Көрінетін Әлем. Ғаламның өлшемдері мен шекаралары Әлемнің өлшемдерін түсінеді

Ғаламның көлемі біз үшін түсініксіз үлкен. Бізді қоршап тұрғанның бәрі де, өзіміз де осы жан-жақты ұғымның түйірлері ғана. Оның өзінде астрономиялық емес, философиялық реңктер бар.

Ғаламның философиялық бөлігі табиғатта бар, уақыт пен кеңістікте шекарасы жоқ бүкіл материалдық дүниені қамтиды. Ол ұсынылған әртүрлі формалардажәне оның дамуы нәтижесінде материя қабылдаған күйлер.

Ғалымдар бар нәрсені ғаламның астрономиялық бөлігі деп санайды: кеңістік, материя, уақыт, энергия. Ол сондай-ақ планеталарды, жұлдыздарды және басқа да мүмкінді қамтиды ғарыштық денелер. Ғалымдар Әлемнің көлемін ішінара ғана түсіне алады. Ал зерттеушілер оған нақты әрі қысқаша анықтама таба алмайды. Мүмкін бұл Құдайға немесе Жоғарғы Ақылдың басқа көріністеріне тең болуы мүмкін.

Ғаламның масштабы

Ғаламның көлемі қандай деген сұраққа жауап беруге сәл де болса жақындау үшін оның жеке бөліктерінің масштабын бағалау қажет. Адам айналып өту үшін жер шарытапсырма қиын, бірақ орындауға әбден болады. Енді біздің планетамыз Сатурнмен салыстырғанда баскетбол добымен салыстырғанда тиынға ұқсайды деп елестетіп көріңіз. Ал Күнге қатысты Жер негізінен кішкентай дәнге ұқсайды.

Бүкіл Күн жүйесі де Ғаламның масштабында айтарлықтай дәрежеге ие емес. Жүйенің шегін қарастыратын болсақ, оның көлемі шамамен 120 астрономиялық бірлікке тең. Сонымен бірге бір а.у. ~ 150 миллиард км қашықтықты алады. Енді Күн мен оның айналасындағы планеталар кіретін бүкіл Құс жолы галактикасының диаметрі 1 квинтиллион километр екенін елестетіп көріңіз. Бұл 18 нөлі бар сан. Әртүрлі аспан денелерінің шоғырының өзінде әртүрлі бағалаулар бойынша 2 * 10 11-ден 4 * 10 11 жұлдызға дейін бар, олардың көпшілігі біздің аспан денемізден асып түседі.

Ал Құс жолы бүкіл ғарыш кеңістігіндегі жалғыз галактика емес. Жердің жұлдызды аспанында сіз көрші жұлдыз шоғырларын жай көзбен көре аласыз: Андромеда, Үлкен және Кіші Магеллан бұлттары. Оларға дейінгі қашықтық мегапарсекпен өлшенеді - миллиондаған жарық жылдары. Және олардың әрқайсысы адам санасы елестете алмайтын қашықтықтарға дейін созылады.

Жұлдыздардың барлық шоғырлары ауқымды ассоциацияларға – галактикалар топтарына біріктірілген. Мысалы, Құс жолы және оған жақын түзілімдер диаметрі шамамен 1 мегапарсек болатын Жергілікті топқа кіреді. Елестетіп көріңізші, жарық сәулесінің бір шетінен екіншісіне өтуі үшін 3,2 миллион жыл қажет.

Бірақ бұл мән ең үлкен емес. Галактикалар топтары өз кезегінде суперкластерге немесе суперкластерге біріктіріледі. Бұл ауқымды ғаламдық құрылымдар жүздеген және мыңдаған галактикалық топтар мен миллиондаған жұлдыз түзілімдерін қамтиды. Осылайша, Құс жолы кіретін Бикеш суперкластерінде 100-ден астам галактикалар тобы бар. Бұл құрылымның ұзындығы 200 миллион жарық жылынан асады және бұл алып Ланиака формациясының бір бөлігі ғана.

Ланиаканың ауырлық орталығы осы бөліктің барлық басқа құрылымдарын тартатын Ұлы Аттрактор суперкластері болып табылады. ғарыш кеңістігі. Оны қауіпсіз түрде Әлемнің орталығы деп атауға болады, өйткені бұл біз білетін ғарыштың өзегі ғана. Ланиаканың барлығының диаметрі 500 миллион жарық жылынан асады. Ғаламның ауқымын түпкілікті түсіну үшін, бұл алып формация адам зерттеп, елестете алатын ғарыштың кішкене бөлігі ғана деп елестетіңіз.

Көрінетін Әлем және оның өлшемдері

Көрінетін немесе бақыланатын Әлем - өте күрделі ұғым. Кеңес геофизигі Фридманның теориясына сәйкес, қазір бүкіл ғарыш кеңістігі кеңею сатысында. Сонымен бірге оның барлық элементтері бір-бірінен суперлюминалды жылдамдықпен алыстайды. Жерге қатысты әмбебап кеңістіктердің көрінетін бөлігі - бұл радиация бізге жете алатын шексіз кеңістіктің ауданы. Сонымен қатар, сигнал шығаратын нысанның өзі біздің галактикадан жоғары жарық жылдамдығына ие болуы мүмкін еді, бірақ біз одан сәулеленуді әлі де тіркеп жатырмыз.

Көрінетін Әлемнің көлемі қандай? Ғарыштың бақыланатын бөлігінің шекарасы космологиялық көкжиек болып табылады. Осы аймақтан тыс орналасқан барлық әмбебап құрылымдар Күн жүйесіне жетпейтін сәулелер шығарады. Дегенмен, Ғаламның көрінетін бөлігінің нақты өлшемдерін оның үнемі жеделдететін кеңеюіне байланысты анықтау өте қиын.

Егер біз жұлдыздық жүйемізді ғарыштың бақыланатын бөлігінің орталығы ретінде алсақ, ал ғарыштық горизонт ретінде ғарыштық микротолқынды фон радиациясының соңғы шашырауының бетін алсақ, онда бұл бүкіл шардың диаметрі 93 миллиард жарық жылы болады. Оның құрамдас құрылымы – Метагалактика – заманауи астрономиялық аспаптармен зерттеуге қолжетімді ғарыш кеңістігі аймағы. Метагалактика біртекті және изотропты және зерттеушілер оның бүкіл Ғалам ба немесе оның кішкене ғана бөлігі екендігі туралы әлі дауласып жатыр. Оның ауқымы астрономдар қолданатын технологияның жетілдірілуіне байланысты үнемі өзгеріп отырады.

Кеңістік дегеніміз не және оның өлшемдері қандай?

Ғаламның көлемі туралы айтқанда, «ғарыш» ұғымын айтпай кетуге болмайды. Бұл термин атмосферадан және аспан денелерінің қабықтарынан тыс жатқан, бос кеңістікке толы әмбебап кеңістіктердің бөлігін білдіреді. Кеңістік бос немесе қуыс емес. Ол сутегі, оттегі, сондай-ақ иондаушы және молекулаларынан тұратын жұлдыз аралық затпен толтырылған. электромагниттік сәулелену. Сонымен қатар, ғалымдар бірнеше ғасырлар бойы дауласып келе жатқан қараңғы материя бар. Олардың көпшілігі бұл жасырын масса ғарыш кеңістігін байланыстырушы буын деген гипотезаны алға тартты.

