Обозримая вселенная


Перельман в Занимательной астрономии про размеры Солнечной системы и вселенной.

Про солнечную систему:
Изберем для земного шара самую скромную величину булавочную головку: пусть Земля изображает ся шариком около 1 мм поперечником. Точнее говоря, мы будем пользоваться масштабом примерно 15 000 км в 1 мм, или 1:15 000 000 000. Луну в виде крупинки в 1/4 мм диаметром надо будет поместить в 3 см от булавочной головки. Солнце величиной с мяч или крокетный шар (10 см) должно отстоять на 10 м от Земли. Мяч, помещенный в одном углу просторной комнаты, и булавочная головка в другом вот подобие того, что представляют собой в мировом пространстве Солнце и Земля. Вы видите, что здесь в самом деле гораздо больше пустоты, чем вещества. Правда, между Солнцем и Землей есть две планеты Меркурий и Венера, но они мало способствуют заполнению пространства; в нашей комнате прибавляются лишь две крупинки: одна в мм поперечником (Меркурий) на расстоянии 4 м от мяча-Солнца и вторая с булавочную головку (Венера) в 7 м от мяча.


Но будут еще крупинки вещества по другую сторону от Земли. В 16 м от мяча-Солнца кружится Марс крупинка в мм поперечником. Каждые 15 лет обе крупинки, Земля и Марс, сближаются до 4 м; так выглядит здесь кратчайшее расстояние между двумя мирами.

У Марса два спутника, но изобразить их в нашей модели невозможно: в принятом масштабе им следовало бы придать размеры бактерий! Почти столь же ничтожные размеры должны иметь в нашей модели астероиды малые планеты, известные уже в числе свыше полутора тысяч, кружащиеся между Марсом и Юпитером. Их среднее расстояние от Солнца в нашей модели 28 м. Наиболее крупные из них имеют (в модели) толщину волоса ( мм), мельчайшие же величиной с бактерию.

Исполин-Юпитер будет представлен у нас шариком величиной с орех (1 см) в 52 м от мяча-Солнца. Вокруг его на расстоянии 3, 4, 7 и 12 см кружатся самые большие из 16 его крупнейших спутников (всего же их на сегодня 63). Размеры этих больших лун около мм, остальные представляются в модели опять-таки бактериями. Наиболее удаленный из его спутников, IX, пришлось бы поместить в 2 м от ореха-Юпитера. Значит, вся система Юпитера имеет у нас 4 м в поперечнике. Это очень много по сравнению с системой Земля Луна (поперечник 6 см), но довольно скромно, если сопоставить такие размеры с поперечником орбиты Юпитера (104 м) на нашей модели.

Уже и теперь очевидно, насколько безнадежны попытки уместить план солнечной системы на одном чертеже. Невозможность эта станет в дальнейшем еще убедительнее. Планету Сатурн пришлось бы поместить в 100 м от мяча-Солнца в виде орешка 8 мм поперечником. Прославленные кольца Сатурна шириной 4 мм и толщиной мм будут находиться в 1 мм от поверхности орешка. Что касается планетных колец, в семидесятых годах XX века они были обнаружены у Юпитера, Урана и Нептуна. 18 самых крупных (из 60 известных) спутников разбросаны вокруг планеты на протяжении м в виде крупинок диаметром в 1/10 мм и менее.


Пустыни, разделяющие планеты, прогрессивно увеличиваются с приближением к окраинам системы. Уран в нашей модели отброшен на 196 м от Солнца; это горошина в 3 мм поперечником с 27 пылинками-спутниками, разбросанными на расстоянии до 4 см от центральной крупинки.

В 300 м от центрального крокетного шара медлительно совершает свой путь Нептун: горошина с двумя (самыми большими из 13) спутниками Тритоном и Нереидой в 3 и 70 см от нее.

Еще далее обращается небольшая планета Плутон,[18] расстояние которой в нашей модели выразится в 400 м, а поперечник около половины земного.

Но и орбиту этой последней планеты нельзя считать границей нашей солнечной системы. Кроме планет, к ней принадлежат ведь и кометы, многие из которых движутся по замкнутым путям около Солнца. Среди этих волосатых звезд (подлинное значение слова комета ) есть ряд таких, период обращения которых доходит до 800 лет. Это кометы 372 г. до нашей эры, 1106, 1668, 1680, 1843, 1880, 1882 (две кометы) и 1887 гг. Путь каждой из них на модели изобразился бы вытянутым эллипсом, один конец которого, ближайший (перигелий), расположен всего в 12 мм от Солнца, а дальний (афелий) в 1700 м от него, в четыре раза дальше Плутона. Если исчислить размеры солнечной системы по этим кометам, то наша модель вырастет до 3 км в поперечнике и займет площадь 9 км2 при величине Земли, не забудьте, с булавочную головку! На этих 9 км2 помещается такой инвентарь:


1 крокетный шар,

2 орешка,

2 горошины,

2 булавочные головки,

3 крупинки помельче.

Вещество комет как бы они ни были многочисленны в расчет не принимается: их масса так мала, что они справедливо названы видимое ничто .

Про вселенную:

Возвратимся к той уменьшенной модели солнечной системы, которую мы мысленно изготовили по указаниям главы о планетах, и попробуем достроить ее, включив мир звезд. Что получится?

Вы помните, что в нашей модели Солнце изображалось шаром 10 см в диаметре, а вся планетная система кругом с поперечником в 800 м. На каких расстояниях от Солнца следовало бы поместить звезды, если строго придерживаться того же масштаба? Нетрудно рассчитать, что, например, Проксима Центавра самая близкая звезда оказалась бы на расстоянии 2700 км; Сириус 5500 км, Альтаир 9700 км. Этим ближайшим звездам даже на модели было бы тесно в Европе. Для звезд более отдаленных возьмем меру крупнее километра именно, 1000 км, называемую мегаметро (Мм). Таких единиц всего 40 в окружности земного шара и 380 между Землей и Луной. Вега была бы в нашей модели удалена на 17 Мм, Арктур на 23 Мм, Капелла на 28 Мм, Регул на 53 Мм, Денеб (а Лебедя) более чем на 350 Мм.


Расшифруем это последнее число. 350 Мм = = 350 000 км, т. е. немного меньше расстояния до Луны. Как видим, уменьшенная модель, в которой Земля булавочная головка, а Солнце крокетный шар, сама приобретает космические размеры!

Наша модель еще не достроена. Крайние, наиболее отдаленные звезды Млечного Пути, разместятся в модели на расстоянии 30 000 Мм почти в 100 раз дальше Луны. Но Млечный Путь не вся вселенная. Далеко за его пределами расположены другие звездные системы, например та, которая видна даже простым глазом в созвездии Андромеды, или также доступные невооруженному зрению Магеллановы Облака. На нашей модели пришлось бы представить Малое Магелланово Облако в виде объекта с поперечником в 4000 Мм, Большое в 5500 Мм, удалив их на 70 000 Мм от модели Млечного Пути. Модели туманности Андромеды мы должны были бы дать поперечник в 60 000 Мм и отодвинуть ее от модели Млечного Пути на 500 000 Мм, т. е. почти на действительное расстояние Юпитера!

