Co znajduje się poza wszechświatem? Urządzenie wszechświata. Tajemnice kosmosu

Co znajduje się poza wszechświatem? To pytanie jest zbyt skomplikowane dla ludzkiego zrozumienia. Wynika to z faktu, że w pierwszej kolejności należy określić jego granice, a to wcale nie jest proste.

Konwencjonalna odpowiedź uwzględnia jedynie obserwowalny Wszechświat. Według niego wymiary są określone prędkość światła ponieważ można zobaczyć tylko światło, które emituje lub odbija obiekty w przestrzeni. Nie można patrzeć dalej niż najdalsze światło, które podróżuje przez całe życie wszechświata.

Przestrzeń wciąż rośnie, ale oczywiście nadal. Jego rozmiar jest czasami określany jako objętość lub sfera Hubble'a. Osoba we wszechświecie prawdopodobnie nigdy nie będzie w stanie dowiedzieć się, co jest poza jej granicami. Tak więc w przypadku wszystkich badań jest to jedyna przestrzeń, z którą kiedykolwiek będziesz musiał wchodzić w interakcję. Przynajmniej w najbliższej przyszłości.

Wielkość

Wszyscy wiedzą, że wszechświat jest wspaniały. Jak wiele milionów lat świetlnych się przedłuża?

Astronomowie starannie badają kosmiczne promieniowanie mikrofalowego tła - poświaty Wielkiego Wybuchu. Szukają połączenia między tym, co dzieje się po jednej stronie nieba, a tym, co jest po drugiej. I chociaż nie ma dowodów na to, że jest coś wspólnego. Oznacza to, że przez 13,8 miliarda lat Wszechświat nie powtarza się w żadnym kierunku. Tyle czasu potrzeba, aby światło osiągnęło co najmniej widoczną krawędź tej przestrzeni.

Nadal jesteśmy zaniepokojeni kwestią tego, co znajduje się poza granicami Wszechświata, co można zaobserwować. Astronomowie przyznają, że przestrzeń jest nieskończona. "Substancja" w nim zawarta (energia, galaktyki itp.) Rozkłada się dokładnie w taki sam sposób, jak w obserwowalnym Wszechświecie. Jeśli to prawda, pojawiają się różne anomalie tego, co jest na krawędzi.

Poza zasięgiem Hubble'a znajduje się nie tylko więcej niż inne planety. Tam możesz znaleźć wszystko, co może istnieć. Jeśli pójdziesz wystarczająco daleko, możesz nawet znaleźć inny układ słoneczny z Ziemią, który jest identyczny pod każdym względem, oprócz tego, że zamiast jajecznicy masz na śniadanie owsiankę. Lub w ogóle nie było śniadania. Albo, powiedzmy, wstałeś wcześnie i obrabowałeś bank.

W rzeczywistości, kosmologowie uważają, że jeśli przejdziecie wystarczająco daleko, możecie znaleźć inną sferę Hubble'a, która jest całkowicie identyczna z naszą. Większość naukowców uważa, że ​​znany nam wszechświat ma granice. To, co przekracza ich granice, pozostaje największą tajemnicą.

Zasada kosmologiczna

Ta koncepcja oznacza, że ​​niezależnie od lokalizacji i kierunku obserwatora, każdy widzi ten sam obraz Wszechświata. Oczywiście nie dotyczy to badań na mniejszą skalę. Taka jednorodność przestrzeni jest spowodowana równością wszystkich jej punktów. Wykryj to zjawisko możliwe tylko w skali skupisk galaktyk.

Coś pokrewnego tej koncepcji zostało po raz pierwszy zasugerowane przez Sir Isaac Newton w 1687. A później, w XX wieku, to samo potwierdziły obserwacje innych naukowców. Logicznie rzecz biorąc, jeśli wszystko pochodzi z jednego punktu Wielkiego Wybuchu, a następnie rozszerzy się na Wszechświat, pozostanie ono dość jednorodne.

Odległość, na której należy przestrzegać zasady kosmologicznej, aby znaleźć ten pozorny, równomierny rozkład materii, zabiera około 300 milionów lat świetlnych od Ziemi.