Қазіргі астрономдар біздің планетамызды бастапқы нүкте ретінде ажыратады:

• Ғарышқа жақын. Адамдар үшін ол шамамен 19 шақырым биіктікте басталады. Бұл адам дене температурасында су қайнайтын Армстронг сызығы. Осы биіктікте скафандрсыз жүрген адамның сілекейі мен жасы қайнап кетеді. Небәрі 100 шақырым биіктік халықаралық ресми шек болып саналады, содан кейін ғарыш кеңістігі басталады.
• Жерге жақын кеңістік шамамен 260 мың шақырым биіктікке дейін қарастырылады. Бұл Жердің тартылыс күші Күннің тартылуынан асатын биіктік. Біздің ғарышкерлеріміз орбиталық ұшулар жасайды және осы биіктіктердің ауқымында әртүрлі жер серіктері ұшады.
• Планетааралық аймақ. Бұл биіктікте, дәлірек айтқанда, Жерден қашықтықта, ол біздің планетамыздың айналасында ұшуын жасайды. Бұл қашықтықтарда тек автоматтар ғана ұшатын. ғарыш станцияларыжәне NASA астронавттары 1970 жылы Айға қонды.
• Жұлдызаралық кеңістік - Жерден қашықтық қазірдің өзінде миллиардтаған километрмен өлшенеді.
• Ара қашықтық шамамен 5 квинтиллион километр болатын галактикааралық кеңістік. Мұның бәрі ғаламның көлемін ескерсек, мардымсыз.

Әлем қаншалықты үлкен?

Оқығаныңыздың барлығынан кейін біз өмір сүріп жатқан әлем қаншалықты үлкен екендігі туралы ойлану керек. Галактикалар мен ғарышты айтпағанда, адамдар тек микробтар ғана. Оның үстіне Ғаламның көлемін елестету мүмкін емес. Ал біздің оны білуіміз екіталай.

Ғалам - бар нәрсенің бәрі. Ғалам шексіз. Сондықтан, Әлемнің көлемін талқылағанда, біз оның бақыланатын бөлігінің - бақыланатын Әлемнің өлшемі туралы ғана айта аламыз.

Бақыланатын Ғалам – центрі Жердегі шар (бақылаушының орны), екі өлшемі бар: 1. көрінетін өлшемі – Хаббл радиусы – 13,75 миллиард жарық жылы, 2. нақты өлшемі – бөлшектердің көкжиегі радиусы – 45,7 миллиард жарық жылы.

Ғаламның қазіргі моделі ΛCDM моделі деп те аталады. «Λ» әрпі Ғаламның жеделдетілген кеңеюін түсіндіретін космологиялық тұрақтының болуын білдіреді. «CDM» Әлемнің суық қараңғы материямен толтырылғанын білдіреді. Жақында жүргізілген зерттеулер Хаббл тұрақтысы шамамен 71 (км/с)/Мпк екенін көрсетеді, бұл Ғаламның жасына 13,75 миллиард жыл сәйкес келеді. Ғаламның жасын біле отырып, біз оның бақыланатын аймағының көлемін бағалай аламыз.

Салыстырмалылық теориясы бойынша кез келген зат туралы ақпарат бақылаушыға жарық жылдамдығынан (299 792 458 км/с) жоғары жылдамдықпен жете алмайды. Шықты, бақылаушы объектіні ғана емес, оның өткенін де көреді. Зат одан қаншалықты алыс болса, ол өткенге соншалықты алыс көрінеді. Мысалы, Айға қарап, біз оның бір секундтан сәл астам уақыт бұрын қандай болғанын көреміз, Күн - сегіз минуттан астам бұрын, ең жақын жұлдыздар - жылдар, галактикалар - миллиондаған жылдар бұрын және т.б. Эйнштейннің стационарлық моделінде Ғаламның жас шегі жоқ, яғни оның бақыланатын аймағы да ештеңемен шектелмейді. Барған сайын күрделі астрономиялық құралдармен қаруланған бақылаушы барған сайын алыстағы және көне нысандарды бақылайтын болады.

Бақыланатын Әлемнің өлшемдері

Бізде басқа сурет бар заманауи үлгіҒалам. Оған сәйкес, Әлемнің жасы бар, демек, бақылаудың шегі бар. Яғни, Әлем пайда болғаннан бері бірде-бір фотон 13,75 миллиард жарық жылынан асатын қашықтықты жүре алмады. Біз бақыланатын Әлемнің бақылаушыдан радиусы 13,75 миллиард жарық жылы болатын сфералық аймаққа дейін шектелгенін айта аламыз. Алайда, бұл мүлдем дұрыс емес. Біз Ғалам кеңістігінің кеңеюі туралы ұмытпауымыз керек. Фотон бақылаушыға жеткенде, оны шығарған нысан бізден 45,7 миллиард жарық жылы қашықтықта болады. Бұл өлшем бөлшектердің көкжиегі, ол бақыланатын Әлемнің шекарасы.

Сонымен, бақыланатын Әлемнің өлшемі екі түрге бөлінеді. Көрінетін өлшем, оны Хаббл радиусы деп те атайды (13,75 миллиард жарық жылы). Ал бөлшектер көкжиегі (45,7 млрд жарық жылы) деп аталатын нақты өлшем.

Ең бастысы, бұл екі көкжиек те Әлемнің нақты өлшемін сипаттамайды. Біріншіден, олар бақылаушының кеңістіктегі орнына байланысты. Екіншіден, олар уақыт өте келе өзгереді. ΛCDM моделі жағдайында бөлшектер көкжиегі Хаббл горизонтынан үлкен жылдамдықпен кеңейеді. Бұл үрдіс болашақта өзгере ме деген сұрақ туындайды. қазіргі ғылымжауап бермейді. Бірақ егер біз Ғаламның үдеумен кеңеюін жалғастыра беретін болсақ, онда біз қазір көріп отырған барлық нысандар ерте ме, кеш пе біздің «көру өрісімізден» жоғалады.

Қосулы осы сәтастрономдар бақылаған ең алыс жарық болып табылады. Оған назар аудара отырып, ғалымдар Ғаламды Үлкен жарылыстан кейінгі 380 мың жылдан кейінгідей көреді. Осы сәтте Ғалам жеткілікті түрде суыды, ол бүгінде радиотелескоптардың көмегімен анықталатын бос фотондарды шығара алды. Ол кезде Ғаламда жұлдыздар мен галактикалар болған жоқ, тек сутегінің, гелийдің және басқа элементтердің елеусіз мөлшерінің үздіксіз бұлты болды. Бұл бұлтта байқалған біртекті еместерден кейін галактика кластерлері пайда болады. Ғарыштық микротолқынды фон сәулеленуіндегі біркелкі емес заттардан түзілетін объектілер бөлшектердің көкжиегіне ең жақын орналасқаны белгілі болды.

Әлемнің нақты өлшемі

Сонымен, біз бақыланатын Әлемнің өлшемі туралы шешім қабылдадық. Бірақ бүкіл Әлемнің нақты өлшемі туралы не деуге болады? Қазіргі ғылымда Әлемнің нақты көлемі және оның шекаралары бар-жоғы туралы ақпарат жоқ. Бірақ ғалымдардың көпшілігі Әлемнің шексіз екендігімен келіседі.

Қорытынды

Бақыланатын Әлемнің сәйкесінше Хаббл радиусы (13,75 миллиард жарық жылы) және бөлшектердің радиусы (45,7 миллиард жарық жылы) деп аталатын көрінетін және шынайы шекарасы бар. Бұл шекаралар толығымен бақылаушының кеңістіктегі жағдайына байланысты және уақыт өте келе кеңейеді. Егер Хаббл радиусы жарық жылдамдығымен қатаң түрде кеңейсе, онда бөлшектер көкжиегінің кеңеюі жылдамдайды. Оның бөлшектер горизонтындағы үдеуі жалғасады ма және оны сығумен алмастыра ма деген сұрақ ашық күйінде қалды.