Самые отдаленные небесные объекты, с какими имеет дело современная астрономия, это скопления галактик далеко за пределами нашего Млечного Пути. Расстояние их от Солнца превышает 1 000 000 000 световых лет. Представляем читателю самостоятельно рассчитать, как должно изобразиться подобное расстояние в нашей модели. Вместе с тем читатель получит некоторое представление о размерах той части вселенной, которая доступна оптическим средствам современной астрономии.

Источник: fishki.net

Что такое Вселенная?


Один из секторов Вселенной
Один из секторов Вселенной

Вселенная появилась миллиарды лет назад, и люди до сих пор не смогли доказать истинные причины ее образования. Она представляет собой все существующее пространство. Галактики, звезды, планеты – все это часть необъятной Вселенной.

Люди стараются изучать космос, но им предстоит проделать титаническую работу, прежде чем они смогут составить полное представление о его устройстве. Ежедневно астрономы из разных стран изучают новые области, но не могут добраться до границ мира. Причем исследования ведутся в разных направлениях: изучение Солнечной системы, соседних галактик, попытки установить общий размер Вселенной, подсчет космических объектов и т.д. Даже спустя десятки лет упорной работы 100%-е изучение внеземного пространства кажется недостижимой целью.

Вселенная постоянно меняется, что усложняет процесс ее исследования и составления описаний определенных ее частей. Но одно можно сказать точно: ее границы так так велики, что недоступны для изучения.

Строение вселенной


Пример расположения галактик относительно друг друга
Пример расположения галактик относительно друг друга

Звезды, которые видит человек, являются частью галактики. Солнце тоже входит в ее состав и находится на большом расстоянии от других светил. Если взглянуть на Млечный Путь со стороны, то он будет напоминать гигантский диск с большим скоплением звезд в центральной части. И таких галактик во Вселенной большое множество.

Звезды распределены в галактиках неравномерно, в разных частях имеются плотные скопления, напоминающие шар. Также есть пространства, где на протяжении многих световых лет нет ни одного светила.

Вокруг большинства звезд находятся планеты, обладающие уникальным внешним видом, атмосферой и другими особенностями. Также вокруг некоторых имеются спутники – небольшие космические объекты, удерживаемые за счет притяжения.


Галактик во Вселенной огромное множество, и многие имеют спиралевидную форму, которую хорошо заметно благодаря расположению светил. Такой тип называется протогалактиками. Ученые предполагают, что во время своего образования они вращались по кругу с большой скоростью, и постепенно замедлились. Другие галактики из-за сильного сжатия водородного газа не начали движение вокруг центральной оси и остались в форме эллипса.

Межгалактическое пространство помимо пустоты может содержать различные объекты: пояса астероидов, кометы, карликовые планеты и т.д.

Все вышеперечисленные объекты являются частью необъятной Вселенной. Причем регулярно рождаются новые звезды и планеты, из-за чего космос постоянно меняется.

Определение Вселенной

Цицерон - оратор, популяризировавший слово "universum"
Цицерон – оратор, популяризировавший слово “universum”

В первом веке до нашей эры римский философ Цицерон использовал латинское слово “universum”, чтобы единым термином охарактеризовать все пространство вокруг. Это настолько понравилось другим мыслителям, что они позаимствовали у него выражение и начали использовать в аналогичном контексте.


Словом “universum” называли все известные объекты: Землю, Солнце, далекие звезды, планеты, живых созданий и т.д. Сейчас термин потерял латинское окончание и звучит на английском как “universe“, что означает “вселенная”.

И пока римляне придумывали, как охарактеризовать пространство вокруг, греки тоже старались от них не отставать. Они ввели термин “космос”, что переводится как “мир”. Со временем оба слова начали использоваться для описания пространства вокруг. Однако под “Вселенной” больше подразумеваются галактики, звезды и планеты, а под “космосом” пространство между ними.

Доказательства, что Вселенная имеет возраст

Эдвин Хаббл поставил финальную точку в спорах, доказав наличие границ у Вселенной
Эдвин Хаббл поставил финальную точку в спорах, доказав наличие границ у Вселенной и их увеличение

Если верить теории Большого взрыва, то отсчет жизни Вселенной начинается в ту секунду, когда сжатая до микроскопических размеров сингулярность моментально расширилась. Со временем это пространство заполнили галактики и постепенно приняли тот вид, который люди наблюдают из телескопов.


Вселенная проделала долгий путь, на который ушли даже не миллионы, а миллиарды лет. Впервые о том, что у нее есть возраст, люди начали задумываться примерно в XVIII веке. Когда Земля была достаточно изучена, они обратили внимание к звездам и начали стремиться узнать как можно больше о них.

Средневековая модель Вселенной
Средневековая модель Вселенной

Изначально полагалось, что Вселенная бесконечна и не имеет возраста, являясь вечной. Но открытие законов термодинамики как минимум опровергло отсутствие возраста. Согласно им, тепло от горячих объектов переходит к более холодным, пока между ними не установится температурное равновесие. И если бы Вселенная существовала вечно, планеты, звезды и другие космические тела были бы одной температуры. Благодаря таким умозаключениям ученые того времени установили, что пространство вокруг имеет определенный возраст.


Доказать наличие возраста у Вселенной иным способом удалось в XX веке. Астроном Леметр выдвинул гипотезу, что пространство вокруг не бесконечно, имеет границы и постоянно увеличивается. Эдвин Хаббл поддержал его, поскольку заметил, что соседние галактики постепенно отдаляются от Млечного Пути. И если перемещаться назад во времени, можно оказаться во мгновении, когда размеры Вселенной были минимальными и еще не начали расти. Именно в этот момент и произошло ее рождение, соответственно она имеет возраст.

Сколько вселенной лет?

Эдвин Хаббл, прекрасно понимая, что пространство вокруг расширяется, вычислил константу, характеризующую скорость этого процесса. В 1958 году ученый Сэндидж использовал эту величину в своих расчетах и установил, что Вселенной должно быть примерно 20 миллиардов лет.

Позже астрономы открыли реликтовое излучение – свет от Большого взрыва, который до сих пор заметен на границах пространства. Это помогло выявить более точные размеры космоса. На основе полученных данных ученые смогли подсчитать примерный возраст Вселенной. Он оказался равен 13,824 млрд. лет.

Как возникла Вселенная

Момент Большого взрыва
Момент Большого взрыва

На данный момент теория Большого взрыва является наиболее логичным предположением о том, как возникла Вселенная. Она объясняет появление объектов, физических законов, материй и всего того, что находится в космосе.

Предположительно, все началось с небольшой сингулярности огромной плотности, для которой не существовало времени. В определенный момент она начала расти с огромной скоростью, порождая пространство, физические законы, гравитацию и т.д. Долгое время температура внутри была настолько высокой, что образование каких-либо частиц было невозможным.

Через 380 тыс. лет она снизилась до 3000К, и тогда начали формироваться субатомные частицы, которым на смену вскоре пришли полноценные атомы. А через миллиарды лет из пылевых облаков они превратились в звезды, планеты, астероиды.

