Відомо що Всесвітутворилася внаслідок так званого вибуху. Але це не означає, що ми знаємо про неї. Почнемо з того, що вибух не був таким, що все почалося із щільної субстанції, яка має високу температуру, а потім остигнула. Більше того, досі не зрозуміло, чи є у Всесвіту центральна частина.
Логічно припустити, що якщо вона розширюється, то звідки те, отже, вона є. Розглянемо, як відбувалося випробування «Трініті». Після 16 мілісекунд від початку вибуху верхня частина вогняної кулі знаходиться на висоті, що дорівнює 200 м. Тобто, вибух йде в якійсь точці і розповзається.
При цьому швидше назовні потрапляє матеріал, що найбільш швидко рухається. А густина енергії далі від епіцентру вибуху знижується швидше. Після часу склад Всесвітузмінюється, формуються галактики, зірки. Потім вони зливаються із великими Галактиками. Тобто, ми думаємо, що чим далі ми заглядаємо, тим молодші там Всесвіт, що не так.
Як справи насправді
Насправді на будь-якій відстані Всесвітвиглядає рівнозначно. І на величезному видаленні об'єктів набагато більше, ніж меншому. При цьому вчені припускають, що якщо Всесвітсформувалася внаслідок вибуху, її центром має бути Чумацький Шлях. Але чи не надто це щедро з її боку, що ми знаходимося в її центрі? Якби початок Всесвітуполягало саме у вибуху, ми б пішли від її центру.
Таким чином, логічно припустити, що Всесвіт почався не з щільного та гарячого стану, і не з вибуху, а з розширення – а це дещо інше поняття. І воно зовсім не говорить на користь того, що відлік пішов із 1 точки. Це могла бути ціла область.
Більш того, великий вибухміг відбуватися відразу у кількох частинах. Сприйняти такий стан справ людині складно, але має під собою розумні підстави.
Взяти хоча б світло, вже ясно, що завдяки йому ми бачимо сильно віддалені частини галактик такими, якими вони були в минулому. Те, що бачимо ми, є особливим космічним тлом, його видно абсолютно з будь-якої частини Всесвіту.
При цьому центру у Всесвітіможе не бути. А те, звідки вона пішла, може бути й безкінечністю. А якщо є центр, він може розташовуватись там, де ми і припустити не можемо. Люди не мають достатньої інформації для того, щоб точно стверджувати, що вони мають рацію. Ми просто бачимо все зі свого людського погляду.
"Насправді, що вони малюють на кульці вони малюють на площині і, відповідно, у просторі аналогія має бути іншою."
Коли кулька дуже велика, відрізнити його від площини дуже важко. Раніше люди були, наприклад, упевнені, що Земля пласка.
"Геометричний центр існує [...] не знають, де шукати[...]"
А Ви підкажете їм. Якби вони знали, якого розміру пальці, це б допомогло.Відповісти
Ось що пише Стівен Вайнберг, лауреат нобелівської з фізики:
"Спочатку був вибух. Не такий вибух, який знайомий нам на Землі і який починається з певного центру і потім поширюється, захоплюючи все більше і більше простору, а вибух, який стався одночасно скрізь, заповнивши з самого початку весь простір", причому кожна Частина матерії прямувала геть від будь-якої іншої частинки.У цьому контексті «ввесь простір» може означати або весь простір нескінченного Всесвіту, або весь простір кінцевого Всесвіту, який замкнутий на себе, як поверхня сфери."Отже, відповідь є: центру не було, тим більше геометричного, тому що не було простору як такого. Такий собі безсчолковий BigBang.
Та й взагалі ці словесні описи за допомогою аналогій дано для нефахівців і вони не претендують на точність і тим більше стійкість до критики. Тому щоб зрозуміти суть повністю потрібно дивитися формули, що описують процес, попередньо піднявши рівень знань матану до відповідного.
Відповісти
Ох! Яка гарна лукавство! "Змучені наукою" люди зуміли ввести в оману людство цією казкою про повітряну кульку. Насправді, що вони малюють на кульці, вони малюють на площині і, відповідно, у просторі аналогія має бути іншою. Геометричний центр існує - простір, де Господь "клацнув пальцями". Чому це не афішують – ось питання! Я бачу дві відповіді - або, елементарно, не знають, де шукати, або заборонено...
Відповісти
Аналогія з кулькою, що надувається, не вірна і приводить людей в ще більший ступор.
Я дотримуюсь наступної аналогії.
Допустимо ми живемо в звичайнісінькому для нас, евклідовому, тривимірному просторі. І нічого незвичайного у ньому не відбувається, крім одного. Всі лінійки, і взагалі всі прилади для вимірювання відстані зменшуються на деяку відстань на рік, наприклад, на один міліметр на метр довжини, і у нас немає такого способу, щоб зупинити цей процес. Ми просто зауважуємо, що відстані між предметами збільшуються щодо вимірювальних приладів. Тобто, якщо ви будь-де намалюєте крапку, потім відкладете від неї відстань рівну 5 метрових лінійок, і поставте ще одну точку. То через десять років відстань між точками становитиме 5 метрових лінійок і приблизно 50 міліметрів. Так як лінійки стали менше, і нам потрібно більше лінійок для того щоб виміряти відстань. І де б ви не ставили такі точки, то скрізь відбувається те саме, відстань між ними збільшується. Тобто у нас вийшло, що всесвіт розширюється. Але, дозвольте, де центр цього розширення? А нема його! Він і не потрібний для представлення цієї аналогії. Центром є спостерігач, який бачить, як від нього віддаляються всі предмети. І всі спостерігачі будуть думати, що вони і є центром розширення, але центр, це точка, а точка не може бути розміром зі весь всесвіт, - такого бути не може. Таким чином виходить, що центр розширення всесвіту скрізь, і це є фундаментальна властивість всесвіту - «Вона розширюється».