Сіз ғаламды шексіз деп ойлайтын шығарсыз? Солай болуы мүмкін. Бұл туралы нақты білуіміз екіталай. Біздің бүкіл ғаламды бір көзқараспен қабылдау мүмкін емес. Біріншіден, бұл факт «концепциясынан туындайды. үлкен жарылыс», бұл ғаламның өзінің, былайша айтқанда, туған күні бар екенін, ал екіншіден, жарық жылдамдығының іргелі константа екендігі туралы постулаттан. Қазіргі уақытта 13,8 миллиард жыл болатын бақыланатын ғалам барлық бағытта 46,1 миллиард жарық жылына дейін кеңейді. Сұрақ туындайды: 13,8 миллиард жыл бұрын ғаламның көлемі қандай болды? Бұл сұрақты бізге біреу Джо Мускарелла қойды. Міне, ол не жазады:

«Мен ғарыштық инфляция кезеңі аяқталғаннан кейін біздің ғаламның көлемі қандай болды деген сұраққа әртүрлі жауаптарды көрдім. Бір дереккөз 0,77 сантиметр десе, екіншісі футбол добының өлшемін айтады, ал үшіншісі ол бақыланатын ғаламның өлшемінен үлкен дейді. Сонда ол қайсысы? Немесе олардың арасында бір нәрсе болуы мүмкін бе?»

Контекст

Үлкен жарылыс және қара тесік

Die Welt 27.02.2015 ж

Әлем адамды қалай жаратты

Наутилус 27.01.2015 Айтпақшы, өткен жыл бізге Эйнштейн және кеңістік-уақыттың мәні туралы айтуға негіз береді, өйткені өткен жылы біз жүз жылдығын атап өттік. жалпы теориясалыстырмалылық. Ендеше ғалам туралы сөйлесейік.

Біз телескоп арқылы қашықтағы галактикаларды бақылаған кезде олардың кейбір параметрлерін анықтай аламыз, мысалы:

— қызыл ығысу (яғни олар шығаратын жарық инерциялық санақ жүйесіне қатысты қанша ығысқан);

— объектінің жарықтығы (яғни, алыстағы объект шығаратын жарық мөлшерін өлшеу);

— объектінің бұрыштық радиусы.

Бұл параметрлер өте маңызды, өйткені егер жарық жылдамдығы белгілі болса (біз білетін бірнеше параметрлердің бірі), сондай-ақ бақыланатын объектінің жарықтығы мен өлшемі (біз бұл параметрлерді де білеміз), онда объектіге дейінгі қашықтық өзі анықтауға болады.

Шындығында, сіз объектінің жарықтылығы мен оның көлемінің шамамен сипаттамаларына ғана қанағаттануыңыз керек. Егер астроном қандай да бір алыс галактикада супернованың жарылуын байқаса, онда оның жарықтығын өлшеу үшін көршілес орналасқан басқа супернованың сәйкес параметрлері қолданылады; біз бұл суперновалар атқылау жағдайлары ұқсас және бақылаушы мен ғарыш объектісі арасында ешқандай кедергі жоқ деп есептейміз. Астрономдар жұлдызды бақылауды анықтайтын факторлардың келесі үш түрін анықтайды: жұлдыздық эволюция (объектілер арасындағы олардың жасына және қашықтығына байланысты айырмашылық), экзогендік фактор (егер бақыланатын объектілердің нақты координаталары гипотетикалықдан айтарлықтай ерекшеленетін болса). және интерференциялық фактор (мысалы, жарықтың өтуіне шаң сияқты кедергілер әсер етсе) - мұның бәрі бізге белгісіз басқа факторларға қосымша.

Бақыланатын объектінің жарықтығын (немесе өлшемін) өлшеу арқылы жарықтық/қашықтық қатынасын пайдалана отырып, объектінің бақылаушыдан қашықтығын анықтауға болады. Сонымен қатар, объектінің қызылға жылжу сипаттамаларынан объекттен жарық Жерге жеткен уақыт ішінде ғаламның кеңею дәрежесін анықтауға болады. Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясымен түсіндірілетін материя-энергия және кеңістік-уақыт арасындағы қатынасты пайдалана отырып, біз барлық мүмкін комбинацияларды қарастыра аламыз. әртүрлі формаларҚазіргі уақытта ғаламда бар материя мен энергия.

Бірақ бұл бәрі емес!

Егер сіз ғаламның қандай бөліктерден тұратынын білсеңіз, экстраполяцияны пайдалана отырып, оның көлемін анықтауға, сонымен қатар ғалам эволюциясының кез келген кезеңінде не болғанын және сол кездегі энергия тығыздығы қандай болғанын білуге ​​болады. Өздеріңіз білетіндей, ғалам мыналардан тұрады құрамдас бөліктер:

— 0,01% — сәулелену (фотондар);

- 0,1% - нейтрино (фотондардан ауыр, бірақ электрондардан миллион есе жеңіл);

- 4,9% - қарапайым заттар, оның ішінде планеталар, жұлдыздар, галактикалар, газ, шаң, плазма және қара тесіктер;

- 27% - қараңғы материя, яғни. гравитациялық әсерлесуге қатысатын, бірақ Стандартты үлгінің барлық бөлшектерінен ерекшеленетін оның түрі;

— 68% — ғаламның кеңеюін тудыратын қараңғы энергия.

Көріп отырғаныңыздай, қараңғы энергия маңызды нәрсе, ол жақында ашылды. Өз тарихының алғашқы тоғыз миллиард жылында ғалам ең алдымен материядан (қарапайым материя мен қараңғы материяның қосындысы) тұрды. Дегенмен, алғашқы бірнеше мыңжылдықтарда радиация (фотондар мен нейтринолар түрінде) материядан гөрі маңызды құрылыс материалы болды!

Ғаламның осы құрамдас бөліктерінің әрқайсысының (яғни радиация, материя және қараңғы энергия) оның кеңею жылдамдығына әртүрлі әсер ететінін ескеріңіз. Ғаламның көлемі 46,1 миллиард жарық жылы екенін білсек те, өткен уақыттың кез келген нүктесіндегі ғаламның көлемін есептеу үшін оның эволюциясының әрбір кезеңінде оның құрамдас элементтерінің нақты комбинациясын білуіміз керек.

- Ғалам үш жылдай болғанда, Құс жолының диаметрі жүз мың жарық жылы болды;

- Ғалам бір жаста болғанда, ол қазіргіден әлдеқайда ыстық және тығызырақ болды; орташа температураКельвин екі миллион градустан асты;

- дүниеге келгеннен кейін бір секундтан кейін ғалам ондағы тұрақты ядролардың пайда болуы үшін тым ыстық болды; сол кезде протондар мен нейтрондар ыстық плазма теңізінде қалқып жүрді. Сонымен қатар, сол кезде ғаламның радиусы (егер біз Күнді шеңбердің центрі ретінде алсақ) бізге жақын орналасқан барлық жұлдыз жүйелерінің тек жетеуі ғана сипатталған шеңберге, ең алыстағыларына сыйды. ол Росс 154 болар еді (Ross 154 - Стрелец шоқжұлдызындағы жұлдыз, Күннен қашықтығы 9,69 жарық жылы - шамамен);

- Ғаламның жасы секундтың триллионнан бір бөлігін ғана құраған кезде оның радиусы Жерден Күнге дейінгі қашықтықтан аспады; сол дәуірде ғаламның кеңею жылдамдығы қазіргіден 1029 есе көп болды.

Қаласаңыз, инфляцияның соңғы кезеңінде не болғанын көре аласыз, яғни. Үлкен жарылыс алдында. Ғаламның оның туылуының ең ерте кезеңіндегі күйін сипаттау үшін сингулярлық гипотезаны қолдануға болады, бірақ инфляциялық гипотезаның арқасында сингулярлық қажеттілік толығымен жойылады. Ерекшеліктің орнына біз қазіргі ғаламды тудырған ыстық, тығыз кеңеюден біраз уақыт бұрын болған ғаламның өте жылдам кеңеюі (яғни, инфляция) туралы айтып отырмыз. Енді ғаламның инфляциясының соңғы кезеңіне көшейік (10-нан минус 30-ға дейінгі уақыт аралығы - 10-нан минус 35 секундқа дейін). Инфляция тоқтап, үлкен жарылыс болған кезде ғаламның көлемі қандай болғанын қарастырайық.