Эволюция Вселенной

Временная хронология формирования Вселенной
Временная хронология формирования Вселенной

Спустя миллиарды лет, когда в пространстве появились атомы и молекулы, под действием гравитации они начали перемещаться относительно друг друга. Этот период ученые назвали Структурной Эпохой.

Уже в первые мгновения после расширения, в пространстве появились простейшие частицы, имеющие световую природу. Примерно через год начинает появляться темная материя. А еще через 380 тыс. лет после снижения температур появляются молекулы, способные образовывать разные вещества.

Эволюция Вселенной
Эволюция Вселенной

Постепенно частицы сбились в газовые облака огромных масштабов, а еще через некоторое время начали формироваться звезды и планеты, которые обладают взаимным притяжением. Первые галактики образовались спустя 300 млн. лет с момента Большого взрыва. Однако современный вид они приобрели лишь через 10 млрд. лет.

На данный момент Вселенной примерно 13,82 млрд. лет, и ее эволюция далека от завершения. Ученые не сомневаются, что галактики и общая карта пространства еще не раз поменяются, пока не придут к своей конечной форме.

Доказательством того, что эволюция Вселенной еще далека от завершения, является реликтовое излучение. Если оно заметно на границах пространства, значит, еще не иссякла энергия, выделенная в момент Большого взрыва. Соответственно, космос продолжает расширяться.

Структура и форма Вселенной

Возможные формы Вселенной
Возможные формы Вселенной

Утверждение того, что реликтовое излучение находится на самом краю Вселенной, довольно спорное. Доказано, что пространство расширяется быстрее скорости света, поэтому реальные края космоса уходят дальше мест, куда успела добраться световая энергия от Большого взрыва. По предварительным оценкам, сейчас размер Вселенной составляет примерно 91 миллиард световых лет, и это число постоянно растет.

Ученые со всего мира пытаются определить точную структуру пространства вокруг. Совершенно ясно, что космос состоит из галактик, между которыми находится пустота, пылевые облака, скопления астероидов и прочие объекты. Однако какую он имеет форму и структуру?

Пространство в четырех измерениях
Пространство в четырех измерениях

Вселенная подвластна четырем измерениям: координатам XYZ и времени. На основе этого ученые составили три варианта структур, которым может подчиняться пространство вокруг:

  • Открытая по форме похожа на седло и не имеет границ, такая структура не может растягиваться в пространстве бесконечно и должна обязательно остановиться;
  • Плоская представляет собой квадрат, который может увеличиваться бесконечно;
  • Закрытая похожа на замкнутую сферу, которая не может расти бесконечно, однако исследователи отмечают, что это может произойти через “неограниченное” количество времени.

Ученые пока не решили, какая структура Вселенной является достоверной. Однако все три варианта позволяют спрогнозировать ее форму.

Будущее Вселенной

Возможные варианты будущего 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
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.

Сколько звезд во Вселенной?

Звездное небо
Звездное небо

Любой, кто интересуется космосом, рано или поздно задумывается: а сколько звезд во Вселенной? Она состоит из галактик, внутри которых может быть огромное количество светил, причем для наблюдения некоторых требуется специальное оборудование. Поскольку звезды делятся на белых гигантов, красных карликов и т.д., они обладают определенными свойствами и видимостью.

Пример наблюдения космических объектов в телескоп
Пример наблюдения космических объектов в телескоп

Если для наблюдения за звездным небом использовать бинокль, то количество звезд, доступных взгляду, существенно возрастет и станет равно 200 тысячам. А если под рукой окажется телескоп средней мощности, то общая численность светил на небе увеличится до 15 миллионов. Более того, с помощью этого устройства человек сможет наблюдать отдаленные галактики, которые выглядят как небольшие пятна.

Нетрудно догадаться, что с использованием подручных средств человек способен увидеть звезды в относительной близости. Но сколько их существует во Вселенной?

Во Млечном Пути, где расположена Солнечная система, находится примерно 400 млрд. звезд. Данная цифра является очень большой, но она невелика по отношению ко Вселенной. Существуют спиральные галактики, насчитывающие 100 триллионов светил.

По подсчетам, минимальное количество звезд во Вселенной равно септиллиону (10 в 24-й степени). Все они находятся в пределах 46 млрд. световых лет относительно Земли. Именно такая область поддается наблюдению. Однако дальше этого расстояния могут находиться и другие галактики, скрытые от глаз человека. Соответственно, общее количество звезд во Вселенной может быть гораздо больше септиллиона.

Есть ли у Вселенной конец?

Изображение реликтового излучения
Изображение реликтового излучения

Пока ученые не могут с уверенностью ответить на данный вопрос. Человечество не обладает достаточными технологиями, чтобы заглянуть в бесконечную даль и убедиться в наличии или отсутствии краев у пространства. Однако некоторые обсерватории непрерывно работают в этом направлении. У ответа на этот вопрос может быть два варианта: Вселенная конечна, либо она бесконечна.

Если принимать за действительность первый вариант, то установить теоретические края мироздания помогает реликтовое излучение. Свет, оставшийся после Большого взрыва, протянулся на расстоянии примерно в 93 млрд. лет. Это и можно считать за границу Вселенной.

Вольное изображение границ Вселенной
Вольное изображение границ Вселенной

Второй вариант указывает на то, что космос бесконечен. Тогда, если человек отправится в любом направлении на большой скорости, то ему встретится бесконечное количество галактик, звезд и планет. Более того, ученые убеждены, что в этом случае где-то может существовать идентичная Солнечная система с Землей, которую населяют точно такие же люди. Ведь если пространство безгранично, и в нем существует неограниченное количество планет, вероятность того, что где-то существует клон Земли, стремится к бесконечности.

Возможно, в будущем люди смогут узнать наверняка, имеет ли Вселенная конец. Но на данный существуют лишь теории.

Гипотезы происхождения Вселенной

Изображение религиозной теории создания 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.

История изучения Вселенной

Солнечная система
Солнечная система

Четыре тысячи лет назад люди уже пытались изучать Вселенную. Карты созвездий и рисунки звездного неба составлялись еще в Древнем Вавилоне. Вплоть до 16 века астрономы считали Землю центром мироздания, но Галилео Галилей после изобретения телескопа сумел доказать, что планеты вращаются вокруг Солнца. Также ученый обнаружил на небе множество галактик, подобных Млечному Пути. Это расширило представление людей о Вселенной.

На протяжении нескольких веков астрономы изучали космические объекты, а в 1929 году Хаббл подтвердил, что галактики отдаляются друг от друга, а пространство расширяется. Сейчас люди используют современные технологии, чтобы получать о космосе как можно больше данных.

Источник: kipmu.ru

Что будет, если в Солнечной системе появится черная дыра?
(#Наука@science_newworld)

Мысленные эксперименты — отличная штука. Мы можем представить, что будет, если исчезнет Луна, и подозреваем, что наши предки видели сверхмассивнуюSee more черную дыру Млечного Пути. Догадываемся, что Луна не всегда была мертвой и холодной, а на Марсе когда-то текли реки и моря. Но мы находимся на окраине галактики, и черные дыры для нас почти что не существуют. Что, если бы одна из них образовалась в Солнечной системе? Возможно ли это в принципе?

