно бульбашкам в келиху шампанського. Ці новонароджені всесвіти можуть бути різного розмірута заповнені різними типамивакуум. Аналіз показує, що найбільш ймовірні всесвіти мають мінімальні початкові розміри та найвищу енергію вакууму. Варто з'явитися такому всесвіту, як негайно під впливом високої енергії вакууму він починає розширюватися. Саме так і розпочинається історія вічної інфляції.

Космологія Блаженного Августина

Слід зазначити, що аналогія між всесвітами, що виникають з нічого, і бульбашками шампанського не зовсім точна. Пухирці народжуються в рідині, а у всесвіті немає ніякого навколишнього простору. Зародився замкнутий всесвіт - це і є існуючий простір. До її появи ніякого простору не існує, як не існує часу. У загальній теорії відносності простір і час пов'язані у єдину сутність, звану «простором-часом», і час починає свій відлік лише після того, як з'являється Всесвіт.

Щось подібне багато століть тому було описано Августином Блаженним. Він намагався зрозуміти, що робив Бог до того, як створив небеса та землю. Свої міркування над цією проблемою Августин виклав у чудовій книзі «Сповідь». Висновок, до якого він у результаті прийшов, полягає в тому, що Бог мав створити час разом із Всесвітом. До того не було часу, а значить, безглуздо питати, що було раніше. Це дуже схоже на відповідь, яку дає сучасна космологія.

Ви можете запитати: що змусило Всесвіт з'явитися з нічого? Хоч як це дивно, жодної причини не потрібно. Якщо взяти радіоактивний атом, він розпадеться, і квантова механіка передбачає можливість його розпаду за певний інтервал часу, скажімо, за хвилину. Але якщо запитати, чому атом розпався саме в даний конкретний момент, а не в інший, то відповідь полягатиме в тому, що не було жодної причини: цей процес є випадковим. Аналогічно не потрібна причина і для квантового створення Всесвіту.

Закони фізики, які описують квантове народження Всесвіту, - ті самі, що описують її подальшу еволюцію. З цього, мабуть, випливає, що закони існували в певному сенсі, перш ніж виник Всесвіт. Іншими словами, закони, схоже, не є описом Всесвіту, а мають якесь платонівське існування, крім самого Всесвіту. Ми поки що не знаємо, як це розуміти.

Олександр Віленкін – директор Інституту космології в Університеті Тафтса (Бостон, штат Массачусетс). Він закінчив Харківський університет 1971 року, 1976-го емігрував із СРСР, 1978-го став професором Університету Тафтса. Віленкін - один із провідних сучасних космологів, автор концепції вічної інфляції, що виникла як розвиток інфляційної космології Алана Гута, спільно з яким написав ряд наукових праць. Відома полеміка між Олександром Віленкіним і Стівеном Хокінгом щодо того, як саме трапилося квантове народження Всесвіту. Віленкін є прихильником антропного принципу, за яким існує безліч всесвітів і лише деякі з них придатні для життя розумних мешканців. Причому Віленкін вважає, що з антропного принципу можна отримати нетривіальні передбачення, що дозволяють підтвердити існування недоступних спостереженню всесвіту. Бурхливі дискусії викликала науково-популярна книга Олександра Віленкіна «Світ безлічі світів: у пошуках інших всесвітів», опублікована на англійською. Цього року вона виходить російською.

Допитливі уми вчених-ентузіастів б'ються над рішенням загадкових явищ, вигадують теорії, проводять дослідження та спостереження… Мабуть, однією з найцікавіших і перспективних тем є космос і все, що з ним пов'язано. І що далі заглядає людство до нього, то цікавіше знайти відповіді на все більша кількістьпитань.

Ми намагаємося вивчити Всесвіт настільки, наскільки це дозволяють сучасні технології. Але найбільш сучасні телескопимають певні межі, заглянути за які за допомогою технічних засобівпросто неможливо. Тоді людина підключає свою уяву і починає домислювати факти.