Бұл жерде біз ғаламның бақыланатын бөлігі туралы айтып отырмыз. Оның шынайы мөлшері, әрине, әлдеқайда үлкен, бірақ біз қанша екенін білмейміз. Ең жақсы жуықтау үшін (Слоан цифрлық аспан шолуында (SDSS) қамтылған деректерге және Планк ғарыштық обсерваториясынан алынған ақпаратқа негізделген), егер ғалам иілсе және бүктелсе, онда оның бақыланатын бөлігі «бүгілмегеннен» соншалықты ерекшеленбейді. оның бүкіл радиусы бақыланатын бөліктің радиусынан кемінде 250 есе көп болуы керек.

Шындығында, ғалам тіпті шексіз болуы мүмкін, өйткені инфляцияның алғашқы кезеңдерінде оның қалай әрекет еткені секундтың соңғы бөлігін қоспағанда бізге белгісіз. Бірақ егер біз Үлкен жарылысқа дейінгі ең соңғы сәтте (10 минус 30 және 10 минус 35 секунд арасында) ғаламның бақыланатын бөлігінде инфляция кезінде не болғаны туралы айтатын болсақ, онда біз ғаламның өлшемін білеміз: ол 17 арасында өзгереді. сантиметр (10-да минус 35 секундта) және 168 метр (10-да минус 30 секунд).

Он жеті сантиметр дегеніміз не? Бұл футбол добының диаметріне жуық. Сонымен, егер сіз ғаламның көрсетілген өлшемдерінің қайсысы нақтыға жақын екенін білгіңіз келсе, осы фигураны ұстаныңыз. Егер өлшемдерді сантиметрден кіші деп алсақ ше? Бұл тым аз; дегенмен, егер ғарыштық микротолқынды сәулеленудің шектеулерін ескерсек, ғаламның кеңеюі мұндай жағдайда аяқталуы мүмкін емес екені белгілі болды. жоғары деңгейэнергиялар, демек, «Үлкен жарылыстың» басындағы ғаламның жоғарыда аталған өлшемі (яғни, сантиметрден аспайтын өлшем) алынып тасталды. Егер ғаламның мөлшері қазіргіден асып кетсе, онда бұл жағдайда оның бақыланбайтын бөлігінің болуы туралы айтудың мәні бар (бұл дұрыс шығар), бірақ бізде бұл бөлікті өлшеуге мүмкіндік жоқ.

Сонымен, пайда болған кезде ғаламның көлемі қандай болды? Егер сіз инфляция сатысын сипаттайтын ең беделді математикалық модельдерге сенетін болсаңыз, оның пайда болу кезіндегі ғаламның мөлшері адам басының өлшемі мен зәулім ғимараттармен салынған қала блогының арасында ауытқып тұратыны белгілі болды. Міне, көріп отырсыздар, бар болғаны 13,8 миллиард жыл өтеді - және біз өмір сүріп жатқан ғалам пайда болды.

Әрқайсымыз кем дегенде бір рет біз қандай үлкен әлемде өмір сүріп жатқанымыз туралы ойландық. Біздің планетамыз қалалардың, ауылдардың, жолдардың, ормандардың, өзендердің сансыз саны. Көптеген адамдар өмірінде оның жартысын көре алмайды. Ғаламшардың орасан зор масштабын елестету қиын, бірақ одан да қиын міндет бар. Әлемнің өлшемі, мүмкін, тіпті ең дамыған ақыл-ойдың өзі елестете алмайтын нәрсе. Қазіргі ғылым бұл туралы не ойлайтынын анықтауға тырысайық.

Негізгі ұғым

Ғалам - бұл бізді қоршап тұрғанның бәрі, біз білетін және болжайтын нәрсе, не болды, не болды және болады. Егер романтизмнің қарқындылығын төмендететін болсақ, онда бұл ұғым ғылымда физикалық өмір сүретіннің барлығын уақыт аспектісін және барлық элементтердің қызмет етуін, өзара байланысын және т.б.

Әрине, Әлемнің нақты көлемін елестету өте қиын. Ғылымда бұл мәселе кеңінен талқыланып, әлі ортақ пікір жоқ. Астрономдар өз болжамдарында біз білетін дүниенің пайда болуының бар теорияларына, сондай-ақ бақылау нәтижесінде алынған деректерге сүйенеді.

Метагалактика

Әртүрлі гипотезалар Әлемді өлшемсіз немесе әсерсіз кең кеңістік ретінде анықтайды, олардың көпшілігі туралы біз аз білеміз. Зерттеуге қол жетімді аумақты нақтылау және талқылау мүмкіндігін келтіру үшін Метагалактика тұжырымдамасы енгізілді. Бұл термин астрономиялық әдістермен бақылауға болатын Әлемнің бөлігін білдіреді. Технология мен білімнің жетілдірілуі арқасында ол үнемі өсіп келеді. Метагалактика бақыланатын Ғаламның бөлігі болып табылады - материя өзінің өмір сүру кезеңінде қазіргі жағдайына жете алған кеңістік. Әлемнің өлшемін түсінуге келгенде, көпшілігі Метагалактика туралы айтады. Технологиялық дамудың қазіргі деңгейі Жерден 15 миллиард жарық жылына дейінгі қашықтықта орналасқан объектілерді бақылауға мүмкіндік береді. Көріп отырғанымыздай, бұл параметрді анықтауда уақыт кеңістіктен кем емес рөл атқарады.

Жасы мен мөлшері

Ғаламның кейбір үлгілеріне сәйкес, ол ешқашан пайда болған емес, бірақ мәңгі бар. Дегенмен, бүгінде үстемдік ететін Үлкен жарылыс теориясы біздің әлемге «бастапқы нүкте» береді. Астрономдардың айтуынша, Ғаламның жасы шамамен 13,7 миллиард жыл. Уақытты кері қайтарсаңыз, Үлкен жарылысқа қайта оралуға болады. Ғаламның көлемінің шексіз екендігіне қарамастан, оның бақыланатын бөлігінің шекаралары бар, өйткені жарық жылдамдығы шектеулі. Ол Үлкен жарылыстан бері жердегі бақылаушыға әсер етуі мүмкін барлық орындарды қамтиды. Бақыланатын Әлемнің көлемі оның тұрақты кеңеюіне байланысты ұлғаюда. Соңғы есептеулер бойынша ол 93 миллиард жарық жылы кеңістігін алып жатыр.

Бір топ

Ғаламның қандай екенін көрейік. Қатты сандармен көрсетілген ғарыш кеңістігінің өлшемдері, әрине, таңқаларлық, бірақ түсіну қиын. Көптеген адамдар үшін, егер олар Күн сияқты қанша жүйе оған сәйкес келетінін білсе, бізді қоршаған әлемнің ауқымын түсіну оңайырақ болады.

Біздің жұлдыз және оның айналасындағы планеталар Құс жолының кішкене бөлігі ғана. Астрономдардың айтуынша, Галактикада шамамен 100 миллиард жұлдыз бар. Олардың кейбіреулері экзопланеталарды ашқан. Ғаламның көлемі ғана емес, оның елеусіз бөлігі, яғни Құс жолы алып жатқан кеңістік құрметті тудырады. Біздің галактика арқылы жүру үшін жүз мың жыл жарық қажет!

Жергілікті топ

Эдвин Хаббл ашқаннан кейін дами бастаған экстрагалактикалық астрономия Құс жолына ұқсас көптеген құрылымдарды сипаттайды. Оның ең жақын көршілері Андромеда тұмандығы мен Үлкен және Кіші Магеллан бұлттары. Бірнеше басқа «серіктермен» бірге олар галактикалардың жергілікті тобын құрайды. Ол көршілес ұқсас формациядан шамамен 3 миллион жарық жылына бөлінген. Заманауи ұшақтың мұндай қашықтықты еңсеру үшін қанша уақыт кететінін елестету тіпті қорқынышты!

Бақыланды

Барлық жергілікті топтар кең аумақпен бөлінген. Метагалактика Құс жолына ұқсас бірнеше миллиард құрылымдарды қамтиды. Ғаламның көлемі шынымен таң қалдырады. Жарық сәулесі Құс жолынан Андромеда тұмандығына дейінгі қашықтықты жүріп өту үшін 2 миллион жыл қажет.

Кеңістіктің бір бөлігі бізден неғұрлым алыс орналасса, оның қазіргі күйі туралы соғұрлым аз білеміз. Жарық жылдамдығы шекті болғандықтан, ғалымдар мұндай объектілердің өткені туралы ақпаратты ғана ала алады. Дәл осы себептерге байланысты, жоғарыда айтылғандай, астрономиялық зерттеулерге қол жетімді Ғаламның ауданы шектеулі.

Басқа әлемдер

Дегенмен, бұл Ғаламды сипаттайтын барлық таңғажайып ақпарат емес. Ғарыш кеңістігінің өлшемдері, шамасы, Метагалактикадан және бақыланатын бөліктен айтарлықтай асып түседі. Инфляция теориясы Multiverse сияқты ұғымды енгізеді. Ол бір мезетте қалыптасқан, бір-бірімен қиылыспайтын және дербес дамитын көптеген дүниелерден тұрады. Технологиялық дамудың қазіргі деңгейі мұндай көрші Ғаламдарды білуге ​​үміт бермейді. Оның бір себебі – жарық жылдамдығының бірдей шектілігі.

Ғарыш ғылымындағы қарқынды жетістіктер біздің Ғаламның қаншалықты үлкен екендігі туралы түсінігімізді өзгертеді. Астрономияның қазіргі жай-күйін, оның құрамдас теорияларын және ғалымдардың есептеулерін білмейтіндерге түсіну қиын. Дегенмен, мәселені үстірт зерттеудің өзі біз бір бөлігі болып табылатын әлемнің қаншалықты үлкен екенін және ол туралы әлі де аз білетінімізді көрсетеді.

Біз бақылайтын Әлемнің нақты шекаралары бар екенін білесіз бе? Біз Ғаламды шексіз және түсініксіз нәрсемен байланыстыруға дағдыланғанбыз. Дегенмен, қазіргі ғылым Әлемнің «шексіздігі» туралы сұрағанда, мұндай «айқын» сұраққа мүлдем басқа жауап береді.

Сәйкес заманауи идеялар, бақыланатын ғаламның өлшемі шамамен 45,7 миллиард жарық жылы (немесе 14,6 гигапарсек). Бірақ бұл сандар нені білдіреді?

Ойға келген бірінші сұрақ қарапайым адамға- Ғалам қалай шексіз болмайды? Біздің айналамызда бар нәрсенің контейнерінде шекара болмауы керек екендігі даусыз сияқты. Егер бұл шекаралар бар болса, олар қандай?

Бір ғарышкер Ғаламның шекарасына жетті делік. Оның алдында не көреді? Қатты қабырға? Өртке қарсы бөгет? Ал оның астарында не жатыр – бостық? Басқа ғалам? Бірақ бостық немесе басқа Әлем біздің ғаламның шекарасында екенімізді білдіре ала ма? Өйткені, бұл «ештеңе» жоқ дегенді білдірмейді. Бостық пен басқа Әлем де «бір нәрсе». Бірақ Ғалам - бұл «бірдеңенің» барлығын қамтитын нәрсе.

Біз абсолютті қайшылыққа келеміз. Ғаламның шекарасы бізден болмауы керек нәрсені жасыруы керек екен. Немесе Әлемнің шекарасы «бәрін» «бір нәрседен» қоршау керек, бірақ бұл «бірдеңе» де «бәрінің» бөлігі болуы керек. Жалпы алғанда, толық абсурдтық. Сонда ғалымдар біздің Ғаламның шекті мөлшерін, массасын және тіпті жасын қалай жариялай алады? Бұл мәндер елестету мүмкін емес үлкен болса да, әлі де шектеулі. Ғылым анық нәрсемен таласады ма? Мұны түсіну үшін алдымен адамдардың Әлем туралы қазіргі түсінігімізге қалай келгенін бақылап көрейік.

Шекараларды кеңейту

Ежелден бері адамдарды қоршаған дүниенің қандай болатыны қызықтырады. Бұрынғылардың ғаламды түсіндірудегі үш тірегі мен басқа да әрекеттеріне мысал келтірудің қажеті жоқ. Әдетте, түптеп келгенде, бәрінің негізі жер беті екеніне жетті. Тіпті ежелгі дәуірде және орта ғасырларда астрономдар планеталардың «қозғалыссыз» қозғалыс заңдары туралы кең білімге ие болды. аспан сферасы, Жер Әлемнің орталығы болып қала берді.

Әрине, қайта кіріңіз Ежелгі ГрецияЖер Күнді айналады деп есептейтіндер де болды. Көп дүниелер мен Ғаламның шексіздігі туралы айтқандар болды. Бірақ бұл теориялардың конструктивті негіздемесі ғылыми революцияның тоғысында ғана пайда болды.

16 ғасырда поляк астрономы Николай Коперник Әлемді тануда алғашқы үлкен серпіліс жасады. Ол Жердің Күнді айналатын планеталардың бірі ғана екенін нық дәлелдеді. Мұндай жүйе аспан сферасындағы планеталардың осындай күрделі және күрделі қозғалысын түсіндіруді айтарлықтай жеңілдетті. Қозғалмайтын Жер жағдайында астрономдар планеталардың бұл әрекетін түсіндіру үшін әртүрлі ақылды теорияларды ойлап табуға мәжбүр болды. Екінші жағынан, егер Жер қозғалады деп қабылданса, онда мұндай күрделі қозғалыстардың түсіндірмесі табиғи түрде келеді. Осылайша астрономияда «гелиоцентризм» деп аталатын жаңа парадигма пайда болды.

Көптеген Күндер

Алайда, осыдан кейін де астрономдар Ғаламды «сферамен шектей берді тұрақты жұлдыздар" 19 ғасырға дейін олар жұлдыздарға дейінгі қашықтықты есептей алмады. Бірнеше ғасырлар бойы астрономдар Жердің орбиталық қозғалысына (жылдық параллакс) қатысты жұлдыздардың орнындағы ауытқуларды анықтауға тырысты. Ол кездегі құралдар мұндай дәл өлшеуге мүмкіндік бермеді.

Ақырында, 1837 жылы орыс-неміс астрономы Василий Струве параллаксты өлшейді. Бұл кеңістіктің масштабын түсінудегі жаңа қадам болды. Енді ғалымдар жұлдыздар Күнге алыс ұқсастықтар деп сенімді түрде айта алды. Біздің жарықтандырғышымыз енді бәрінің орталығы емес, шексіз жұлдыздар шоғырының тең «резидентіне» айналды.

Астрономдар Ғаламның масштабын түсінуге жақындады, өйткені жұлдыздарға дейінгі қашықтық шынымен құбыжық болып шықты. Тіпті планеталардың орбиталарының көлемі салыстырмалы түрде шамалы болып көрінді. Әрі қарай жұлдыздардың қалай шоғырланғанын түсіну керек болды.

Көптеген Сүт жолдары

Әйгілі философ Иммануил Кант 1755 жылы Ғаламның ауқымды құрылымын қазіргі заманғы түсінудің негіздерін болжаған. Ол Құс жолы үлкен айналмалы жұлдыздар шоғыры деп болжаған. Өз кезегінде, байқалған тұмандықтардың көпшілігі де алыстағы «сүт жолдары» - галактикалар. Осыған қарамастан, 20 ғасырға дейін астрономдар барлық тұмандықтар жұлдыздардың пайда болу көздері және Құс жолының бөлігі деп есептеді.

Астрономдар галактикалар арасындағы қашықтықты пайдаланып өлшеуді үйренген кезде жағдай өзгерді. Бұл түрдегі жұлдыздардың абсолютті жарқырауы олардың өзгергіштік кезеңіне қатаң байланысты. Олардың абсолютті жарқырауын көрінетінімен салыстыра отырып, оларға дейінгі қашықтықты жоғары дәлдікпен анықтауға болады. Бұл әдісті 20 ғасырдың басында Эйнар Герцшрунг пен Харлоу Счелпи жасаған. Оның арқасында кеңестік астроном Эрнст Эпик 1922 жылы Андромедаға дейінгі қашықтықты анықтады, бұл Құс жолының өлшемінен үлкен дәрежеде болып шықты.

Эпиктің бастамасын Эдвин Хаббл жалғастырды. Басқа галактикалардағы цефеидтердің жарықтығын өлшей отырып, ол олардың қашықтығын өлшеп, спектрлеріндегі қызыл ығысумен салыстырды. Сондықтан 1929 жылы ол өзінің әйгілі заңын әзірледі. Оның жұмысы Құс жолы – Әлемнің шеті деген қалыптасқан көзқарасты түбегейлі жоққа шығарды. Енді ол бір кездері оны қарастырған көптеген галактикалардың бірі болды ажырамас бөлігі. Канттың гипотезасы дамығаннан кейін екі ғасырға жуық уақыт өткен соң расталды.

Кейіннен галактиканың бақылаушыдан қашықтығы мен оны одан алыстату жылдамдығы арасындағы байланыс Хаббл ашқан Ғаламның ауқымды құрылымының толық суретін салуға мүмкіндік берді. Галактикалар оның елеусіз бөлігі ғана болып шықты. Олар кластерлерге, кластерлер суперкластерге қосылды. Өз кезегінде суперкластерлер Әлемдегі ең үлкен белгілі құрылымдарды - жіптер мен қабырғаларды құрайды. Үлкен бос кеңістіктерге () іргелес жатқан бұл құрылымдар қазіргі уақытта белгілі Әлемнің ауқымды құрылымын құрайды.

Көрінетін шексіздік

Жоғарыда айтылғандардан шығатыны, бірнеше ғасырлар ішінде ғылым бірте-бірте геоцентризмнен Әлемді қазіргі заманғы түсінуге дейін көтерілді. Дегенмен, бұл біздің бүгінгі Ғаламды неге шектейтінімізге жауап бермейді. Өйткені, біз осы уақытқа дейін оның табиғаты туралы емес, тек ғарыш ауқымы туралы айтып келдік.

Ғаламның шексіздігін ақтауға шешім қабылдаған бірінші адам Исаак Ньютон болды. Заңды ашу әмбебап ауырлық, ол егер кеңістік шектеулі болса, оның барлық денелері ерте ме, кеш пе бір бүтінге біріктіріледі деп сенді. Оның алдында, егер кімде-кім Әлемнің шексіздігі туралы идеяны білдірсе, бұл тек философиялық бағытта болды. Ешбір себепсіз ғылыми негіздеу. Бұған мысал - Джордано Бруно. Айтпақшы, ол да Кант сияқты ғылымнан сан ғасырға озып кетті. Ол бірінші болып жұлдыздардың алыстағы күндер екенін және планеталар да олардың айналасында айналатынын жариялады.

Шексіздік фактісінің өзі дәлелді және айқын болып көрінетін сияқты, бірақ 20 ғасырдағы ғылымның бетбұрыстары бұл «ақиқатты» шайқады.

Стационарлық Әлем

Әлемнің заманауи үлгісін жасау жолындағы алғашқы маңызды қадамды Альберт Эйнштейн жасады. Атақты физик 1917 жылы өзінің стационарлық Әлем моделін ұсынды. Бұл модель бір жыл бұрын жасаған жалпы салыстырмалылық теориясына негізделген. Оның моделі бойынша Әлем уақыт жағынан шексіз, кеңістікте шекті. Бірақ, жоғарыда атап өтілгендей, Ньютонның пікірінше, көлемі шектеулі Әлемнің күйреуі керек. Ол үшін Эйнштейн алыстағы объектілердің гравитациялық тартылуын өтейтін космологиялық тұрақтыны енгізді.

Қаншалықты кереғар көрінсе де, Эйнштейн Әлемнің шектілігін шектемеді. Оның пікірінше, Әлем гиперсфераның жабық қабығы. Аналогия - кәдімгі үш өлшемді шардың беті, мысалы, глобус немесе Жер. Саяхатшы Жерді қанша араласа да, оның шетіне жете алмайды. Алайда бұл Жердің шексіз екенін білдірмейді. Саяхатшы сапарын бастаған жерге оралады.

Гиперсфераның бетінде

Сол сияқты, Эйнштейннің ғаламын жұлдызды кемеде айналып өтіп бара жатқан ғарыш саяхатшысы Жерге қайта оралуы мүмкін. Тек осы жолы кезбе шардың екі өлшемді бетімен емес, гиперсфераның үш өлшемді бетімен қозғалады. Бұл Әлемнің шекті көлемі бар, демек, жұлдыздардың саны мен массасы да шектеулі екенін білдіреді. Дегенмен, Әлемнің шекарасы да, орталығы да жоқ.

Эйнштейн өзінің әйгілі теориясында кеңістікті, уақытты және гравитацияны байланыстыру арқылы осындай тұжырымдарға келді. Оның алдында бұл ұғымдар бөлек қарастырылды, сондықтан Әлем кеңістігі таза евклидтік болды. Эйнштейн гравитацияның өзі кеңістік-уақыттың қисықтығы екенін дәлелдеді. Бұл түбегейлі өзгерді ерте спектакльдерклассикалық Ньютон механикасы мен евклид геометриясына негізделген Әлемнің табиғаты туралы.

Ғаламның кеңеюі

Тіпті «жаңа ғаламды» ашушының өзі де адасушылыққа бейтаныс емес еді. Эйнштейн Ғарыштағы ғаламды шектесе де, оны статикалық деп санауды жалғастырды. Оның моделі бойынша Әлем мәңгілік болды және болып қала береді және оның өлшемі әрқашан өзгеріссіз қалады. 1922 жылы кеңес физигі Александр Фридман бұл модельді айтарлықтай кеңейтті. Оның есептеулері бойынша, Әлем мүлдем статикалық емес. Ол уақыт өте келе кеңеюі немесе қысқаруы мүмкін. Бір қызығы, Фридман осындай салыстырмалылық теориясына негізделген осындай модельге келді. Ол бұл теорияны космологиялық тұрақтыны айналып өтіп, дұрысырақ қолдана білді.

Альберт Эйнштейн бұл «түзетуді» бірден қабылдамады. Бұл жаңа модель бұрын айтылған Хаббл ашылуына көмектесті. Галактикалардың құлдырауы Әлемнің кеңею фактісін даусыз дәлелдеді. Сондықтан Эйнштейн өз қателігін мойындауға мәжбүр болды. Енді Ғаламның Хаббл тұрақтысына байланысты оның кеңею жылдамдығын сипаттайтын белгілі бір жасы болды.

Космологияның одан әрі дамуы

Ғалымдар бұл сұрақты шешуге тырысқанда, Әлемнің көптеген басқа маңызды компоненттері ашылды және оның әртүрлі модельдері жасалды. Осылайша 1948 жылы Джордж Гамов «ыстық ғалам» гипотезасын енгізді, ол кейінірек Үлкен жарылыс теориясына айналады. 1965 жылғы жаңалық оның күдігін растады. Енді астрономдар Әлем мөлдір болған сәттен бастап пайда болған жарықты бақылай алды.