Wszystko zmieniło się jednak w 1973 roku. Następnie odkryto anomalię, która narusza zasadę kosmologiczną.

Wielki atraktor

Ogromna koncentracja masy została odkryta w odległości 250 milionów lat świetlnych, w pobliżu konstelacji Hydry i Centauri. Jego waga jest tak duża, że ​​można ją porównać z dziesiątkami tysięcy mas Drogi Mlecznej. Ta anomalia uważana jest za galaktyczną supergromadę.

Ten obiekt nazywa się Wielkim Atraktorem. Jego siła grawitacji jest tak silna, że ​​wpływa na inne galaktyki i ich gromady przez kilkaset lat świetlnych. Przez długi czas pozostawał jedną z największych tajemnic kosmosu.

W 1990 roku odkryto, że ruch kolosalnych skupisk galaktyk, zwany Wielkim Atraktorem, zmierza w kierunku innego obszaru przestrzeni - poza krawędź Wszechświata. Jak dotąd proces ten można zaobserwować, chociaż sama anomalia znajduje się w "strefie unikania".

Ciemna energia

Zgodnie z Prawem Hubble'a wszystkie galaktyki muszą poruszać się równomiernie od siebie, zachowując zasadę kosmologiczną. Jednak w 2008 roku pojawiło się nowe odkrycie.

Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) odkrył dużą grupę klastrów, które poruszały się w jednym kierunku z prędkością do 600 mil na sekundę. Wszyscy oni prowadzili ku niewielkiemu obszarowi nieba między konstelacjami Centaura i Żagle.

Nie ma na to żadnego oczywistego powodu, a ponieważ było to zjawisko niewytłumaczalne, nazywano je "ciemną energią". Jest to spowodowane przez coś poza granicami obserwowalnego wszechświata. Obecnie są tylko przypuszczenia o jego charakterze.

Jeśli skupiska galaktyk zostaną przyciągnięte do kolosalnej czarnej dziury, ich ruch powinien przyspieszyć. Ciemna energia wskazuje na stałą prędkość kosmicznych ciał w miliardy lat świetlnych.

Jedną z możliwych przyczyn tego procesu są masywne struktury znajdujące się poza Wszechświatem. Mają olbrzymi efekt grawitacyjny. Wewnątrz obserwowalnego wszechświata nie ma gigantycznych struktur o wystarczającej grawitacji grawitacyjnej, aby wywołać to zjawisko. Ale to nie znaczy, że nie mogli istnieć poza obserwowanym obszarem.

Oznaczałoby to, że urządzenie wszechświata nie jest jednorodne. Jeśli chodzi o same struktury, mogą być dosłownie dowolne, od skupisk materii po energię na skalach, których trudno sobie wyobrazić. Jest nawet możliwe, że są to przewodniki. siły grawitacyjne z innych wszechświatów.

Nieskończone bąbelki

Rozmowa o czymś spoza sfery Hubble'a nie jest do końca prawdą, ponieważ wciąż ma identyczne urządzenie Metagalaxy. "Nieznane" ma te same fizyczne prawa Wszechświata i stałe. Istnieje wersja, że ​​Wielki Wybuch spowodował pojawienie się pęcherzyków w strukturze przestrzeni.

Zaraz po nim, przed początkiem inflacji Wszechświata, wyłoniła się rodzaj "kosmicznej piany", która istnieje jako grupa "bąbelków". Jeden z przedmiotów tej substancji nagle się rozszerzył, ostatecznie stając się Wszechświatem znanym dzisiaj.

Ale co wyszło z innych baniek? Alexander Kashlinsky jest szefem zespołu NASA, organizacji, która odkryła "ciemną energię", powiedział: "Jeśli odsuniesz się wystarczająco daleko, zobaczysz strukturę, która znajduje się poza bańką, poza Wszechświatem. Te struktury powinny powodować ruch. "

Tak więc "ciemna energia" jest postrzegana jako pierwszy dowód istnienia innego wszechświata, a nawet "wieloświata".

Każda bańka to obszar, który przestał się rozciągać wraz z resztą przestrzeni. Stworzyła swój własny Wszechświat ze swoimi własnymi specjalnymi prawami.

W tym scenariuszu przestrzeń jest nieskończona, a każda bańka nie ma granic. Nawet jeśli możesz złamać granicę jednego z nich, przestrzeń między nimi wciąż się powiększa. Z biegiem czasu niemożliwe będzie dotarcie do następnej bańki. Takie zjawisko jest wciąż jedną z największych tajemnic kosmosu.

Czarna dziura

Teoria zaproponowana przez fizyka Lee Smolina sugeruje, że każdy taki obiekt kosmiczny w urządzeniu Metagalaxy powoduje powstanie nowego. Wystarczy sobie wyobrazić, ile czarnych dziur we wszechświecie. Wewnątrz każdego z nich istnieją prawa fizyczne, które różnią się od praw poprzednika. Hipoteza taka została po raz pierwszy opisana w 1992 roku w książce The Life of the Cosmos.

Gwiazdy na całym świecie, które wpadają w czarne dziury, kurczą się do niesamowicie ekstremalnej gęstości. W takich warunkach przestrzeń ta eksploduje i rozszerza się do nowego Wszechświata, odmiennego od oryginału. Punktem, w którym czas zatrzymuje się w czarnej dziurce, jest początek Wielkiego Wybuchu nowej Metagaktyki.

Ekstremalne warunki wewnątrz zniszczonej czarnej dziury prowadzą do niewielkich losowych zmian podstawowych sił fizycznych i parametrów w córce Wszechświata. Każda z nich ma inne cechy i wskaźniki od rodzica.

Istnienie gwiazd jest warunkiem wstępnym formowania się życia. Wynika to z faktu, że powstają w nich węgiel i inne złożone cząsteczki, które zapewniają życie. Dlatego, aby formacja istot i wszechświat potrzebowały tych samych warunków.

Krytyka kosmicznej selekcji naturalnej jako naukowej hipotezy jest brakiem bezpośrednich dowodów na tym etapie. Należy jednak pamiętać, że pod względem wiary nie jest gorszy od proponowanych alternatyw naukowych. Nie ma dowodów na to, co znajduje się poza wszechświatem, czy to Wieloświat, teoria strun czy przestrzeń cykliczna.

Wiele równoległych wszechświatów

Ten pomysł wydaje się być czymś, co ma niewielkie znaczenie dla współczesnej fizyki teoretycznej. Jednak idea istnienia Multiverse od dawna uważana jest za okazję naukową, choć wciąż wzbudza aktywne dyskusje i niszczące dyskusje wśród fizyków. Ta opcja całkowicie niweczy ideę tego, ile wszechświatów jest w kosmosie.

Należy pamiętać, że Multiverse nie jest teorią, lecz raczej konsekwencją nowoczesnego rozumienia fizyki teoretycznej. Różnica jest kluczowa. Nikt się nie poddał i powiedział: "Niech to będzie Multiverse!" Pomysł ten wywodzi się z obecnych nauk, takich jak mechanika kwantowa i teoria strun.

Multiwers i fizyka kwantowa

Wiele osób zna eksperyment myślowy "Kot Schrödingera". Jego istotą jest fakt, że Erwin Schrödinger, austriacki fizyk teoretyczny, wskazał na niedoskonałość mechaniki kwantowej.

Naukowiec proponuje złożyć zwierzę, które zostało umieszczone w zamkniętym pudełku. Jeśli ją otworzysz, możesz znaleźć jedno z dwóch stanów kota. Ale gdy pudełko jest zamknięte, zwierzę jest albo żywe, albo martwe. Dowodzi to, że nie ma warunków łączących życie i śmierć.

Wszystko to wydaje się niemożliwe po prostu dlatego, że ludzka percepcja nie może tego zrozumieć.

Ale jest to całkiem realistyczne, zgodnie z dziwnymi zasadami mechaniki kwantowej. Przestrzeń wszystkich możliwości jest ogromna. Matematycznie stan kwantowo-mechaniczny jest sumą (lub superpozycją) wszystkich możliwych stanów. W przypadku Schrödingera Koty eksperyment jest superpozycją pozycji "martwych" i "żywych".