В ночном небе начали происходить странные вещи. Вы, как и многие другие, активно следите за новостями. Выступает президент, его поддерживают астрофизики, геологи и климатологи. Он нервничает, но, отдавая дань традиции, делит новости на «плохие» и «хорошие». Хорошие новости: мы не умерли, планета не уничтожена, ее не унесло в космос и не раскрутило в гравитационном колесе. Плохие: нас ждут «весьма интересные перемены климата». Попытка выжить рядом с черной дырой похожа на бегство с «Титаника» — ради холодной смерти в океане.

Прежде, чем вы потянетесь за тревожным чемоданчиком или начнете сходить с ума: не бойтесь, это всего лишь мысленный эксперимент. Черные дыры представляют собой одно из самых страшных явлений во Вселенной. Их огромная тяжесть искривляет пространство и время — и наше понимание их природы — до предела, до одной точки. Сверхмассивные черные дыры (вроде этой) скрываются в ядрах галактик, поглощая миллионы, миллиарды звезд. Самое точное изображение черной дыры на сегодняшний день мы наблюдали в фильме «Интерстеллар». На деле же это явление во много раз страшнее.

Что будет, если недалеко от нашей Солнечной системы родится или обнаружится черная дыра?

Стоит сразу отметить, что наше Солнце никогда не станет черной дырой. Для этого нужна масса, порядком превосходящая солнечную — в 10-15 раз. Тогда случится гравитационный коллапс, и под действием силы тяжести материя буквально схлопнется в одну точку. Похожее явление лежит в основе водородных бомб и в теории холодного термоядерного синтеза, разве только гравитация играет другую роль. Более того, на роль потенциальных черных дыр не годятся и другие звезды в соседних галактиках. Большинство из них являются красными карликами и обладают массой в 8-60% нашего Солнца.

Остается два варианта: либо черная дыра спонтанно появляется в наших окрестностях, либо приходит непонятно откуда. Первое было бы возможно, если бы все страхи вокруг Большого адронного коллайдера приобрели смысл и черную дыру создали искусственным путем. Но нет, это невозможно.

Что касается второго, астрономы и астрофизики подтвердили существование около 2000 блуждающих черных дыр, но шансы того, что одна из них дойдет до нас, близятся к нулю. И как отметил писатель Дуглас Адамс:

«Космос велик. Вы просто не в состоянии осознать, насколько невероятно и умопомрачительно он велик. Я имею в виду, вам может показаться длинной дорога в аптеку, но по меркам космоса это семечки».

Впрочем, вероятность появления черной дыры — слишком интересное событие, чтобы проходить мимо.

Искривляющие пространство и время.

Если посмотреть на черную дыру издалека, она будет похожа на любой другой массивный объект. Пока она прямо перед вами, она подчиняется законам классической механики и ньютоновому закону универсальной гравитации, который гласит, что притяжение между двумя объектами пропорционально их массе и уменьшается с увеличением дистанции. Другими словами, нет гравитационной разницы между R136a1, «голубым» карликом весом в 265 солнц и черной дырой с таким же весом.

Подойдите к черной дыре поближе, чтобы попасть в ее гравитационное поле, и вы столкнетесь с двумя разными наборами правил. С общей теорией относительности Эйнштейна, которая допускает существование черных дыр, искривляющих пространство и время, и экстремальной гравитацией, которая доводит это искривление до крайности.

Если вы хотите изучить черную дыру, не вылезая из космического корабля, вы обнаружите, что чем ближе вы к средоточию огромной массы, тем больше ваши двигатели будут надрываться, чтобы удержать вас на круговой орбите. Сначала небольшие импульсы ракеты смогут стабилизировать ее; но чем дальше, тем больше энергии вам придется тратить, дабы не сойти с орбиты. В итоге только безостановочная работа двигателей ракеты будет отделять вас от всепоглощающего ничто. Впрочем, в фильме «Интерстеллар» — и в этом заслуга Кристофера Нолана и Кипа Торна — эти эффекты были показаны на удивление прилично.

Как только у вас закончится топливо (или вы внезапно решите выключить двигатели), вы пересечете горизонт событий черной дыры, границу, из-за которой не может вернуться даже свет. После этого вам придется ответить за все свои грехи. Ничто не остановит неумолимое движение к сингулярности — ядру бесконечно сжатого пространства и времени, где физика, какой мы ее знаем, сворачивается в клубок и скулит.

По мере вашего продвижения время будет замедляться. Очень сильно. С вашей точки зрения ничего не изменится, но ваши друзья, наблюдающие за вашим трюком, увидят что-то вроде смазанных молний. Но только до горизонта событий — за его пределы не выходит свет, а значит, увидеть вас никто не сможет. Идеальное преступление, не так ли?

Гравитационное искривление времени — явление достаточно обыденное, но слишком слабое, чтобы его можно было заметить. На Земле, к примеру, прожив миллиард лет на уровне моря, вы будете на секунду моложе, чем ваш ровесник, проживший на вершине Эвереста. Говорят, время боится пирамид, но вам придется провести слишком много времени, прислонившись к ней щекой, чтобы ощутить замедление времени в Париже.

В черной дыре время крутится волчком. Когда мы говорим, что падения в сингулярность нельзя избежать, это означает не только неумолимое действие гравитации или искажение пространство. Время в черной дыре сжимается до такой степени, что путь в сингулярность буквально становится вашим будущим. Бегство от сингулярности будет похоже на попытку остановить время.

Что случится с нашей Солнечной системой, если она вдруг испытает на себе гнев черной дыры и попадет в ее водоворот?

Время пришло.

Допустим, у нас есть черная дыра, которая заперта в двойной системе в обнимку со звездой, которая готовится стать сверхновой. Внезапно это происходит, гравитационный гигант выстреливает в нашем направлении на скорости десятков и сотен километров в секунду. Как мы об этом узнаем?

Ответ прост: не узнаем до тех пор, пока он не столкнется с чем-либо, поскольку массивная гравитация черных дыр не выпускает даже свет. А значит, вместо того чтобы пытаться найти черный перец на черном ковре, давайте рассмотрим несколько путей, которые помогут нам напрямую определить черную дыру.

Во-первых, материя, разорванная черной дырой, будет излучать радиацию по мере вращения диска аккреции. Пространство вокруг будет светиться, как новогодняя елка во мраке ночи.

Во-вторых, искажение пространства вокруг черных дыр можно обнаружить земными методами. Например, с помощью гравитационного линзирования, предсказанного в рамках общей теории относительности Эйнштейна. Эффект проявляется вблизи массивных объектов и фиксируется астрономами. Этот же способ используют для поиска темной материи.

Но даже в идеальных условиях обнаружить черную дыру таким образом будет сложнее, чем найти блох на пятнистой собаке ночью с помощью бинокля. С повязкой на глазу. Для успешного гравитационного линзирования черная дыра должна пройти между нами и звездой. И после этого нам еще должно повезти.