1932 жылы Фриц Цвики болжаған қараңғы материя 1975 жылы расталды. Қараңғы материя шын мәнінде галактикалардың, галактика кластерлерінің және жалпы әмбебап құрылымның бар болуын түсіндіреді. Ғалымдар Ғалам массасының көп бөлігі мүлдем көрінбейтінін осылай білді.

Ақырында, 1998 жылы қашықтықты зерттеу кезінде Ғаламның жеделдеу қарқынымен кеңейетіні анықталды. Ғылымдағы бұл соңғы бетбұрыс біздің ғаламның табиғаты туралы қазіргі түсінігімізді тудырды. Эйнштейн енгізген және Фридман жоққа шығарған космологиялық коэффициент Ғалам моделінде қайтадан өз орнын тапты. Космологиялық коэффициенттің (космологиялық тұрақты) болуы оның жеделдетілген кеңеюін түсіндіреді. Космологиялық тұрақтының болуын түсіндіру үшін тұжырымдама енгізілді - Әлемнің массасының көп бөлігін қамтитын гипотетикалық өріс.

Бақыланатын Әлемнің өлшемі туралы заманауи түсінік

Ғаламның қазіргі моделі ΛCDM моделі деп те аталады. «Λ» әрпі Ғаламның жеделдетілген кеңеюін түсіндіретін космологиялық тұрақтының болуын білдіреді. «CDM» Әлемнің суық қараңғы материямен толтырылғанын білдіреді. Жақында жүргізілген зерттеулер Хаббл тұрақтысы шамамен 71 (км/с)/Мпк екенін көрсетеді, бұл Ғаламның жасына 13,75 миллиард жыл сәйкес келеді. Ғаламның жасын біле отырып, біз оның бақыланатын аймағының көлемін бағалай аламыз.

Салыстырмалылық теориясы бойынша кез келген зат туралы ақпарат бақылаушыға жарық жылдамдығынан (299 792 458 м/с) жоғары жылдамдықпен жете алмайды. Байқаушы затты жай ғана емес, оның өткенін де көреді екен. Зат одан қаншалықты алыс болса, ол өткенге соншалықты алыс көрінеді. Мысалы, Айға қарап, біз оның бір секундтан сәл астам уақыт бұрын қандай болғанын көреміз, Күн - сегіз минуттан астам бұрын, ең жақын жұлдыздар - жылдар, галактикалар - миллиондаған жылдар бұрын және т.б. Эйнштейннің стационарлық моделінде Ғаламның жас шегі жоқ, яғни оның бақыланатын аймағы да ештеңемен шектелмейді. Барған сайын күрделі астрономиялық құралдармен қаруланған бақылаушы барған сайын алыстағы және көне нысандарды бақылайтын болады.

Бізде Ғаламның заманауи үлгісімен басқа сурет бар. Оған сәйкес, Әлемнің жасы бар, демек, бақылаудың шегі бар. Яғни, Әлем пайда болғаннан бері бірде-бір фотон 13,75 миллиард жарық жылынан асатын қашықтықты жүре алмады. Біз бақыланатын Әлемнің бақылаушыдан радиусы 13,75 миллиард жарық жылы болатын сфералық аймаққа дейін шектелгенін айта аламыз. Алайда, бұл мүлдем дұрыс емес. Біз Ғалам кеңістігінің кеңеюі туралы ұмытпауымыз керек. Фотон бақылаушыға жеткенде, оны шығарған нысан бізден 45,7 миллиард жарық жылы қашықтықта болады. жылдар. Бұл өлшем бөлшектердің көкжиегі, ол бақыланатын Әлемнің шекарасы.

Көкжиек үстінде

Сонымен, бақыланатын Әлемнің өлшемі екі түрге бөлінеді. Көрінетін өлшем, оны Хаббл радиусы деп те атайды (13,75 миллиард жарық жылы). Ал бөлшектер көкжиегі (45,7 млрд жарық жылы) деп аталатын нақты өлшем. Ең бастысы, бұл екі көкжиек те Әлемнің нақты өлшемін сипаттамайды. Біріншіден, олар бақылаушының кеңістіктегі орнына байланысты. Екіншіден, олар уақыт өте келе өзгереді. ΛCDM моделі жағдайында бөлшектер көкжиегі Хаббл горизонтынан үлкен жылдамдықпен кеңейеді. Қазіргі ғылым бұл үрдіс болашақта өзгере ме деген сұраққа жауап бермейді. Бірақ егер біз Ғаламның үдеумен кеңеюін жалғастыра беретін болсақ, онда біз қазір көріп отырған барлық нысандар ерте ме, кеш пе біздің «көру өрісімізден» жоғалады.

Қазіргі уақытта астрономдар бақылайтын ең алыс жарық ғарыштық микротолқынды фон сәулесі болып табылады. Оған назар аудара отырып, ғалымдар Ғаламды Үлкен жарылыстан кейінгі 380 мың жылдан кейінгідей көреді. Осы сәтте Ғалам жеткілікті түрде суыды, ол бүгінде радиотелескоптардың көмегімен анықталатын бос фотондарды шығара алды. Ол кезде Ғаламда жұлдыздар мен галактикалар болған жоқ, тек сутегінің, гелийдің және басқа элементтердің елеусіз мөлшерінің үздіксіз бұлты болды. Бұл бұлтта байқалған біртекті еместерден кейін галактика кластерлері пайда болады. Ғарыштық микротолқынды фон сәулеленуіндегі біркелкі емес заттардан түзілетін объектілер бөлшектердің көкжиегіне ең жақын орналасқаны белгілі болды.

Шынайы шекаралар

Әлемнің шынайы, бақыланбайтын шекаралары бар-жоғы әлі де жалған ғылыми болжам мәселесі. Қалай болғанда да, бәрі Әлемнің шексіздігі туралы келіседі, бірақ бұл шексіздікті мүлдем басқаша түсіндіреді. Кейбіреулер Әлемді көп өлшемді деп санайды, мұнда біздің «жергілікті» үш өлшемді Әлем оның қабаттарының бірі ғана. Басқалары Әлемнің фракталдық екенін айтады, яғни біздің жергілікті Әлем басқа бір бөлшек болуы мүмкін. Мультиверстің әртүрлі модельдері туралы ұмытпау керек, оның жабық, ашық, параллель ғаламдар, құрт тесіктері. Және сан алуан нұсқалары бар, олардың саны тек адамның қиялымен шектеледі.

Бірақ егер біз салқын реализмге қосылсақ немесе осы гипотезалардың барлығынан бас тартсақ, онда біздің Әлемді барлық жұлдыздар мен галактикалардың шексіз біртекті контейнері деп болжауға болады. Оның үстіне, кез келген өте алыс нүктеде, мейлі ол бізден миллиардтаған гигапарсек болсын, барлық шарттар бірдей болады. Бұл кезде бөлшектердің көкжиегі мен Хаббл сферасы дәл бірдей болады, олардың шетінде бірдей реликті сәулелену болады. Айналада бірдей жұлдыздар мен галактикалар болады. Бір қызығы, бұл Ғаламның кеңеюіне қайшы келмейді. Өйткені кеңейіп жатқан Ғалам ғана емес, оның кеңістігінің өзі. Үлкен жарылыс кезінде Әлемнің бір нүктеден пайда болуы сол кездегі шексіз кішкентай (нөлге жуық) өлшемдердің қазір елестету мүмкін емес үлкен өлшемдерге айналғанын білдіреді. Болашақта біз бақыланатын Әлемнің масштабын түсіну үшін дәл осы гипотезаны қолданамыз.

Көрнекі бейнелеу

Әртүрлі көздер адамдарға Әлемнің масштабын түсінуге мүмкіндік беретін барлық көрнекі модельдерді ұсынады. Дегенмен, ғарыштың қаншалықты үлкен екенін түсіну бізге жеткіліксіз. Хаббл көкжиегі және бөлшектер көкжиегі сияқты ұғымдардың шын мәнінде қалай пайда болатынын елестету маңызды. Ол үшін модельімізді кезең-кезеңімен елестетейік.