Де закінчується Всесвіт? При цьому це не філософський і не риторичне питання, а справжнісінький науковий. Відповісти на нього однозначно і точно, не маючи достатньої бази, не можна. Можна тільки, ґрунтуючись на вже доведених теоріях та фактах, робити певні висновки і фантазувати…

Походження Всесвіту, галактик, зірок і навіть нашої планети описано теорією Великого Вибуху. Ця подія трапилася близько 13,8 мільярдів років тому і є моментом народження Всесвіту у тому вигляді, в якому ми її собі уявляємо. При цьому не варто думати, що до цього Всесвіт був порожнечею. Навпаки, у міру того, як енергія простору зростала, наближаючись до вибуху, змінювалося й саме простір.

Як виглядає край Всесвіту?

Імовірна зона Великого Вибуху – сфера радіусом трохи більше 46 світлових років. Але ця межа дуже умовна і, звичайно, не є межею космосу. Але що за нею?

Дослідники вважають, що там знаходиться така сама ділянка Всесвіту, яку ми спостерігаємо. За винятком деталей, які можна назвати місцевими – розташування галактик та зірок, особливості систем.

Тому стає зрозуміло, що побачити горезвісний «край Всесвіту» неможливо, як не можна осягнути неосяжне.

> Структура Всесвіту

Вивчіть схему структури Всесвіту: масштаби простору, карта Всесвіту, скупчення, скупчення, групи галактик, галактики, зірки, Велика стінаСлоуна.

Ми живемо у нескінченному просторі, тому завжди цікаво дізнатися, як виглядають структура та масштаби Всесвіту. Глобальна вселенська структура є порожнечами і волокнами, які можна розбити на , скупчення, галактичні групи, а вже в кінці і самі . Якщо знову зменшувати масштаби, то розглянемо (Сонце – одна з них).

Якщо ви усвідомлюєте, як виглядає ця ієрархія, то краще зрозуміти, яку роль грає кожен названий елемент у структурі Всесвіту. Наприклад, якщо ми проникнемо ще далі, то зауважимо, що молекули поділяються на атоми, а ті на електрони, протони та нейтрони. Останні два також трансформуються у кварки.

Але це малі елементи. А що робити з величезними? Що являють собою скупчення, порожнечі і волокна? Рухатимемося від маленького до великого. Внизу можете подивитися, як виглядає карта Всесвіту в масштабі (тут добре проглядаються нитки, волокна та порожнечі простору).

Існують одиночні галактики, але більшість вважають за краще розташовуватися групами. Зазвичай це 50 галактик, які займають діаметром 6 мільйонів світлових років. Група Чумацького Шляхуналічує понад 40 галактик.

Скупчення - це області з 50-1000 галактиками, що досягають розмірів 2-10 мегапарсек (діаметр). Цікаво відзначити, що їхні швидкості неймовірно великі, а отже, мають долати гравітацію. Але вони все ж таки тримаються разом.

Обговорення темної матеріїз'являється на етапі розгляду саме галактичних скупчень. Вважають, що вона створює ту силу, яка не дозволяє галактикам розійтися в різні боки.

Іноді групи також об'єднуються, щоб сформувати скупчення. Це одні з найбільших структур Всесвіту. Найбільший представник – Велика Стіна Слоуна, що розтягнулася на 500 мільйонів світлових років завдовжки, 200 мільйонів світлових років завширшки та 15 мільйонів світлових років завтовшки.

Сучасні прилади ще недостатньо потужні, щоб збільшувати зображення. Зараз ми можемо розглянути два компоненти. Ниткоподібні структури – складаються із ізольованих галактик, груп, скупчень та надскоплень. А також порожнечі – гігантські порожні бульбашки. Подивіться цікаві відео, щоб дізнатися більше інформації про структуру Всесвіту та властивості її елементів.

Ієрархічне формування галактик у Всесвіті

Астрофізик Ольга Сільченко про властивості темної матерії, речовину в раннього Всесвітута реліктовому фоні:

Матерія та антиматерія у Всесвіті

ізік Валерій Рубаков про ранній Всесвіт, стабільність речовини та баріонний заряд: