Вселенная: что это такое, описание, строение, происхождение, фото и видео

Стационарная Вселенная

Первый существенный шаг на пути к разработке современной модели Вселенной совершил Альберт Эйнштейн. Свою модель стационарной Вселенной знаменитый физик ввёл в 1917 году. Эта модель была основана на общей теории относительности, разработанной им же годом ранее. Согласно его модели, Вселенная является бесконечной во времени и конечной в пространстве. Но ведь, как отмечалось ранее, согласно Ньютону, Вселенная с конечным размером должна сколлапсироваться. Для этого Эйнштейн ввёл космологическую постоянную, которая компенсировала гравитационное притяжение далёких объектов.

Как бы это парадоксально не звучало, саму конечность Вселенной Эйнштейн ничем не ограничивал. По его мнению, Вселенная представляет собой замкнутую оболочку гиперсферы. Аналогией служит поверхность обычной трёхмерной сферы, к примеру – глобуса или Земли. Сколько бы путешественник ни путешествовал по Земле, он никогда не достигнет её края. Однако это вовсе не означает, что Земля бесконечна. Путешественник просто-напросто будет возвращаться к тому месту, откуда начал свой путь.

Гипотезы происхождения Вселенной

Изображение религиозной теории создания Вселенной

Помимо Большого взрыва существует масса теорий появления Вселенной. Вот наиболее интересные:

• религиозная уверяет, что все вокруг создал Бог, в каждой вере процесс творения Вселенной описывается по разному;
• стационарная говорит, что Вселенная не меняется в размерах и была всегда;
• циклическая – космос находится в непрерывном цикле, рождаясь и уничтожаясь бесконечное количество раз;
• космологическая утверждает, что Вселенная бесконечна;
• теория струн гласит, что внутри уже имеющейся вселенной может образоваться новая за счет квантовых колебаний и достаточного количества энергии.

Несмотря на большое количество теорий, объясняющих происхождение Вселенной, ученые отдают предпочтение Большому взрыву. Эта гипотеза поясняет образование веществ и материи и содержит в себе гораздо меньше белых пятен. Из-за этого ученым легче с ней работать и делать логические заключения.

Интересный факт: у Эйнштейна тоже была собственная теория о происхождении Вселенной, которая строилась на том, что она конечна. Однако это шло вразрез с теорией относительности, одним из авторов которой также был Эйнштейн.

2.2. Гиперсетевая модель эволюции Вселенной

Если представить описанную выше эволюцию Вселенной в предположении, что Бог – это всеобъемлющий разум, представляющий из себя гиперсеть, фундаментальными элементами которой являются взаимосвязи Струн, то становится очевидным, что вектор эволюции направлен на развитие разума в «развернутом» пространстве-времени.

Если есть вектор развития, то должна быть и цель у этого вектора.

Единственной возможной разумной целью эволюции в таком предположении является достижение Высшего Разума.

Итак: Бог стремиться вырастить во Вселенной Разум, равный Ему Самому. Как почва является источником для роста растения, так и Вселенная является источником для взращивания Высшего Разума.

Так как Большой взрыв был «направленным», вероятно, Разум существовал и до Большого взрыва, т.е. законы взаимосвязей между струнами были установлены до Большого взрыва – до того, как 4 измерения стали «разворачиваться».

Законы, написанные Разумом для Большого взрыва, обеспечили формирование Вселенной в том виде, в котором мы ее сейчас наблюдаем в развернутом пространстве-времени.

В состоянии сингулярности Бог выстроил Струны, как кости домино – на ребра, в таком порядке, чтобы после придания им импульса, они начали выкладываться при «разворачивании» Вселенной в определенном порядке, обеспечив эволюцию Вселенной в «пространстве-времени» в том виде, в котором мы ее себе представляем.

Представьте ситуацию: кто-то запускает бумеранг с прицелом, что бумеранг сделает петлю и вернется в определенную точку. Бумеранг делает петлю, возвращается, но в нужную точку не попадает. Тот, кто его запускал, корректирует силу и направление следующего броска с учетом увиденной траектории предыдущего полета бумеранга, и запускает бумеранг снова. Он будет делать много попыток, пока не попадет в цель.

Вероятно, цикл жизни Вселенной представляет из себя полет такого бумеранга.

Итак, представим:

Большой взрыв – бросок бумеранга. Струны со скоростью, превосходящей скорость света, разлетаются во все стороны во всех возможных измерениях.

Первыми формируются наиболее «тонкие» структуры, фиксируются «тонкие» связи между вибрирующими струнами во многих измерениях, укрепляя «тонкую нейронную сеть» Сознания Бога, которая будет определять дальнейшее развитие Вселенной – чистый разум («вещь в себе», И. Кант) – Высший разум. Далее, из этой «тонкой нейронной сети» из Струн начинает формироваться структура пространства-времени. Начинаются научно подтвержденные процессы формирования Вселенной: в пространстве-времени образуются структуры из Струн – субатомные элементарные частицы, затем атомы. Атомы объединяются в молекулы. Начинает формироваться неживая материя: газ, пыль, звезды, планеты, галактики…

Наконец, формируется планета Земля, на ней появляется вода, образуется атмосфера. Появляются растения, потом – живые организмы, сначала одноклеточные, потом все более сложные…И вот, в мозге человека формируется самосознание – бумеранг достиг своей высшей точки — в извилинах мозга человека сформировался «образ и подобие» Бога.

Люди становятся все больше подвластны мыслям, независимых от инстинктов, управляющих сознанием животных.

Мысли, отличающие людей от животных, нацелены на познание мира. И как только эти мысли доходят до границы познания, перед ними каждый раз открываются новые двери, освещая путь в неизведанное.

Если посмотреть на развитие человечества глобально, можно обратить внимание, что мысли людей имеют строго направленный вектор — стремление к Высшему разуму, как к вершине всеобъемлющей гиперсети Вселенной. «Звездное небо над головой и моральный закон внутри нас наполняют ум все новым и возрастающим восхищением и трепетом, тем больше, чем чаще и упорнее мы над этим размышляем» (И

Кант)

«Звездное небо над головой и моральный закон внутри нас наполняют ум все новым и возрастающим восхищением и трепетом, тем больше, чем чаще и упорнее мы над этим размышляем» (И. Кант).

Что было до появления Вселенной

Сложно представить время за 13,7 миллиардов лет до сегодняшнего дня, когда вся Вселенная представляла собой сингулярность. Согласно теории Большого взрыва, один из главных претендентов на роль объяснения того, откуда появилась Вселенная и вся материя в космосе — все было сжато в точку, меньшую, чем субатомная частица. Но если это еще можно принять, задумайтесь вот о чем: что же было до того, как случился Большой взрыв?

Этот вопрос современной космологии уходит корнями еще в четвертое столетие нашей эры. 1600 лет назад теолог Августин Блаженный пытался понять природу Бога до сотворения Вселенной. И знаете, к чему он пришел? Время было частью Божьего творения и просто не было никакого «до».

Один из лучших физиков 20 века Альберт Эйнштейн пришел практически к таким же выводам в разработке своей теории относительности

Достаточно обратить внимание на влияние массы на время. Гигантская масса планеты искажает время, заставляя его течь медленнее для человека на поверхности, нежели для космонавта на орбите

Разница слишком мала, чтобы быть очевидной, но на самом деле человек, стоящий у большого камня, стареет медленнее, чем тот, кто стоит в поле. Но чтобы стать моложе на секунду, понадобится миллиард лет. Сингулярность до большого взрыва обладала всей массой вселенной, что, фактически, ставило время в тупик.

По теории относительности Эйнштейна, время появилось на свет ровно в тот момент, когда сингулярность начала расширяться и вышла за пределы сжатой бесконечности. Спустя десятилетия после смерти Эйнштейна развитие квантовой физики и множество новых теорий возобновили споры о природе Вселенной до Большого взрыва. Давайте посмотрим.

Браны, циклы и другие идеи
«А Бог плюнул, ушел и хлопнул дверью,
Мы были за ним — а дверей уже нет».
А. Непомнящий

Что если наша Вселенная является потомком другой, старшей Вселенной? Некоторые астрофизики полагают, что пролить свет на эту историю поможет реликтовое излучение, оставшееся от большого взрыва: космический микроволновый фон.

Впервые астрономы зафиксировали реликтовое излучение в 1965 году, и оно породило определенные проблемы в теории большого взрыва — проблемы, которые заставили ученых ненадолго (до 1981 года) заморочиться и вывести инфляционную теорию. Согласно этой теории, в первые мгновения своего существования Вселенная начала чрезвычайно быстро расширяться. Также теория объясняет температуру и плотность флуктуаций реликтового излучения и подсказывает, что эти флуктуации должны быть одинаковыми.

Но, как выяснилось, нет. Последние исследования дали понять, что Вселенная на самом деле однобока, и в некоторых областях флуктуаций больше, чем в других. Некоторые космологи считают, что это наблюдение подтверждает, что у нашей Вселенной была «мать»(!)

В теории хаотической инфляции эта идея приобретает размах: бесконечный прогресс инфляционных пузырьков порождает обилие вселенных, и каждая из них порождает еще больше инфляционных пузырьков в огромном количестве Мультивселенных.

Тем не менее, существуют модели, которыми пытаются объяснить образование сингулярности до большого взрыва. Если вы думаете о черных дырах как о гигантских мусоросборниках, они являются главными кандидатами первоначального сжатия, поэтому наша расширяющаяся Вселенная вполне может быть белой дырой — выходным отверстием черной дыры, и каждая черная дыра в нашей Вселенной может вмещать в себя отдельную вселенную.

Другие ученые считают, что в основе формирования сингулярности лежит цикл под названием «большой скачок», в результате которого расширяющаяся вселенная в итоге коллапсирует сама в себя, порождая другую сингулярность, которая, опять же, порождает другой большой взрыв. Этот процесс будет вечным, и все сингулярности и все схлопывания не будут представлять собой ничего другого, кроме как переход в другую фазу существования Вселенной.

Последнее объяснение, которое мы рассмотрим, использует идею циклической Вселенной, порожденной теорией струн. Она предполагает, что новая материя и потоки энергии появляются каждые триллионы лет, когда две мембраны или браны, лежащие за пределами наших измерений, сталкиваются между собой.

Что было до Большого взрыва? Вопрос остается открытым. Может быть, ничего. Может, другая Вселенная или другая версия нашей. Может, океан Вселенных, в каждой из которых — свой набор законов и констант, диктующих природу физической реальности.

published on
according to the materials

Понятие о границах Вселенной

Согласно научным исследованиям, Вселенная не имеет границ. Когда речь идет о «краях» Вселенной, то подразумевается несколько иное понятие. Эти края нельзя каким-то образом ощутить или натолкнуться на них, будто на стену. Дело в том, что край в космическом отношении – это предел того, что человек способен увидеть. Для этого используется различное оборудование. Существует определенная грань, дальше которой ничего не видно. Однако это вовсе не означает, что на данной границе Вселенная резко обрывается. Принято говорить, что у Вселенной нет краев, но есть горизонты.

В космологии существует такое понятие, как наблюдаемая Вселенная. Под ним подразумевается часть Вселенной, прошлое которой видит наблюдатель. Дело в том, что за тот промежуток, когда сигналы из самой дальней точки Вселенной достигают Земли (то есть наблюдателя), Вселенная уже продвинется вперед на определенное время. Таким образом, то, что видит человек, уже произошло прежде. Та грань, которую способен увидеть человек, называется космологическим горизонтом. Все объекты, которые на нем расположены, обладают бесконечным красным смещением. На космологическом горизонте насчитывается около 500 миллиардов галактик и более.

Часть видимой Вселенной, которую можно изучать при помощи современных астрономических методов, именуется Метагалактикой. Приборы постепенно модернизируются, совершенствуются и вместе с этим увеличиваются размеры Метагалактики. Ученые могут только озвучивать гипотезы относительно того, что же находится за горизонтом Вселенной. Принято называть эти объекты внеметагалактическими. При этом Метагалактика может быть как практически всей Вселенной, так и лишь малой ее частью.

Hubble Ultra Deep Field — снимок «Хаббла». Справа — увеличенное изображение галактики в разных диапазонах
Интересный факт: как только появилась Метагалактика, началось ее постепенное однородное расширение. Ученый Эдвин Хаббл в 1929 году путем исследований и опытов установил, что между расстоянием к галактикам и их красным смещением существует некая связь. Эта зависимость обрела название закон Хаббла, который описывает расширение Вселенной. Согласно закону, космическое пространство в масштабах Вселенной безостановочно расширяется, и увеличиваются дистанции между галактиками.

В теории гранью наблюдаемой Вселенной является космологическая сингулярность – это состояние, в котором находилась Вселенная, когда произошел Большой Взрыв. То есть, предполагается, что на протяжении какого-то времени Вселенная была статичной. Потом произошел Большой Взрыв, который спровоцировал расширение, длящееся до сих пор. Более того, считается, что в последнее время расширение Вселенной ускорилось.

Расширение Вселенной

На практике удалось рассмотреть только реликтовое излучение. Его происхождение тоже напрямую связано с теорией Большого взрыва – предполагается, что прежде Вселенная состояла из горячей плазмы. Современная наука сумела добиться наблюдения поверхности рассеяния. Пока это наиболее удаленный объект.

Раз Вселенная начала расширяться ускоренно, то это подтверждает наличие двух сил – гравитации и антигравитации. В рамках наблюдаемой Вселенной всемирное антитяготение преобладает над тяготением. Согласно имеющимся расчетам, диаметр той части Вселенной, которая подлежит наблюдению, составляет 93 миллиарда световых лет либо же это 28,5 гигапарсек. Тогда возникает закономерный вопрос: «Почему диаметр Вселенной 93 млрд. световых лет, если ученые определили ее возраст – 13,7 млрд. лет?».

Дело в том, что чем дальше расположены зоны Вселенной, тем быстрее происходит их расширение по сравнению со скоростью света. При этом быстрее перемещаются не сами объекты, а пространство, внутри которого они находятся.

Из всего вышесказанного получается, что если Вселенная так и будет расширяться в дальнейшем, все быстрее и быстрее, то в определенный период остальные галактики, которые не входят в Сверхскопление галактик, пересекут горизонт Вселенной. Соответственно, их больше невозможно будет рассмотреть.

Будущее Вселенной

Возможные варианты будущего Вселенной

Если Вселенная имеет возраст, и миллиарды лет назад произошло ее рождение, то значит, наступит время, когда ее не станет. Еще с 90-х ученые, изучающие космос, пытаются прогнозировать его будущее и установить, что произойдет, когда он перестанет существовать.

Все предположения строятся на обязательном условии, что теория Большого взрыва верна. Это дает начальные данные о вселенной, помогает построить представление об устройстве пространства и спрогнозировать, что произойдет дальше.

Пример большого сжатия и рождения новой Вселенной

Сейчас существует три теории будущего Вселенной:

1. Большое сжатие. После того, как пространство расширится до определенного размера, оно начнет сжиматься. Это возможно, если плотность пространства будет выше допустимого. Тогда границы Вселенной начнут уменьшаться, ровно как и расстояние между объектами. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока она не превратится в небольшую сингулярность, существовавшую до Большого взрыва.
2. Большое замораживание. Если плотность не привысит максимальную, то Вселенная продолжит расширяться до неограниченных размеров. Однако постепенно в ней израсходуется запас энергии и газа. Нейтронные звезды превратятся в черные дыры, остальные, потратив все тепло, станут белыми карликами. Постепенно температура в пространстве начнет падать, пока не установится на отметке абсолютного нуля.
3. Большой разрыв. Все объекты во Вселенной притягиваются, но это не мешает галактикам постепенно отодвигаться друг от друга. Ученые полагают, что при определенных обстоятельствах объекты в пространстве смогут отдалиться на такие расстояния, что сила притяжения станет равна нулю.

Каким в итоге окажется будущее Вселенной, пока неизвестно. Поскольку она еще не закончила процесс формирования, конец для нее наступит через миллиарды лет.

Масштабы Вселенной

Нажмите кнопку СТАРТ и откройте для себя новый, неизведанный мир! Для начала попробуем осознать, насколько велики Вселенские масштабы. Если вы путешествовали по нашей планете, то вполне можете представить, насколько для нас велика Земля. Теперь представим нашу планету как гречневую крупицу, которая движется по орбите вокруг арбуза-Солнца размером с половину футбольного поля. В таком случае орбита Нептуна будет соответствовать размеру небольшого города, область облака Оорта – Луне, область границы воздействия Солнца – Марсу. Получается, наша Солнечная Система настолько же больше Земли, насколько Марс больше гречневой крупы! Но это только начало.

Теперь представим, что этой гречневой крупой будет наша система, размер которой примерно равен одному парсеку. Тогда Млечный Путь будет размером с два футбольных стадиона. Однако и этого нам будет не достаточно. Придётся и Млечный Путь уменьшить до сантиметрового размера. Он чем-то будет напоминать завёрнутую в водовороте кофейную пенку посреди кофейно-чёрного межгалактического пространства. В двадцати сантиметрах от него расположится такая же спиральная «кроха» — Туманность Андромеды. Вокруг них будет рой малых галактик нашего Местного Скопления. Видимый же размер нашей Вселенной будет составлять 9,2 километра. Мы подошли к понимаю Вселенских размеров.

Возраст Вселенной

Ученые могут показать, что он пропорционален обратной величине постоянной Хаббла.

Таким образом, точное определение этой константы является критической проблемой для космологии. Недавние измерения показывают, что сейчас космосу от 7 до 20 миллиардов лет.

Но Вселенная обязательно должна быть старше, чем ее самые старые звезды. А они оцениваются в возрасте от 13 до 16 млрд лет.

Около 14 миллиардов лет назад Вселенная начала расширяться во всех направлениях от бесконечно малой плотной точки, известной как особенность. Это событие известно как Большой взрыв.

В течение первых нескольких секунд после начала быстрой инфляции, которая продолжалась в следующие сотни тысяч лет, появились фундаментальные частицы. Которые позже составили бы материю, но она, как знает человечество, еще не существовала. В этот период Вселенная была непрозрачной, наполненной чрезвычайно горячей плазмой и мощным излучением.

Однако по мере расширения ее температура и плотность постепенно снижались. Плазму и излучение в конечном итоге заменили водород и гелий, самые простые, легкие и наиболее распространенные элементы во Вселенной. Гравитации потребовалось несколько сотен миллионов дополнительных лет, чтобы объединить эти свободноплавающие атомы в первичный газ, из которого появились первые звезды и галактики.

Это объяснение о начале времени было получено из стандартной модели космологии Большого взрыва, также известной как система Лямбда — холодная темная материя.

Космологические модели Вселенной основаны на прямых наблюдениях. Они способны делать прогнозы, которые могут быть подтверждены последующими исследованиями, и полагаются на общую относительность, потому что эта теория дает наилучшее согласие с наблюдаемыми крупномасштабными поведениями. Космологические модели также основаны на двух фундаментальных предположениях.

Земля не расположена в центре Вселенной и не занимает особого места, поэтому космос выглядит одинаково во всех направлениях и из всех мест в большом масштабе. И одни и те же законы физики, действующие на Земле, применяются во всем космосе независимо от времени.

Следовательно, то, что человечество наблюдает сегодня, может быть использовано для объяснения прошлого, настоящего или для помощи в прогнозировании будущих событий в природе, независимо от того, насколько далеко расположено это явление.

Невероятно, чем дальше люди вглядываются в небеса, тем дальше они смотрят в прошлое. Это позволяет проводить общий обзор Галактик, когда они были намного моложе, чтобы можно лучше понять, как они эволюционировали по отношению к тем, которые ближе и, следовательно, намного старше. Конечно, человечество не может видеть одни и те же Галактики на разных этапах своего развития. Но могут возникнуть хорошие гипотезы, группируя Галактики по категориям на основе того, что они наблюдают.

Считается, что первые звезды образовались из газовых облаков вскоре после начала Вселенной. Стандартная модель большого взрыва предполагает, что можно найти самые ранние Галактики, заполненные молодыми горячими телами, которые придадут этим системам синий оттенок. Модель также предсказывает, что первые звезды были более многочисленными, но меньше по размеру, чем современные. И что системы иерархически выросли до своего текущего размера, поскольку маленькие Галактики со временем образовывали большие островные вселенные.

Интересно, что многие из этих прогнозов были подтверждены. Например, еще в 1995 году, когда космический телескоп Хаббла впервые посмотрел глубоко в начало времени, он обнаружил, что молодая Вселенная была заполнена слабыми синими Галактиками, которые были в тридцать — пятьдесят раз меньше Млечного пути.

Стандартная модель большого взрыва также предсказывает, что эти слияния все еще продолжаются. Поэтому человечество должно найти доказательства этой активности и в соседних Галактиках. К сожалению, до недавнего времени было мало доказательств энергичности слияний среди звезд около Млечного Пути. Это было проблемой со стандартной моделью большого взрыва, потому что предполагало, что понимание Вселенной может быть неполным или ошибочным.

Только во второй половине XX века было накоплено достаточно физических доказательств, чтобы сделать разумные модели процесса формирования космоса. Нынешняя стандартная система большого взрыва была разработана на основе трех основных экспериментальных данных.

Эволюция

Полагаясь на достоверность Теории Большого взрыва, ученые предполагают, что эволюция Вселенной происходила в такой последовательности:

Эпоха
сингулярности

Это наиболее
ранний период развития
мироздания. Небольшая точка, которая состоит из протонов и нейтронов,
“взрывается”. Время такого “Бума” составляет всего 0,0001 секунды. После этого,
стартовал процесс синтезирования частиц, за счет чего образуется водород и
гелий. Из-за высочайшей температуры в миллиарды градусов, этот процесс
происходит быстро, что приводит к расширению космического пространства.

Эпоха
инфляции

В этот
период, просторы Вселенной
заполнила энергия одинаково высокой плотности, невероятно высокой температуры и
давления. Это приводит к быстрому расширению и постепенному охлаждению. Эпоха
знаменательна столкновением и разрушением частиц и античастиц. Это приводит к
превосходству материи над антиматерией.

Эпоха
охлаждения

Уменьшение
плотности и температуры на космических просторах стало причиной минимизации
энергии в каждой частице. Эти процессы происходили до того момента, как все
элементарные частицы преобразовались в современные формы. В этот период,
плотная материя была равномерно распространена по просторам космоса.

Иерархическая
эпоха

На
протяжении нескольких миллиардов лет, наиболее плотные участки начали
соединяться между собой, образуя газовые облака, звезды и галактики. В нашей
Вселенной начали образовываться структурные формирования, которые мы можем
наблюдать сейчас.