Кроме того, черная дыра может дать о себе знать, если будет взаимодействовать гравитационно с небесными объектами вроде планет, звезд, астероидов и комет, что снова подводит нас к ключевому вопросу: как близко будет располагаться наша гипотетическая черная дыра, угнездившаяся по соседству?

Конечно, чем ближе, тем опаснее. По мере приближения орбиты планет и лун будут танцевать танец, как воробей, попавшийся в паутину, волоча за собой кривые орбиты и нарушая порядок, который пытаются собрать по частям еще со времен Николая Коперника.

Здесь, на Земле, изменились бы приливы, отливы и цвет неба. Если гравитация, как по заказу Жириновского, отдалит орбиту планеты дальше от Солнца, приблизит ее, сделает более эллиптической, в лучшем случае мы будем страдать от перепадов температур и странностей с временами года. В худшем случае (кроме того, чтобы стать частью черной дыры) Земля может упасть на Солнце или отправиться в дальнее плавание в пучины космоса, обрекая нас всех на холодную смерть.

Известный астрофизик Нил де Грасс Тайсон однажды емко выразил проблемы, которые возникнут, если неподалеку заведется «черная гостья»:

Что ж, раз уж мы обречены, давайте соберемся с духом и нырнем навстречу сингулярности.

В русском языке есть слово из шести букв, которое лучше всего описало бы то, что нас ждет. Давайте назовем это просто безнадегой. Ученые научились делить на ноль, и мы оказались в черной дыре. Даже Брюс Уиллис с отважным экипажем нефтяников, прошедший особую подготовку в Челябинске, не спас бы нас.

Появись черная дыра в окрестностях Нептуна, мы бы сразу почувствовали это. Ученые знают орбиту Нептуна так хорошо, что могут обнаружить даже отклонение в 1 угловую секунду (единица угловой меры). Обычная черная дыра с массой в десять солнц, летящая на скорости 300 км/c, выдала бы себя еще на расстоянии в одну десятую светового года.

И вот вам последняя порция хороших новостей: черная дыра такого размера даст нам минимум 100 лет, чтобы закончить свои земные дела. Возможно, опасность такого масштаба прекратит все земные войны или начнет одну глобальную. Возможно, человечество успеет уничтожить себя самостоятельно, как только узнает, что через сто лет — всё, капут. Пока это неважно. Если же дыра будет двигаться медленнее, фатальное время ожидания увеличится в десять раз. И вот тогда времени на строительство ковчега или сборы планетарного чемодана с вещами должно хватить.

По мере подхода к Нептуну, черная смерть стягивает газовый гигант с орбиты. Планета начинает вести себя странно: по мере удаления от нас происходит красное смещение — длина волны ее радиации, включая свет, уходит в красный спектр. Как только Нептун оказывается за черной дырой, гравитационная линза натягивается на черную сферу и обтекает ее. Когда планета появляется снова, уже перед нами, ее цвета переживают синее смещение — длина волны уходит в этот конец спектра.

Красное и синее смещение, как правило, является следствием удаления или приближения звездного объекта по отношению к нам. Похоже на эффект Допплера.

Вместе с тем, как черная дыра «кушает» планету, газ будет закручиваться в гравитационную спираль, как сахар во время создания сладкой ваты. С нашей точки зрения спираль будет вечно уходить в горизонт событий. Но свет, испущенный гибелью Нептуна, отразится от черной дыры в негативе, как солнечная корона во время затмения.

Чем ближе черная дыра будет к Земле, тем больше будет проявляться окружающий ее эффект искажения, как в кривом зеркале. Все телескопы будут видеть только пустоту в центре черной дыры.

Если наша черная смерть будет сверхмассивной черной дырой, история уже закончится — ее горизонт событий будет в пять раз больше, чем Солнечная система. Но это скучно. Давайте возьмем пример поменьше и все же постараемся разглядеть нутро этого монстра.

По ту сторону горизонта событий.

Мы движемся по кроличьей норе, зная, что ваше знакомство с ней будет очень коротким. Надеемся, что мы успеем хотя бы оценить внутренний интерьер черной дыры. К счастью для нас, но к несчастью для Солнечной системы, эта черная дыра — сверхмассивная. Мы изменили правила, но если бы мы этого не сделали, все бы уже закончилось по некоторым причинам.

В небольшой черной дыре — скажем, с массой в 30 солнц — приливные силы, вызванные увеличением тяжести, разорвали бы нас задолго до того, как мы достигли горизонта событий. Но там гравитация составляет где-то миллион земных. На то, чтобы насладиться победой — ведь мы достигли горизонта событий — у нас не будет и 0,0001 секунды.

В сверхмассивной черной дыре с массой в 5 миллионов солнц, вроде той, что расположена в центре нашей галактики, нас ждет совсем другой опыт. Любая черная дыра, вобравшая массу более 30 тысяч солнц, обладает приливными силами с гравитацией меньше одной земной на горизонте событий. У нас будет 16 секунд, чтобы осмотреться (и изменить правила игры), прежде чем мы достигнем точки сингулярности. Чем больше масса, тем больше времени.

Падение сквозь горизонт событий похоже на процесс засыпания или влюбленности: сложно определить точку отсчета, когда это произойдет, но после этого ваше чувство реальности будет совершенно иным. В черной дыре вы будете видеть звезды (свет попадает внутрь, но не наоборот), но пространство вокруг будет напоминать мыльный пузырь.

Ну а после того, как вас раздавит в ноль, вы попадете в точку бесконечной кривизны, где известному нам времени и пространству приходит конец. И узнать, как работает физика в этой точке бесконечной кривизны времени и пространства, бесконечной массы и плотности, у нас просто нет возможности. Иногда кажется, что сердце черной дыры откроет перед нами все секреты Вселенной или поднимет бесконечное число вопросов. Но это всего лишь догадки.

По материалам hi-news

Источник: vk.com

Как известно, история развивается по спирали. Еще Ленин так говорил, а до него Гегель, а до него, наверняка, еще много кто, потому что мысль вполне очевидная и даже чуточку капитанская. Ведь спираль — это замкнутый цикл, это круг, только, если можно так выразиться — развернутый во времени.

История накопления и систематизации человеческих знаний (сегодня комплекс подобных мероприятий принято называть «наукой») тоже развивается по спирали, то есть мы снова и снова возвращаемся к похожим вопросам и (что самое важное) к похожим ответам на те же вопросы. Только на все более высоком уровне познания и понимания.

С самых давних времен окружающая природа одушевлялась и обожествлялась. У древних египтян небо представляло собой тело богини Нут, которая лежала, точнее, стояла, прогнувшись над землей, и по которой на своей ладье плыл бог Солнца Ра, являющийся, к слову говоря, дедушкой этой самой Нут. У древних греков на том же месте был бог Солнца Гелиос, катящий по небу на золотой колеснице, ну, не буду тут перечислять мифы всех первобытных шумеров да ацтеков, у всех примерно одно и то же, только под разными труднопроизносимыми именами.