Қазіргі ғылым Ғаламның «бөтен» аймағы туралы білмейтінін ұмытайық. Мультиверстердің, фракталдық ғаламның және оның басқа да «сорттарының» нұсқаларын алып тастап, оны жай ғана шексіз деп елестетейік. Бұрын айтылғандай, бұл оның кеңістігінің кеңеюіне қайшы келмейді. Әрине, Хаббл сферасы мен бөлшектер сферасы сәйкесінше 13,75 және 45,7 миллиард жарық жылы екенін ескерейік.

Ғаламның масштабы

БАСТАУ түймесін басып, жаңа, белгісіз әлемді ашыңыз!
Алдымен, әмбебап масштабтың қаншалықты үлкен екенін түсінуге тырысайық. Егер сіз біздің планетамызды аралаған болсаңыз, Жердің біз үшін қаншалықты үлкен екенін елестете аласыз. Енді біздің планетамызды жарты футбол алаңының көлеміндей қарбыз-Күн айналасында орбитада қозғалатын қарақұмық дәні ретінде елестетіңіз. Бұл жағдайда Нептунның орбитасы шағын қаланың өлшеміне сәйкес келеді, ауданы Айға сәйкес келеді, ал Күннің әсер ету шекарасының ауданы Марсқа сәйкес келеді. Марс қарақұмықтан үлкен болса, біздің Күн жүйесі Жерден әлдеқайда үлкен екен! Бірақ бұл бастамасы ғана.

Енді бұл қарақұмық біздің жүйеміз болады деп елестетіп көрейік, оның өлшемі шамамен бір парсекке тең. Сонда Құс жолы екі футбол стадионындай болады. Алайда бұл бізге жеткіліксіз болады. Құс жолын да сантиметрге дейін азайтуға тура келеді. Ол кофе-қара галактикааралық кеңістіктің ортасында құйынға оралған кофе көбігіне ұқсайды. Одан жиырма сантиметрдей спиральды «үзінді» - Андромеда тұмандығы болады. Олардың айналасында біздің Жергілікті кластердің шағын галактикаларының шоғыры болады. Біздің Ғаламның көрінетін өлшемі 9,2 шақырым болады. Біз Әмбебап өлшемдер туралы түсінікке келдік.

Әмбебап көпіршіктің ішінде

Дегенмен, біз үшін шкаланың өзін түсіну жеткіліксіз. Әлемді динамикада жүзеге асыру маңызды. Өзімізді Құс жолы диаметрі сантиметрлік алыптар ретінде елестетейік. Дәл қазір атап өткендей, біз радиусы 4,57 және диаметрі 9,24 километр болатын шардың ішінде боламыз. Біз осы шардың ішінде қалқып, саяхаттап, бүкіл мегапарсектерді бір секундта басып өте аламыз деп елестетейік. Біздің Ғалам шексіз болса, біз не көреміз?

Әрине, біздің алдымызда сансыз сансыз галактикалар пайда болады. Эллипстік, спиральді, дұрыс емес. Кейбір аумақтар оларға толы болады, басқалары бос болады. негізгі ерекшелігікөзбен қарағанда, біз қозғалыссыз болсақ, олардың барлығы қозғалыссыз болады. Бірақ біз бір қадам жасаған кезде галактикалардың өзі қозғала бастайды. Мысалы, егер біз сантиметрмен көре алатын болсақ Құс жолымикроскопиялық Күн жүйесі, сонда біз оның дамуын бақылай аламыз. Біздің галактикадан 600 метр алыстап, біз қалыптасу сәтінде протожұлдыз Күн мен протопланетар дискісін көреміз. Оған жақындай отырып, біз Жердің қалай пайда болатынын, өмірдің пайда болуын және адамның пайда болуын көреміз. Сол сияқты, біз олардан алыстаған немесе жақындаған кезде галактикалардың қалай өзгеретінін және қозғалатынын көреміз.

Сондықтан, соғұрлым көп алыс галактикаларБіз құрдас боламыз, олар біз үшін неғұрлым ежелгі болады. Сонымен, ең алыс галактикалар бізден 1300 метр қашықтықта орналасады, ал 1380 метр бұрылыста біз реликті радиацияны көреміз. Рас, бұл қашықтық біз үшін ойдан шығарылады. Дегенмен, біз ЦМБ-ға жақындаған сайын көреміз қызықты сурет. Әрине, біз сутегінің бастапқы бұлтынан галактикалардың қалай пайда болатынын және дамитынын байқаймыз. Осы қалыптасқан галактикалардың біріне жеткенде біз 1,375 шақырымды емес, 4,57 шақырымды түгел басып өткенімізді түсінеміз.

Кішірейту

Соның нәтижесінде көлеміміз одан да артады. Енді біз жұдырықта барлық бос орындар мен қабырғаларды орналастыра аламыз. Осылайша, біз өзімізді өте кішкентай көпіршікке тап боламыз, одан шығу мүмкін емес. Көпіршіктің шетіндегі объектілерге дейінгі қашықтық олар жақындаған сайын артып қана қоймайды, сонымен қатар жиектің өзі де шексіз жылжиды. Бұл бақыланатын Әлемнің көлемінің барлық нүктесі.

Ғалам қаншалықты үлкен болса да, бақылаушы үшін ол әрқашан шектеулі көпіршік болып қала береді. Бақылаушы әрқашан осы көпіршіктің ортасында болады, шын мәнінде ол оның орталығы. Көпіршіктің шетіндегі кез келген нысанға жетуге тырысқанда, бақылаушы оның ортасын ауыстырады. Объектіге жақындаған кезде бұл нысан көпіршіктің шетінен әрі қарай жылжиды және бір уақытта өзгереді. Мысалы, пішінсіз сутегі бұлтынан ол толыққанды галактикаға немесе одан әрі галактикалық шоғырға айналады. Сонымен қатар, бұл нысанға жақындаған сайын жол артады, өйткені қоршаған кеңістіктің өзі өзгереді. Бұл нысанға жеткеннен кейін біз оны тек көпіршіктің шетінен орталыққа жылжытамыз. Ғаламның шетінде реликті радиация әлі де жыпылықтай береді.

Егер біз ғаламның жеделдетілген қарқынмен кеңеюін жалғастыра беретін болсақ, онда көпіршіктің ортасында болу және уақытты миллиардтаған, триллиондаған және одан да көп сілкіндіру. жоғары тапсырыстаржылдар алда біз бұдан да қызықты суретті байқаймыз. Біздің көпіршігіміз де көлемі ұлғайғанымен, оның өзгеретін құрамдас бөліктері бізден тезірек алыстап, осы көпіршікті шетінен қалдырады, Әлемнің әрбір бөлшегі басқа бөлшектермен әрекеттесу мүмкіндігінсіз өзінің жалғыз көпіршігінде бөлек айналып кеткенше.

Сонымен, қазіргі ғылымда Әлемнің нақты көлемі және оның шекаралары бар-жоғы туралы ақпарат жоқ. Бірақ біз бақыланатын Әлемнің Хаббл радиусы (13,75 миллиард жарық жылы) және бөлшектердің радиусы (45,7 миллиард жарық жылы) деп аталатын көрінетін және шынайы шекарасы бар екенін анық білеміз. Бұл шекаралар толығымен бақылаушының кеңістіктегі жағдайына байланысты және уақыт өте келе кеңейеді. Егер Хаббл радиусы жарық жылдамдығымен қатаң түрде кеңейсе, онда бөлшектер көкжиегінің кеңеюі жылдамдайды. Оның бөлшектер горизонтындағы үдеуі әрі қарай жалғасады ма және оны сығумен алмастыра ма деген сұрақ ашық күйінде қалды.