Ale jak ją zinterpretować, aby miała jakieś praktyczne znaczenie? Popularnym sposobem jest myślenie o wszystkich tych możliwościach w taki sposób, aby zaobserwować tylko "obiektywnie prawdziwy" stan kota. Jednak można również zgodzić się, że te możliwości są prawdziwe i wszystkie istnieją w różnych Wszechświatach.

Teoria strun

Jest to najbardziej obiecująca okazja do połączenia mechaniki kwantowej i grawitacji. Jest to trudne, ponieważ siła siły jest tak samo nieopisywalna na małą skalę, jak atomy i cząstki subatomowe w ramach mechaniki kwantowej.

Ale teoria strun, która mówi, że wszystkie podstawowe cząstki składają się z elementów monomerycznych, opisuje wszystkie znane siły natury naraz. Należą do nich grawitacja, elektromagnetyzm i siły jądrowe.

Jednak matematyczna teoria strun wymaga co najmniej dziesięciu pomiarów fizycznych. Możemy obserwować tylko cztery wymiary: wysokość, szerokość, głębokość i czas. Dlatego też dodatkowe wymiary są ukryte przed nami.

Aby móc wykorzystać teorię do wyjaśniania zjawisk fizycznych, te dodatkowe badania są "zagęszczane" i zbyt małe na małą skalę.

Problemem lub cechą teorii strun jest to, że istnieje wiele sposobów na kompresję. Każdy z nich prowadzi do stworzenia wszechświata z różnymi prawami fizycznymi, takimi jak różne masy elektronowe i stałe grawitacyjne. Jednakże istnieją również poważne obiekcje co do metodyki kompaktyzacji. Dlatego problem nie został całkowicie rozwiązany.

Powstaje jednak oczywiste pytanie: w której z tych możliwości żyjemy? Teoria strun nie zapewnia mechanizmu do określenia tego. Czyni to bezużytecznym, ponieważ nie można go dokładnie przetestować. Ale odkrywanie krawędzi wszechświata sprawiło, że ten błąd stał się cechą.

Konsekwencje Wielkiego Wybuchu

W najwcześniejszym układzie wszechświata istniał okres przyspieszonej ekspansji, zwany inflacją. Początkowo wyjaśniała, dlaczego kula Hubble'a ma prawie jednorodną temperaturę. Jednak inflacja przewidywała również spektrum wahań temperatury wokół tej równowagi, co zostało później potwierdzone przez kilka statków kosmicznych.

Chociaż dokładne szczegóły tej teorii wciąż są przedmiotem gorącej debaty, fizycy powszechnie akceptują inflację. Jednak konsekwencją tej teorii jest to, że muszą istnieć inne obiekty we Wszechświecie, które wciąż przyspieszają. Ze względu na fluktuacje kwantowe czasoprzestrzeni, niektóre jego części nigdy nie osiągają stanu końcowego. Oznacza to, że przestrzeń będzie się rozszerzać na zawsze.

Ten mechanizm generuje nieskończoną liczbę wszechświatów. Łącząc to skrypt z teoria strun, istnieje prawdopodobieństwo, że każda z nich ma inną kompresję dodatkowych wymiarów, a zatem ma różne prawa fizyczne Wszechświata.

Zgodnie z nauczaniem Multiverse przewidzianym przez teorię strun i inflację, wszystkie Wszechświaty żyją w tej samej przestrzeni fizycznej i mogą się przecinać. Muszą nieuchronnie zderzać się, pozostawiając ślady w kosmicznym niebie. Ich charakter ma szerokie spektrum - od zimnych lub gorących miejsc na kosmicznym tle mikrofalowym do anomalnych pustek w rozmieszczeniu galaktyk.

Ponieważ zderzenie z innymi wszechświatami musi odbywać się w określonym kierunku, oczekuje się, że wszelkie interwencje będą łamać jednorodność.

Niektórzy naukowcy szukają ich poprzez anomalie w kosmicznym mikrofalowym tle, poświaty Wielkiego Wybuchu. Inni są w falach grawitacyjnych, które falują w czasoprzestrzeni, gdy przechodzą przez masywne obiekty. Fale te mogą bezpośrednio dowodzić istnienia inflacji, co ostatecznie wzmacnia poparcie dla teorii Wieloświata.