Древнегреческие философы одними из первых отошли от идеи человекобогов с песьими головами при описании явлений природы, создав более привычную научную, или как минимум — механическую систему устройства мира. Всех философов не упомнишь, считается, что лично Аристотель 300 лет до нашей эры обобщил разнообразные существовавшие на то время теории, сформулировав первую внятную геометрическую модель Вселенной. Как заядлый идеалист, в своей космологии Аристотель наделил небесные тела идеальными пропорциями и соотношениями. Идеальная и круглая (в смысле, шарообразная) Земля находилась в центре мира, вокруг нее, приклеенные к невидимым хрустальным сферам, двигались по идеальным кругам Луна, Солнце и известные на то время 5 планет Солнечной системы, а также сферы огня, воды и воздуха, и замыкалось все это сферой неподвижных звезд. За небесным звездным сводом не находилось ничего материального, там располагалось место жительства богов и одна сплошная духовность, то есть тут и проходил горизонт познаний человечества.

Но уже во времена Аристотеля у людей, наблюдавших достаточное время за движением светил по небосводу, начинали закрадываться вполне обоснованные сомнения. Планеты не двигались по идеальным кругам (понятия «орбита» тогда еще не придумали, считалось, что хрустальная сфера вращается вся целиком, а уж с ней и нарисованная или же приклеенная к этой сфере планета). Наоборот, те выписывали по небу заметные даже невооруженным глазом (а других тогда еще не встречалось) петли.

Во втором веке уже нашей эры астроном Птолемей создал новую, улучшенную систему звездной механики, теперь и с эпициклами! Чтобы исправить видимое несоответствие движения планет, не желавших двигаться по идеальным окружностям, он ввел понятие «эпициклов» и «деферентов». Согласно его замыслу, Земля все еще шарообразна (привет любителям плоской Земли из второго века нашей эры!) и все так же находится в центре Вселенной, а планеты (включая Луну и Солнце) движутся по маленьким кругам (эпициклы), которые, в свою очередь, движутся вокруг Земли по кругам большим (деференты). Звезды все еще покоятся на недвижимой небесной сфере, служившей горизонтом, ограничивающим нашу Вселенную от мира духов.

Модель Птолемея просуществовала почти 15 веков практически без каких-либо существенных качественных изменений. Точность наблюдения за ночным небом все увеличивалась, потому в схему приходилось добавлять новые эпициклы, вложенные в другие эпициклы, потом еще, и под конец их количество в некоторых моделях могло достигать восьмидесяти (!), пока в 16 веке за дело не взялся польский ученый Коперник. Поменял он, кстати говоря, не так уж и много, всего-то местами Землю и Солнце. Все те же идеальные круги, все те же эпициклы, которых стало заметно меньше, ибо совсем без них никак было нельзя, и все та же граница мироздания — неподвижная небесная звездная сфера.

В глазах простого обывателя Коперник все поставил с ног на голову, хотя с научной точки зрения гораздо большую революцию произвел английский астроном Томас Диггес. А ведь читающий эти строки наверняка даже фамилию такую не слышал. Тем не менее, как раз Диггес убрал из схемы Коперника край Вселенной, заполнив ее звездами вдаль и до бесконечности, или, как говорится, решил, что «там черепахи до самого дна».

Не исключено, что именно идея Томаса Диггеса определила судьбу итальянца Джордано Бруно, зародив у него вполне логичный, не требующий больших усилий вывод. Если далекие звезды не точки, нарисованные на хрустальном куполе небес, а яркие светила, вроде нашего Солнца, то может быть вокруг этих светил крутятся свои миры/планеты, а на этих планетах возможно живут иные, неизвестные нам создания. Подобной ереси католическая церковь стерпеть не смогла. Если бы Бруно просто ляпнул такое и успокоился, все бы и обошлось, но он начал куролесить с лекциями по всей Европе, разнося зерна еретической заразы от Лондона до Венеции. Там его и схватили, продержали в римской тюрьме 8 лет и в конечном итоге таки казнили.

Похожая история, кстати говоря, случилась и с другим итальянцем, Галилеем, через 30 лет после сожжения Джордано Бруно. Галилей опубликовал книгу, в которой утверждал, что Коперник прав и что «Земля вертится», и его тоже посадили в тюрьму на 10 лет. Но Галилео был личным другом тогдашнего Папы Римского, потому его в итоге не сожгли, а наоборот, засунули под домашний арест, в котором он и оставался до конца своей жизни. А теперь самое интересное — в 1992 году Папа Иоанн Павел II официально признал, что католическая церковь совершила ошибку, и Галилей был не виновен, потому что Земля таки вертится, и отрицать это в 20-м веке невозможно даже папскому престолу. В то же время, после дополнительного расследования, он оставил приговор Джордано Бруно в силе. Того, по мнению Папы, сожгли верно и за дело, никаких иных форм жизни на планетах других солнечных систем до сих пор не обнаружено. Вот как найдутся, тогда и приходите с вопросами апелляций, а пока, извините, такие дела.

С другой стороны, совсем немного осталось дожидаться, пока немец Кеплер применит к системе Коперника свои три закона движения небесных тел (самым радикальным оказалась смена идеально круглых орбит на эллиптические, ну и пришлось ввести само понятие «орбита», конечно), а за ним подтянется англичанин Ньютон и первым объяснит, почему же планеты в принципе движутся по орбитам, а яблоки падают на землю, там еще и француз Лаплас немного в деле поучаствовал, и все, готова новая схема устройства Вселенной еще на 300 лет.

Вероятно, эту концепцию радикальной смены научной парадигмы отразил неизвестный художник 19 века, стилизовавший свою Гравюру Фламмариона по канонам средневековых картин. На ней ученый муж протыкает головой (вроде как силой ума) небесную сферу и находит за ней шестеренки, управляющие механизмами мироздания, по современным понятиям — заглядывает в форточку серверного дата-центра Матрицы.

То есть со времен Ньютона окружающая Вселенная приобрела вполне себе близкие к современным понятиям характеристики, я поясню, что имею ввиду. В центре мира находится Солнечная система, в самой середине которого либо Земля, либо Солнце, вокруг планеты, а дальше — бесконечные просторы, заполненные звездами, которые, в свою очередь, тоже звездные системы со своими планетами. По большому счету уже тогда начал формироваться т. н. принцип Коперника, утверждающий, что ни Земля ни Солнце не являются какими-то особенными выделенными местами во Вселенной. И что любую другую звезду точно так же можно объявить центром мира, а вся остальная Вселенная станет ее окружать, ибо если космос бесконечен, смело бери любую точку и объявляй ее центром, не ошибешься.

Затем в 20-х годах двадцатого века пришло понимание, что Вселенная неравномерно заполнена звездами повсюду и везде, вместо этого звезды кучкуются в большие конгломераты под названием «галактика» с огромными регионами пустоты между ними. Раньше слово «Галактика» являлось синонимом понятию «Вселенная», потому и писалась с большой буквы, но затем при помощи Хаббла (тогда еще не телескопа, а просто американского астронома) выяснилось, что в космосе полно других галактик (теперь уже с маленькой буквы), а наша, Млечный Путь, лишь одна из сотен миллиардов себе подобных. Сейчас, кстати, происходит похожая ситуация. Ученые предполагают, что кроме нашей Вселенной (которая с большой буквы, и которая раньше означала все-все-все, что есть и что сущее) могут существовать еще множество других вселенных (с маленькой), но об этом как раз ниже.