Насправді, лінійки не зменшуються, а розширюється простір, тобто. відстані між об'єктами збільшуються. У реальному Всесвіті швидкість зменшення набагато мала. Але якби лінійка була розміром в один мегапарсек, то швидкість її зменшення щодо простору дорівнювала б 74 км/с. Ну, а метрова лінійка з нашої аналогії зменшиться на міліметр не за один рік, а за 14 мільйонів років. Виявив це Едвін Хаббл, він визначив, що все, що знаходиться від спостерігача на відстані один мегапарсек, віддаляється від нього зі швидкістю 74,2 ± 3,6 км/с, і ця величина називається "Постійна Хаббла". Тобто, якщо в наш час взяти дві точки в просторі, відстань між якими дорівнює один метр, то через 14 мільйонів років вони (точки) віддаляться один від одного, на один міліметр, і відстань між ними буде 1001 міліметр.
Але давайте спробуємо уявити, що було 14 мільйонів років тому, вийде, що відстань між цими точками була 999 міліметрів. Ну, а 28 мільйонів років тому – 998 міліметрів. Якщо ми продовжимо рахунок, то виявимо, що 14 мільярдів років тому (тисячу разів по 14 мільйонів років) відстань між нашими точками була нуль міліметрів. При цьому неважливо, які точки, у нашому часі, ми візьмемо, на відстані один метр, або один мегапарсек, відстань між будь-якими точками 14 мільярдів років тому, дорівнювала нулю. Тобто в історії Всесвіту є одна знаменна дата, коли всі відстані дорівнювали нулю, і речовина, начебто була стиснута в крапку.
Виходить, що 14 мільярдів років тому, щось сталося, і після цього всі точки почали віддалятися один від одного, простір почав розширюватися. Так як у повсякденному житті ми бачимо різного роду вибухи, салют наприклад, то вчені назвали те, що трапилося 14 мільярдів років тому, не просто вибухом, а Великим Вибухом, Всесвіт розширюватися почала. Але, як ми вже зрозуміли, з вибухом нічого спільного не має.
P.S. Одне міліметровий приріст на метр довжини, приблизно, 14 мільйонів років, це просто приведення постійної Хаббла, до звичайних понять. При розрахунках я трохи спрощував і округляв. В даний момент, вік всесвіту оцінюється як 13,75 ± 0,11 млрд років, тобто моя груба оцінка в 14 мільярдів років, не така вже й груба.
Дякую за увагу. Радий вислухати Ваші питання.
Відповісти
Питання просте і може бути не дуже розумне: чи позначається розширення простору на відстані між "близькими" об'єктами: планетами в зіркових системах, наприклад, чи зірками в межах галактики?
Відповісти
У сучасну епоху, ця модель діє тільки у великому масштабі, приблизно масштабі надскупчень галактик і більше. У менших масштабах матерія зібрана разом у згустки під впливом гравітаційного тяжіння, і згустки індивідуально не розширюються, хоча вони продовжують відступати друг від друга.
Відповісти
Так, зрозуміло, дякую. Тобто. можна вважати, що будь-яка "структура", всередині якої діють гравітаційні сили - не схильна до розширення внаслідок розширення простору і всі зміни відбуваються тільки за рахунок гравітаційних сил? А чому саме так відбувається? Чи впливає саме гравітація на те, що такі об'єкти залишаються "стабільними" в просторі, що розширюється?
Відповісти
Тут трохи подвійно. Розширення простору, було виявлено на неймовірно великих відстанях, на коротких відстанях, ці ефекти невизначені. Тобто. не можна (може і можна, але не вигадали як) поставити експеримент, щоб виявити розширення простору всередині лабораторії. Тому вчені йдуть від зворотного і вигадують математичні моделі того, як розширюється всесвіт. І після цього, дивляться, вписується модель в експериментальні дані чи ні. Але як тільки хтось поставить експеримент, який не вписується в існуючу модель, то поточна модель модифікується таким чином, щоб відповідати експерименту. Це теж саме, як ми в дитинстві підганяли вирішення якогось математичного завдання, під правильну відповідь. Але на відміну від школи, де правильна відповідь була завжди одна і 100% точна. У реальному житті вчені не так, сьогодні він один, але з 95% точністю, завтра трохи інший, але точніший. Прикол у тому, що вчені, під час припасування моделі під експеримент, роблять так само як і діти в школі, коли відповідь не сходяться, вони починають вигадувати всякі цікаві конструкції, за допомогою яких рішення починає описувати експеримент. Так, наприклад, "вигадали" чорну матерію, чорну енергію. Але, якщо недбайливий школяр, підганяє завдання під відповідь через лінощі. То вчені це роблять для того, щоб ну хоч якось пояснити те, що відбувається. Це насправді непогано, всі "вигадки" вчених, зазвичай потім відкривають експериментально. Приклади: планета Нептун, Плутон, електрон, нейтрино, спина у елементарних частинок.