Все тот же Хаббл, человек и телескоп, кроме кучи иных галактик открыл еще и закон расширения нашей Вселенной, то есть обнаружил удаление галактик друг от друга. А раз галактики удаляются, значит раньше они были ближе, и так слово за слово, дело дошло до теории Большого Взрыва и мы, наконец, получили современную картину окружающей реальности.

Приглядитесь, лучше в полный размер, ничего не напоминает? Правда, похоже на концепцию, с которой начался разговор? И все снова идеально круглое, никаких эпициклов! Тут, конечно, есть некие существенные различия, но с первого взгляда поражаешься — с чего начали, к тому и вернулись. Только на более продвинутом этапе познания, все как Ленин (Гегель) прописал.

И все же нужно понимать, в чем различия, давайте по порядку. Для начала, здесь у нас не модель всего мироздания, а лишь часть ее. Если скрестить теорию Большого Взрыва с постулатами Теории Относительности, оказывается, что мы не можем видеть вокруг себя дольше, чем возраст Вселенной, потому что быстрее скорости света никак нельзя. Возраст составляет около 14 миллиардов лет, то есть вокруг можно оглядеться на 14 миллиардов световых лет и дальше не получится. NB! На самом деле не 14, а 46 миллиардов световых лет, почему так выходит, могу пояснить в комментариях, но это лишние детали, к тому же не превышающие порядок величины.

Значит, вместо схемы всей-всей-всей Вселенной вообще, мы можем изобразить лишь макет так называемой Обозримой Вселенной, данной нам Эйнштейном в ощущениях, не выходящих за границы светового конуса. Это участок Вселенной, от которого до нас успели дойти хоть какие-то сигналы. В самом простейшем случае (а это не наш, у нас все прям сложно, но пока не будем углубляться) сей участок оказывается круглым пузырьком, то есть сферой радиусом 14 миллиардов (46, если учитывать поправку) световых лет. Причем границы этой сферы со временем расширяются, сигналы к Земле приходят от все более далеких участков космоса, с каждым прошедшим годом мы видим на световой год дальше, пузырек Обозримой Вселенной растет и горизонты восприятия раздвигаются.

А теперь забавная ремарка, о которой вряд ли задумаешься в суете дней. Если чуть-чуть ослабить строгость формулировок, можно полушутя сказать, что современные ученые «опровергли Коперника», и его постулат заодно. В центре Обозримой Вселенной находится таки не Солнце, а именно Земля. Мало того, в каждом конкретном случае — определенное место на Земле, откуда производятся наблюдения. В глазах смотрящего оказывается не только красота, но и вся окружающая реальность, она же Обозримая Вселенная. Это значит не просто Земля, а конкретно ты находишься в самом центре мира, твоя голова (твой глаз, твой мозг) — самый настоящий центр Обозримой Вселенной, и это не красивая метафора, а вполне научная точка зрения.

На границе Обозримой Вселенной (который, кстати, называется «горизонтом событий», совсем как у черной дыры), наши знания об окружающем мире заканчиваются. Собственно говоря, именно достоверные научные знания заканчиваются, то есть те, которые можно проверить и подтвердить экспериментом или наблюдением. Ученые догадываются (тут не знают, а именно догадываются), что Обозримая Вселенная — это не вся-вся-вся Вселенная. Если наблюдатель находится на другой планете, у другой звезды, в другой галактике, у него будет свой шарик обозримости, не совпадающий с нашим. А значит, та большая Вселенная может в принципе быть бесконечной во все стороны и вокруг каждой ее точки — своя обозримая вселенная (с маленькой буквы). Можно даже сделать обоснованное предположение, что на границах нашей обозримой вселенной ничего существенного не меняется, мы видим более-менее равномерно распределенные звезды и галактики до горизонта, скорее всего, и за ним продолжатся все такие же равномерно раскиданные по пространству звезды и галактики. Это почти что знание, а не догадка. Невозможно знать наверняка, но можно вполне логично предположить, если за границей обозримой вселенной резко начинается пустота или, наоборот какая-то неведомая стена — звезды и галактики с нашей стороны границы оказались бы распределенными неравномерно. Они бы начали формировать какую-то угадываемую структуру, раз внутри везде звезды и галактики, а снаружи — сразу резко пустота. Но нет, не наблюдаем мы никакой особой структуры, все довольно равномерно размазано во все стороны до конца, так что, скорее всего, и за горизонтом наблюдаемости точно так же продолжается более-менее равномерно раскиданное по пространству вещество. Есть даже расчеты, для того, чтобы наблюдать то, что мы наблюдаем, т. е. изотропное распределение материи в обозримой вселенной, та большая окружающая Вселенная должна быть не менее чем в 100 раз больше видимой размерами. Возможно, и вовсе бесконечная, но мы точно знаем, что как минимум на два порядка больше нашей обозримой. Минимум.

Но что дальше? Дальше, повторюсь, уже не область научных знаний, нужно ясно понимать: здесь начинается область фантазий и догадок. То есть не может же быть, чтобы мы открыли все существующие тайны природы, и баста, ничего интересного уже никогда не обнаружим! Можно напридумывать гипотез (стараясь оставаться в рамках научных допущений), что может находиться там, за горизонтом. Повторится ли очередной виток спирали познания, найдем ли мы когда-то нечто большее, чем вся Вселенная? Возможно, какую-то Мультивселенную? Варианты могут быть разные, давайте пофантазируем, не забывая, что мы именно, что научно фантазируем.

Самый известный на сегодняшний день вариант вытекает из Теории Инфляции. Это даже не фантазия, а вполне рабочая мейнстрим гипотеза, которая со временем может найти косвенные и даже прямые наблюдательные подтверждения, и работы в этом направлении уже ведутся прямо сейчас наземными и космическими обсерваториями. Напомню в двух словах.

Некая темная и холодная (и фактически пустая) протоВселенная вследствие случайной квантовой флуктуации начала экспоненциально расширяться во все стороны. Почему и как это произошло, и что это была за протоВселенная, и почему она была пустая — тут одни сплошные гадания. Но потом в некотором месте (вполне может быть — во многих местах) это расширение начало замедляться, потому что достигло дна потенциальной ямы, на этом этапе «за счет сил трения/торможения» выделилось много энергии, которая и положила начало горячему Большому Взрыву, как мы его представляем сегодня. В вакуум выпали (сконденсировались) частицы горячей материи из-за фазового перехода от резкого торможения. Про «торможение», это конечно же шутка, в смысле аналогия, ничего там в буквальном смысле не тормозило, словно шиной об асфальт, но в качестве аналогии — все очень похоже.

Такое «торможение» теоретически могло происходить в разных случайных местах возможно изначально бесконечной и экспоненциально расширяющейся протоВселенной, маленькие пузырьки локальных больших взрывов вспыхивали то тут, то там, причем с разными условиями и даже разными физическими законами внутри. Какие-то пузырьки, вероятно, схлопывались обратно. Если слишком много материи сконденсировалось в вакуум космоса, гравитация их должна была стянуть взад, в точку, в сингулярность. Если слишком мало выпало материи, ее взаимная гравитация оказалась слишком слаба, и пузырь растянуло к чертям во все стороны все еще бесконечной протоВселенной, а внутри пузыря по большому счету пустота, лишь кое-где то фотон проскочит, то электрон случайный. В нашем же случае получилось очень четко и тонко настроено (антропный принцип, ага), материи оказалось в самый раз, чтобы начать раздувать пузырь локальной Вселенной, возникшей из местного Большого Взрыва, и продолжать раздувать все дальше и дальше хотя и с замедлением, но затем в дело вступает таинственная Темная Энергия (будет пост на пальцах™, обязательно будет), и пузырь пошел раздуваться уже с ускорением, и к чему это приведет, пока не ясно.

Вот вам и одна из самых простых теорий Мультивселенной. Некая огромная (возможно бесконечная) темная и холодная протоВселенная, расширяющаяся во все стороны (возможно даже сама в себя, но тут, повторюсь, мы мало что знаем точно, так что фантазируй хоть до упаду), в которой то там, то сям возникают раздувающиеся пузырьки обычных вселенных, один из которых оказался нашим.

Точнее, есть теория множественных вселенных даже еще попроще, чем вышеупомянутая. Наш, возникший в нашем локальном Большом Взрыве пузырек, тоже, строго говоря, может быть внутри бесконечным. Не нужно думать, что это натуральный такой круглый пузырь с границей из пленки, как на рисунках, вроде пузырька воздуха в бокале шампанского. Естественно, это все фантазии художников. Данная Вселенная с нашими законами физики и настроенная на наши ощущала тоже может быть бесконечной во все стороны, хотя это и трудно представить, как одна бесконечность Вселенной может оказаться «вся внутри» другой бесконечности Мультивселенной. То есть быть меньше ее, раз она вся внутрь помещается, и в то же время оставаться бесконечной. Но математика не запрещает, а что говорит физика, нам все еще на таких масштабах не понятно.

И если наша Вселенная бесконечна в своем пузырьке, то прикинем на глаз. Считается, что в Обозримой Вселенной находится около 1080 элементарных частиц и примерно 1090 фотонов, в большинстве своем реликтовых. Все очень-очень примерно, конечно же, но в этих вопросах порядок туда, два порядка сюда ничего существенно не меняют. Количество конфигураций, в которые можно сложить эти 1080 частиц во много раз больше, чем самих частиц, но тоже какое-то определенное, пусть и невообразимо огромное число. Однако понятие «невообразимо» тут не очень уместно, все достаточно легко вообразимо, про действительно невообразимые вещи посоветую почитать мою статью «Число Грэма на пальцах™», хотя делать это рекомендуется с большой осторожностью (!).

А бесконечность — страшная штука, любая, даже невообразимо сложная конфигурация в бесконечной Вселенной будет вынуждена повторяться, причем бесконечное количество раз. Потому что любое, даже самое мозгораздирающее число в конце концов заканчивается, и таки придется воспроизводить взаиморасположение частиц заново. То есть если отлететь от нашей Обозримой Вселенной достаточно (трудновообразимо) далеко, мы рано или поздно наткнемся на точно такую же конфигурацию как и у нас, попадем в точно такую же обозримую вселенную. Правда, двигаться придется сильно быстрее скорости света, что невозможно, а так — вот самая простая модель Мультивселенной, бесконечная Вселенная с одинаковыми законами физики, разделенная на шарики обозримых вселенных, отделенных горизонтом событий и периодически повторяющихся. В отличие от той же инфляционной Мультивселенной, где в каждом пузырьке, теоретически, могут быть разные законы физики, но если их бесконечное количество, то тоже без повторов не обойтись.

Еще более хитрая идея конструкции Мультивселенной вытекает из постулатов квантовой механики. Там считается, что любое наблюдение схлопывает волновую функцию, и кот Шредингера в коробке оказывается либо жив, либо мертв. Однако существуют интерпретации, что в момент наблюдения Вселенная разделяется надвое (или на любое количество возможных исходов) и каждую секунду мы порождаем сумасшедшее количество ответвленных параллельных вселенных, каждая со своим исходом эксперимента. Эти вселенные расположены уже не так бесконечно далеко, как вселенные в инфляционной теории. Они все вот прямо здесь, где-то рядом, возможно в иоттаметре от нашей, только добраться туда (пока) невозможно, ибо они отделены от нас каким-то высшим измерением или что-то из этой области.

Кстати, про высшие измерения. Если они существуют и Теория Струн верна, мы получаем еще одну возможность существования параллельных вселенных. Там, где высшие измерения свернуты в иные конфигурации (проблема ландшафта) всегда открыта дверь для постулирования 10500 различных сверток пространства Калаби-Яу, а значит, потенциальное наличие такого количество параллельных вселенных вокруг.

Вообще, концепций мультивселенных напридумано великое множество. Скажем, отдельные вселенные могут быть разнесены не в пространстве, а во времени. Тут возможен целый набор т. н. циклических мультивселенных. Например Вселенная взрывается Большим Взрывом, начинает разлетаться во все стороны, но потом замедляется, поворачивает взад, сжимается практически до первоначальной величины, вот-вот в сингулярность схлопнется, и тут бах! — новый Большой Взрыв. И так по кругу. Получаются разные вселенные, ведь из одной в другую просто так не попадешь, а в сумме — Циклическая Мультивселенная.

Или то же с подключением Теории Струн — если соседние многомерные браны периодически сталкиваются друг с другом то там, то здесь, в месте их столкновения тоже будут происходит большие взрывы с возникновением новых вселенных, то там, то здесь, получается — Мультивселенная Бран.

Или если с подключением черных дыр — рассматривать сингулярность в центре черной дыры, как изначальную сингулярность большого взрыва, вырывающегося в какое-то иное подпространство, где надувается пузырь новой вселенной, в которой со временем начнут образовываться звезды, горящие и взрывающиеся и порождающие новые черные дыры, в которых тут же начинают надуваться пузыри новых вселенных следующего цикла — эдакая Мультивселенная Естественного Отбора.

Ну, и напоследок совсем уж радикальная мысль. Хотя, как посмотреть, ведь в отличие от всех предыдущих теоретических фантазирований, в эту параллельную вселенную можно заглянуть прямо здесь и сейчас. Да чего там говорить, ты прямо сейчас в нее смотришь. Отведи глаза чуть-чуть в сторону, оторвись от букв, замечаешь черный прямоугольник, ту черную прямоугольную рамку, ограничивающую пересечение горизонта событий наших вселенных? Сопроводительного рисунка не будет, ты должен сам его увидеть. Вот оно — окошко в пока еще не существующий (ну, мы же фантазируем, но как знать!), на наших глазах строящийся мир. Возможно, с другими понятиями и законами, или даже с другими понятиями законов возможного. Как думаешь, получится ли это окошко когда-либо превратить в дверь?

Источник: sly2m.livejournal.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.