То була прилюддя, тепер відповіді на запитання.
1) тобто. можна вважати, що будь-яка "структура", всередині якої діють гравітаційні сили - не схильна до розширення внаслідок ДІЇ ГРАВІТАЦІЙНИХ СИЛ?
Наскільки я зрозумів поточну модель, так.
2) Чи впливає гравітація на це?
Зважаючи на все так.3) А чому саме так відбувається?
Це фундаментальне питання. І на нього немає відповіді. Але можна сказати, що це відбувається так, тому що наслідки тієї моделі, яку вигадали вчені, говорять про це.PS. Вибачаюсь за багатобуків, але на фундаментальні питання, напевно, так і відповідають:-). Сподіваюся, що Вам трохи стало зрозуміло.
Відповісти
Так, все зрозуміло, дякую за таке докладне пояснення. Як Ви розумієте, особливо поставити подібні "дитячі" питання нема кому. Вам не потрібно "виправдовувати" науку в її "підганяльній" стратегії пізнання Світу, мені здається це єдино можливий шлях пізнання дійсності - будувати моделі на основі спостережень і уточнювати або змінювати їх у міру надходження нових спостережень. :)
А що стосується мого питання, то він був викликаний тим, що при спробі представити простір, що розширюється, виникає інтуїтивно-помилкова ідея про те, що раз розширюється сам простір, то розширюється і все, що в ньому знаходиться. Але якщо це не так, і матеріальні об'єкти у вигляді "нероздільних шматків матерії" або навіть значно більші структури при цьому не розширюються (або немає можливості зафіксувати подібне розширення), то це якраз і породжує ці питання... виходить, що простір, розширюючись, "виповзає з-під" об'єктів, що знаходяться в ньому... або ж я роблю в своїх міркуваннях якісь фундаментальні помилки в силі недостатньої освіченості в цій галузі:)
Ще раз дякую за роз'яснення:))
Відповісти
-
Вибачте, якщо це оффтопік. Але з приводу фундаментальних помилок, чи я не знаю як це назвати. Приклад – вчені кілька десятиліть шукають бозон Хіггса. Побудували Теватрон - мало, вирішили великий адронний колайдер збудувати, і спеціалізувати його для пошуку бозона Хіггса. Але за 2 роки роботи ще нічого не знайшли. Прикол у тому, що так звана Стандартна Модель - теоретична конструкція у фізиці елементарних частинок, що описує електромагнітну, слабку і сильну взаємодію всіх елементарних частинок, але не включає гравітацію. Так ось, з нею узгоджуються практично всі досліди, на рівні елементарних частинок. Але з неї (СМ) випливає існування бозона Хіггса, якого ніяк не можуть знайти. Чи погано шукають, чи модель невірна, ось така дилема.
Але, відсутність - теж результат, і зараз паралельно розробляється без хіггсової моделі світу.Це про помилки. Вони теж вчать нас чомусь.
Відповісти
-
ну так, добре і добре відоме пояснення. Але в парі місць воно не краще (або навіть гірше) кулькового прикладу:
- теж є "ось тільки все навпаки" (не лінійка стискається, насправді)
- жодних підступів до того, чому був БУМ, а тепер плавно
- ніяких підступів до того, чому не просто "все було в нулі відстані", а ще й не було ніяких протонів - а потім БАЦ і з'явилися.
Відповісти
Якщо брати за основу теорію великого вибуху то вся ця кулька колись була точною, і якщо рух у межі "кульки"-простору був однаковий на всі боки то геометричний центр всесвіту і є та точка, звідки почалося розширення. І це центр обчислюється елементарно.
Потрібно дані червоні зсуви галактик з двох точок у просторі. І чим далі ці точки будуть віддалені одна від одної, тим точніше буде розрахований центр.
Відповісти
Тут на сайті є стаття О.Левіна, "Всемогутня інфляція", яка пояснює чому несподівана подія Великого Вибуху. Існує горизонт спостереження Всесвіту, який не дозволяє спостерігати весь Всесвіт повністю, а тому невідомі просторово часові параметри події під назвою Великий Вибух.
Відповісти
Відповідь на таке зовсім не дитяче запитання поставила мене в глухий кут.
Припустимо, є три галактики A, B і C, що лежать на одній прямій і при цьому розлітаються одна від одної. Чи не випливає з цього, що пара з цих галактик рухається в одному напрямку, хай і з різними швидкостями?
Чи має точка на цій прямій, з якої галактики почали рух?
Чи Евклідова геометрія тут не працює?
Вибачте, якщо питання вийшло зовсім дурним.
Відповісти
Якщо на кулі шукати центр на поверхні, то його там немає, а якщо провести кілька перпендикулярів до цієї поверхні, то вони перетнуться в центрі кулі. Він є. Наш всесвіт чотиривимірний і якщо шукати центр у трьох вимірах то його немає. Проведемо перпендикуляри у четвертому вимірі та отримаємо центр нашого всесвіту на відстані 13.7 мільярдів років тому. Четвертий вимір цей час. Ми істоти, які в четвертому вимірі рухаємося тільки в один бік (Ми тривимірні істоти). Тому можемо спостерігати розширення всесвіту. А розум допомагає нам подивитись назад і далеко вперед. А центр Всесвіту знаходиться на відстані 13,7 мільярда років тому.
KOP.
Відповісти
Запропонована аналогія з кулькою не виходить.
Поверхня кулька 2-мірна, і щоб не було центру, вона повинна бути вигнута в 3-му вимірі.
Наш світ 3-х мірний, і щоб не було центру, він має бути вигнутий у 4-му вимірі. А згідно з останніми даними, він плоский, із високою точністю.
Відповісти
Кас: Де знаходиться центр Всесвіту?
"Елементарно, Ватсон!"
Сенс не в тому, щоб визначити центр, а в тому, що, перебуваючи у Всесвіті, неможливо вказати в якій частині його ти перебуваєш. Це основа Загальної Теорії Відносності, перевірена та доведена багаторазово. Кінцевий або Нескінченний Всесвіт "зсередини" виглядають однаково. Якщо уявити Всесвіт як кінцевий, то чим ближче "до краю", тим раніше в часі від її початку. Простір-час - це єдина фізична сутність. Не можна переміщатися у просторі, не переміщаючись у часі.
Відповісти
У центрі кульки є точка, щодо якої і розширюється (кожна точка кульки при надуванні має рівну по модулю швидкість щодо цієї точки). Значить, і у Всесвіті існує така точка, хіба не так?
Відповісти
Не забуваймо, що Великий Вибух лише одна з теорій, поки не суперечить недотриманням. Зовсім не здивуюся, якщо років через 300 наука відмовиться від цієї теорії. Тому не зовсім коректно писати "Насправді у розширення Всесвіту центру не повинно бути..." Особливо для дітей.
Правильніше було б сказати що "як вважає сучасна наука у розширення Всесвіту центру не повинно бути...". Думаю це важливо, для заохочення допитливості, і уникнення того, що сучасне природознавство діти завчатимуть як серію догм.
Відповісти
Занадто багато невідомо... Скільки там становить темна енергія та матерія і що це взагалі? ... На прикладі надуваючої кульки "всесвіту": може всередині цієї кульки, є інший... "темний" центр всесвіту, який також надувається, але знаходиться в іншій метриці і присутній поруч із кожною галактикою, а помічаємо ми її за невідповідністю гравітацій ... чорт його знає, може через цей темний центр можна потрапити в будь-яку точку всесвіту.
Відповісти
Пане Вібе, а ви шельмуєте, коли уявляєте наш Всесвіт у вигляді двовимірної поверхні гумової кульки! А ви візьміть і помістіть усередину цієї кульки такі ж галактики і зірки та інші чорні та білі дірки і тоді, продовжуючи надувати кульку і нас, скажіть нам, що у кульки немає центру! І ось так у вас скрізь і всюди: суцільне обдурювання і суцільна метафізика! Невже не розумієте, що так ви точно знищите фізичну науку і що давно настав час зняти шляхи з ніг нашої жвавої конячки на ім'я Наука-фізика і відпустить її на вільні хліби - на світові простори! Не ви її породитель не вам і керувати нею та умами мислячих людей!
Спробую дати пояснення в міру своїх скромних можливостей. Насамперед треба зазначити, що до Великого Вибуху (БВ) не існувало того простору, центр якого ми шукаємо, оскільки цей простір виник саме завдяки БВ. Це означає, що не було такого місця у просторі, в якому стався БВ, і який можна було б вважати центром.
Крім того, в процесі вибуху простір розширювався (і продовжує це робити) так, що щільність розподілу енергії та матерії у всьому просторі залишалася в середньому однаковою. Інакше кажучи, не було розльоту продуктів вибуху, характерного для звичайного вибуху. При звичайному вибуху траєкторія осколків показує, де знаходиться центр, але у разі БВ простір вибухав разом із вмістом, і ніякого розльоту осколків не було.
Ви можете заперечити, що і в цьому випадку можна знайти центр, якщо уявити Всесвіт у вигляді кульки. При цьому центром буде точка, рівновіддалена від меж кульки. Але і тут "сюрприз": Всесвіт хоч і кінцевий (у речовини, енергії та обсяг простору - величини ненескінченні), але при цьому безмежна. Тобто меж, від яких можна було б відміряти відстань, просто нема. У певному сенсі центром можна вважати будь-яку точку Всесвіту. Будь-хто з нас може назвати, наприклад, себе центром Всесвіту і матиме рацію. "Як же таке можливе?!", - Вигукне інший читач. А річ тут ось у чому.
Давайте знову представимо Всесвіт як "кульку", і себе всередині цієї кульки. Допустимо ми летимо по прямій у пошуках краю Всесвіту. Підлетівши до того місця, де має бути край, ми нічого особливого не побачимо - буде все так само, як і скрізь: зірки, галактики та інше. Просто виявиться, що вилетівши за межі "кульки" ми відразу влетіли в нього з протилежного боку. Продовживши прямолінійний рух, ми повернемось у те саме місце, звідки почали рух. І це не залежить від спрямування.
Із цього можна вивести цікаве слідство. Уявіть, що ми маємо такий зір, який здатний "тонкою голкою" пронизувати прірву на будь-які відстані. І ось ми стоїмо, дивимося в небо, і раптом ми помічаємо, що куди б ми не подивилися, бачимо... себе! Так-так, кинувши погляд у будь-якому напрямку, ми виявляємо, що дивимося собі в потилицю. І ця "інша людина" - не копія, не інший екземпляр, а це ми і є в єдиному екземплярі.
Сподіваюся, чи не сильно "завантажив"? Чи достатньо популярно?
Відповісти
"Завантажив" не сильно крім цього: "До БВ не існувало простору" і "воно виникло завдяки БВ".
На мою скромну думку (не обов'язково правильному) всі проблеми фізики, що викликають "дитячі" питання, на які вона не може адекватно відповісти, пов'язані з тим, що фізику загнали в математичну глухий кут, коли при поясненні "дитячих" питань розкривають не сутність явищ, а роблять посилання на формули та складові їх члени. Але сутність цих членів абсолютно не визначена. Наприклад, розкрийте суть фундаментального поняття ЕНЕРГІЯ.
Відомі її форми: матерія та випромінювання, відомі види її прояву: квантові поля різної природи (речові, поля взаємодії та ін), існує фундаментальний закон збереження енергії (всупереч теорії БВ). Але що це за субстанція під назвою Енергія, не розкривається. І не можна сказати, що це порожній термін, оскільки маса і весь матеріальний світ є згустками енергії (Е = mс2, звідси m - особлива форма енергії).
З великою ймовірністю можна припустити, що Енергія є основою Світобудови. За відсутності зовнішніх імпульсів енергія нейтральна і має однорідну щільність. Зовнішні імпульси викликають її обурення у вигляді хвиль різного типу (електромагнітних, гравітаційних та ін.) та формування різномаштабних "згустків", що володіють масою (електронів, нейтронів, протонів, кварків та інших речових частинок) і, зрештою, матеріальної структури нашого Всесвіту . У цих міркуваннях неясна природа та походження імпульсів, що виводять Енергію зі стану спокою та рівноваги. Можна припустити, що вони виникали неодноразово у різних ділянках простору.
Тепер про простір та проблему його нескінченності. Людина уявила себе "пупом Всесвіту", хоча за своїми параметрами він ніяк не відповідає її розмірам, але намагається вивчити її своєю метрикою. Звідси й нерозуміння його нескінченності. З поліпшенням методів та інструментарію досліджень людство все далі відсуватиме "кордони" Всесвіту, переконуючись у його нескінченності.
Дякую всім, хто дочитав цей пост до кінця, і тим, хто щось з нього зрозумів.
Відповісти
За досить добре перевіреною теорією Ейнштейна, в якій би точці Всесвіту ми не знаходилися, вона виглядає однаково. Кожна точка відрізняється лише у тому, скільки часу у ній минуло від початку розширення. Тому центр є "найстарішим" місцем, але визначити його неможливо.
Але, згадавши принцип: "ніколи не говори "ніколи", подумав, якщо не центр, то напрямок на "центр розширення", можливо буде вказати при порівнянні карт анізотропії реліктових випромінювань електромагнітного, нейтринного та гравітаційного. Якщо останні два колись вимірять.
Відповісти
Центр у Всесвіті можливий, лише його важко виявити. Уявіть, весь наш Всесвіт більше видимої нами її частини в мільярди разів. І ось ця частина, розширюючись разом з усім Всесвітом, відлітає від її центру з надсвітловою швидкістю.
Як це можна побачити? Якщо енергетична щільність всесвітнього середовища - ефіру/вакууму - майже однакова, що всередині нашої частини Всесвіту, що за її межами (за сферою Хаббла). Якийсь помітної анізотропії за температурою реліктового випромінювання не викликає. Наявність центру і краю нашого Всесвіту можна лише припускати в рамках версії множинності всесвіту, що розширюється. І перевіряти це припущення треба непрямим шляхом – щодо виявлення наслідків такого варіанта мультиверсу у минулих чи майбутніх експериментах.
Відповісти
Написати коментар
Наш Всесвіт почався з Великого Вибуху, але це не означає, що ми правильно його собі намалювали. Більшість із нас уявляють це як справжній вибух: коли все починається з гарячого та щільного, а потім остигає та охолоджується, поки окремі фрагменти розлітаються все далі і далі. Але це взагалі не відповідає дійсності. Тому й народжується питання: а чи має Всесвіт центр? Чи космічне фонове випромінювання однаково віддалено від нас, куди не подивися? Адже якщо Всесвіт розширюється, чи має це розширення було з чогось починатися?
Давайте на мить замислимося про фізику вибуху і яким був би наш Всесвіт, якби з нього почалося.
Перші етапи вибуху під час ядерного випробування «Трініті» через 16 мілісекунд після вибуху. Вершина вогняної кулі на висоті 200 метрів. 16 липня 1945 року
Вибух починається у точці та швидко розширюється назовні. Найшвидше рухомий матеріал виходить назовні найшвидше, а значить і поширюється найшвидше. Що далі ви від центру вибуху, то менше матеріалу вас наздожене. Щільність енергії знижується в міру перебігу часу, але далі від вибуху вона падає швидше, тому що на околицях енергетичний матеріал більш розріджений. Незалежно від того, де ви знаходитесь, ви завжди будете в змозі – якщо вас не знищить – реконструюватиме центр вибуху.
Великомасштабна структура Всесвіту змінюється з часом, оскільки крихітні дефекти зростають і утворюють перші зірки та галактики, а потім зливаються з утворенням великих, сучасних галактик, які ми бачимо сьогодні. Чим далі ви дивитеся, тим молодший Всесвіт.
Але це не той Всесвіт, який ми бачимо. Всесвіт виглядає однаково на великих і малих відстанях: ті ж щільності, ті ж енергії, ті ж галактики і т.п. меншими швидкостями; вони здаються молодшими. І на великому видаленні об'єктів стає не менше, а більше. І якщо ми подивимося на те, як рухається все у Всесвіті, ми побачимо, що, незважаючи на те, що ми бачимо на десятки мільярдів світлових років, ми реконструювали центр прямо там, де знаходимося.
Надскупчення Ланіакея, на якому положення Чумацького Шляху відзначено червоним, становить лише одну мільярдну частку обсягу Всесвіту, що спостерігається. Якби Всесвіт почався з вибуху, Чумацький Шлях був би точно в центрі.
Чи означає це, що ми з усіх трильйонів галактик у Всесвіті опинилися в центрі Великого Вибуху? І що початковий «вибух» був налаштований саме таким чином – з нерегулярними, неоднорідними щільностями енергії, «точками відліку» та загадковим свіченням у 2,7 К – щоб ми опинилися у його центрі? Як щедро було б з боку Всесвіту налаштувати себе таким чином, щоб ми опинилися у цій неймовірно нереалістичній точці на старті.
Під час вибуху в космосі зовнішній матеріал буде видалятися найшвидше, а значить, саме він найшвидше демонструватиме інші властивості, віддаляючись від центру, оскільки швидше втрачатиме енергію і щільність.
Але загальна теорія відносності підказує нам, що це вибух, а розширення. Всесвіт почався з гарячого, щільного стану і розширювався саме його тканина. Існує помилка, що це мало починатися з однієї точки, але ні. Ціла область мала такі властивості - заповнена речовиною, енергією тощо - і потім у дію вступала просто вселенська гравітація.
Ці властивості були однаковими скрізь і всюди - щільність, температура, число галактик і т. п. Але якби ми могли це побачити, ми виявили б свідчення Всесвіту, що розвивається. Оскільки Великий Вибух відбувався одразу і скрізь певний час тому в якійсь області простору, а ця область – все, що ми можемо бачити, якщо дивимося з нашої точки зору – ми бачимо область простору, яка не надто відрізняється від нашої власної позиції у минулому. Це складно зрозуміти, але ви постарайтеся.
Дивитись назад на великі космічні відстані – як дивитися назад у часі. Пройшло 13,8 мільярда років із Великого Вибуху там, де ми зараз є, але Великий Вибух також відбувався і в інших місцях. Світло, що подорожує у часі від галактик, означає, що ми бачимо віддалені регіони, якими вони були в минулому.
Галактики, світло яких добиралося до нас мільярд років, видно для нас такими, якими вони були мільярд років тому; галактики, які виявляються нам через десять мільярдів років, виглядають такими, якими вони були саме такий час тому. 13,8 мільярда років тому Всесвіт був повний випромінювання, а не речовини, і коли вперше сформувалися нейтральні атоми, це випромінювання нікуди не поділося, охололо і пройшло через червоне усунення через розширення Всесвіту. Те, що ми бачимо як космічний мікрохвильовий фон, не тільки післясвітлення Великого Вибуху, але його видно з будь-якої точки Всесвіту.
Всесвіт не обов'язково матиме центр. Те, що ми називаємо «областю» простору, в якому стався Великий Вибух, може бути й нескінченністю. Якщо центр і є, він може бути буквально будь-де, і ми про це не знали б, тому що спостерігаємо недостатньо Всесвіту, щоб отримати повну інформацію. Нам треба було б побачити край, фундаментальну анізотропію (коли різні напрямки виглядають по-різному) у температурах і числах галактик, а наш Всесвіт на найбільших масштабах здається однаковим скрізь та у всіх напрямках.
Не існує місця, з якого Всесвіт почав розширюватися, є час, коли Всесвіт почав розширюватися. Саме це і являв собою Великий Вибух: стан, в який перейшов весь Всесвіт, що спостерігається, у певний момент. Саме тому вдивлятися у всіх напрямках означає дивитися назад у часі. Саме тому у всіх напрямках Всесвіт однорідний. Саме тому нашу історію космічної еволюції можна простежити настільки, як наші обсерваторії можуть бачити.
Можливо, Всесвіт має кінцеву форму та розмір, але якщо це й так, то ця інформація нам недоступна. Частина спостережуваного нами Всесвіту кінцева, і ця інформація в ній не міститься. Якщо ви уявляєте собі Всесвіт як повітряну кулю, буханець хліба або щось за аналогією, не забувайте, що ми можемо отримати доступ лише до крихітної частини цього Всесвіту. Все, що ми бачимо, – це її невелика частина. І будь вона кінцевою чи нескінченною, вона не перестає розширюватись і розущільнюватись.
Всесвіт не розширюється у чомусь; вона просто стає менш щільною.
- Переклад
Всесвіт виглядає приблизно однаково в усіх напрямках, але віддалені галактики виглядають більш молодими і менш еволюціонували, ніж ті, що знаходяться ближче
Ми знаємо, що наш Всесвіт почався з Великого Вибуху, але це не означає, що ми всі правильно його собі уявляємо. Більшість людей уявляє собі його, як вибух: коли все почалося з гарячого і щільного стану, а потім розширювалося в сторони і остигало, тоді як різні фрагменти-уламки віддалялися один від одного. Але, якою б не була ця картина привабливою, вона неправильна. Наш читач ставить пов'язане з цим питання?
Цікаво, як виходить, що у всесвіті немає центру і реліктове випромінювання віддалено в будь-який бік на рівну від нас відстань. Мені здається, що якщо всесвіт розширюється, то завжди можна знайти місце, звідки він почав розширюватися.
Давайте для початку подумаємо про фізику вибуху, і про те, яким би був наш Всесвіт, якби він почався з вибуху.
Перші стадії вибуху під час ядерного випробування Трініті, 16 мілісекунд після детонації. Верхня частина вибуху досягла 200 м-коду.
Вибух починається у певній точці і швидко розширюється на всі боки. Уламки, що найшвидше рухаються, рухаються назовні швидше за інших. Чим далі ви перебуваєте від центру вибуху, тим менше матеріалу долетить до вас. Щільність енергії з часом повсюдно зменшується, але далі від центру вибуху вона зменшується швидше, оскільки на околицях вибуху більш розсіяний матеріал. Не має значення, де ви знаходитесь – якщо вибух вас не знищив, ви завжди зможете реконструювати центр вибуху.
Великомасштабна структура Всесвіту змінюється згодом, невеликі недосконалості виростають і формують перші зірки і галактики, потім зливаються разом, формуючи великі, сучасні галактики, які нам сьогодні видно. Заглядаючи на далекі дистанції, ми бачимо молодший Всесвіт, такий, яким був наш місцевий регіон у минулому.
Але ми спостерігаємо не такий Всесвіт. Вона однаково виглядає на далеких і ближніх відстанях: та сама щільність, та ж енергія, та ж кількість галактик. Віддалені об'єкти, що рухаються від нас з більшою швидкістю, не виглядають схожими за віком з тими, що розташовані ближче до нас і рухаються повільніше; вони виглядають молодшими. На далеких відстанях об'єктів не меншає, їх стає більше. А якщо поглянути на схему руху у Всесвіті, ми побачимо, що незважаючи на те, що ми можемо зазирнути на десятки мільярдів світлових років, центр незмінно опиняється поряд із нами.
Надскупчення Ланіакея, розташування Чумацького Шляху в якому показано червоним, являє собою лише одну мільярдну об'єму Всесвіту, що спостерігається. Якщо Всесвіт почався внаслідок вибуху, то Чумацький Шлях мав бути поруч із центром
Чи це означає, що ми, з трильйонів галактик Всесвіту, випадково опинилися в центрі Великого Вибуху? І що початковий вибух був підлаштований саме таким чином, і були враховані нерегулярні, негомогенні щільності, енергії та загадкове свічення температурою 2,7 К? Яким дріб'язковим був би Всесвіт, якби він був підлаштований таким нереалістичним чином із самого початку.
Вибух у космосі змусив би зовнішні шари матеріалу рухатися назовні швидше за інших, що означає, що вони ставали б менш щільними, втрачали б енергію швидше за інших і демонстрували різні властивості при віддаленні від центру. Також вибуху треба було б розширюватися кудись, а не розтягувати сам простір. Наш Всесвіт такому опису не відповідає.
Натомість, Загальна теорія відносності передбачає не вибух, а розширення. Всесвіт, що почався з гарячого, щільного стану, у якого розширюється сама її тканина. Існує хибна думка, що цей процес починався з однієї точки – це не так! Існував регіон космосу з такими властивостями, наповнений матерією, енергією тощо, а потім Всесвіт почав свою еволюцію під впливом законів гравітації.
У неї схожі властивості, включаючи щільність, температуру, кількість галактик, і т.п. Якщо ми виглянемо назовні, то знайдемо свідчення Всесвіту, що еволюціонує. Оскільки Великий вибух трапився всюди одночасно кінцевий час тому на цілій ділянці космосу, і ми можемо спостерігати тільки цю ділянку, то коли ми дивимося з нашої точки спостереження, ми бачимо ділянку простору, яка не дуже відрізняється від нашого місця розташування в минулому.
Заглядати на космічні дистанції – отже, заглядати у минуле. Ми живемо через 13,8 млрд років після Великого вибуху, але Великий вибух трапився і в усіх інших доступних для спостереження місцях. Час поширення світла до інших галактик означає, що ми бачимо ці віддалені регіони такими, якими вони були в минулому.
Галактики, світла яких знадобився мільярд років на те, щоб дійти до нас, виглядають такими, якими вони були мільярдом лід тому! 13,8 млрд років тому у Всесвіті переважало випромінювання, а не матерія, і коли у Всесвіті вперше сформувалися нейтральні атоми, це випромінювання залишилося, а потім охолонуло і зазнало червоного зміщення через розширення Всесвіту. Те, що ми спостерігаємо як реліктове випромінювання – це не тільки залишкове свічення від Великого вибуху, але це випромінювання можна побачити з будь-якого місця Всесвіту.
Лише кілька сотень мікрокельвінів – кілька частин у 100000 – відокремлюють найгарячіші ділянки від найхолодніших на схемі реліктового випромінювання.
У Всесвіті не обов'язково є центр; те, що ми називаємо «дільницею» простору, в якому стався Великий вибух, може бути нескінченного розміру. Якщо центр є, він буквально може бути скрізь, і ми про це не дізналися б; частини Всесвіту, що спостерігається нами, недостатньо для того, щоб це дізнатися. Нам треба було б побачити край, фундаментальну анізотропію (де різні напрямки відрізняються один від одного) за температурами та кількістю галактик, і наш Всесвіт, на найбільших масштабах, насправді виглядає однаково скрізь і у всіх напрямках.
Логарифмічне зображення Всесвіту, що спостерігається, у виставі художника
Не існує місця, з якого Всесвіт почав розширюватися через Великий вибух; існує час, з якого Всесвіт почав розширюватися. Саме це і є Великий Вибух - умова, що впливає на весь Всесвіт, що спостерігається в певний момент. Тому дивитися на далекі відстані у всіх напрямках – отже, дивитися у минуле. Тому у всіх напрямків приблизно однакові властивості. І тому нашу історію космічної еволюції можна відстежити тому, як далеко можуть зазирнути наші спостереження.
Галактики, схожі на Чумацький Шлях, та їхнє минуле
Можливо, у Всесвіті кінцевий розмір та форма, але якщо так – ця інформація нам недоступна. Частина доступна нам для спостережень Всесвіту є кінцевою, і та інформація всередині цієї частини не міститься. Якщо ви будете представляти Всесвіт у формі кульки, батона або іншої аналогії, що вам сподобалася, пам'ятайте, що у вас є доступ тільки до крихітної частини цього Всесвіту. Те, що ми спостерігаємо, – це нижня межа того, що там є. Вона може бути кінцевою, може бути нескінченною, ми впевнені тільки в тому, що вона розширюється, у неї зменшується щільність, і що далі ми дивимося, то глибше в минуле можемо зазирнути. Як сказала астрофізик Кеті Мек:
Всесвіт розширюється так, як розширюється ваша свідомість. Адже воно не розширюється кудись; ви просто стаєте менш тупим [ dense (англ.) - "щільний", а також "тупий" / прим. перев.]
Слово «Всесвіт» відоме всім із раннього дитинства. Саме його ми згадуємо, коли піднімаємо голову і, затамувавши подих, дивимось у безкрайнє небо, наповнене вогниками зірок. Ми запитуємо себе: «Наскільки нескінченний наш Всесвіт? Чи має вона конкретні просторові кордони, нарешті, чи можна знайти те місце, в якому знаходиться центр Всесвіту?»
Що таке Всесвіт
Під цим терміном прийнято розуміти всю різноманітність зірок, яку можна побачити не лише неозброєним оком, а й за допомогою таких, як телескоп. До її складу входить безліч галактик. Оскільки ми не можемо поки що бачити Всесвіт повністю, то і його межі недоступні для наших очей. Цілком може виявитися, що вона зовсім нескінченна. Також неможливо визначити, напевно, її форму. Найчастіше її представляють у формі диска, але вона цілком може виявитися і кулястою, і овальною. І не менше суперечок виникає довкола питання про те, де знаходиться центр Всесвіту.
Де розташований центр Всесвіту
Існують різні теорії пояснення цього поняття. Так, можна згадати Ейнштейна: згідно з нею центром Всесвіту може вважатися будь-яка точка, щодо якої вимірюються. За роки існування людства погляд на цю проблему зазнав серйозних змін. Колись вважалося, що саме Земля – центр Всесвіту та всього світобудови. На думку стародавніх, вона мала мати плоску форму і спиратися на чотирьох слонів, які, своєю чергою, стоять черепаху. Пізніше було прийнято геліоцентричну модель, відповідно до якої центр Всесвіту знаходився на Сонці. І тільки тоді, коли вчені усвідомили, що Сонце є лише однією з небесних зірок, причому не найбільшої, уявлення про центр Всесвіту дійшли того виду, який ми маємо сьогодні.
Так звана «Теорія Великого вибуху» була запропонована всьому астрономічному співтовариству Фредом Хойлом – відомим вченим-фізиком – як пояснення виникнення Всесвіту. На сьогоднішній день саме вона, мабуть, найбільш популярна в різних колах. Згідно з цією теорією, простір, який займає тепер наш Всесвіт, виник у результаті дуже швидкого, що нагадує вибух, розширення з мізерно малого початкового обсягу. З одного боку, за всіма людськими уявленнями така модель повинна мати не лише цілком певні межі, а й центр, який знаходиться в тому місці, з якого, власне, і почалося розширення. Але існують матерії, які людям, які живуть в обмеженому, просто неможливо собі уявити. Так і точка, яка є астрономічним центром простору, може бути в іншому, недоступному нам, вимірі.
Дослідження телескопа "Хаббл"
Нещодавно в ЗМІ з'явилися повідомлення про те, що орбітальний телескоп «Хаббл» зробив серію знімків ядра нашого Всесвіту. І було виявлено якесь місто в центрі Всесвіту, від якого віялом розбігаються галактики. Докладно досліджувати його поки що неможливо, оскільки розташований він занадто далеко.
Де б не знаходилася точка астрономічного центру нашого Всесвіту, ми поки що не зможемо не лише досягти його, але навіть просто побачити.
