Вселена

Изображение на ултра-дълбокото поле на Хъбъл. На това изображение има стотици галактики и то показва само малка област от нощното небе.
Това не е ракетна наука, а ...
Астрономия
връзка =: категория:
Финалната граница
Бездната се взира назад
Не забравяйте, сине мой, Вселената е голямо място - може би най-голямото!
—Килгор Пъстърва
Пространството е голямо. Наистина голям. Просто няма да повярвате колко огромно, изумително огромно е това. Искам да кажа, може би си мислите, че е далеч по пътя към химика, но това е фъстъците в космоса
- Пътеводител на галактическия стопаджия

The вселена е всичко!


Всички пространство и време и всичко, което се съдържа в него, се нарича вселена. Това включва това, което можем да видим, какво не можем да видим, какво знаем, че не можем да видим и какво ниене знам, че не можем да видим. Дори извън Вселената все още е част от Вселената (въпреки че някои смятат, че нашата Вселена всъщност е част от по-голяма „мултивселена“, което означава, че нашата концепция за това какво представлява Вселената може да се наложи да се промени).

Откъде идва, никой не знае, освен, разбира се, креационисти Кой зная че Бог беше този, който го направи (и по-специално,техен Бог ). Откъде идва Бог, никой не знае. Така че всички сме в една лодка, наистина.


Всъщност няма толкова голямо значение, ако се замислите.

Съдържание

История на Вселената

Докато някои хора смятат, че Вселената е създадена над шестдневен период преди около 6000 до 10 000 години, измерените факти показват, че са болезнено грешни, освен ако не се абонирате Последният четвъртък или подобна идея, но това е без значение предположението тук.

Изглежда, че Вселената се е формирала преди около 13,8 милиарда години в бързо и масивно разширяване на пространството-времето, наречено Голям взрив . След първоначалното надуване енергийните частици се охлаждат и ядрена реакции създадоха това, което трябваше да стане материя , които в крайна сметка се събраха, за да образуват галактики и звезди . В хода на звездната еволюция са произведени по-тежки елементи, което води до по-късно поколение звездни системи, имащи планети, понякога в голяма степен направени от тези тежки елементи - скалисти планети .



Нашите слънчева система е на около 4,5 милиарда години и разполага с шепа такива скалисти планети и по-малки отломки, заедно с четири газови гиганти , които са до голяма степен съставени от по-леки елементи и съединения. След дълъг период на охлаждане нашият планета стана гостоприемен за еволюция на много сложните органични съединения, за които сега е известно, че са много във Вселената. Една колекция от споменатите съединения е написала това не много отдавна, докато друга колекция сега го чете.


Структура

Когато се гледа в най-голям мащаб, Вселената показва безкраен набор от костенурки, една под друга структура, в която галактики и клъстери от галактики са подредени в дълги, подобни на мрежа нишки и стени, обграждащи големи кухини, в които има малко повече от тъмна енергия и куп изолирани галактики, с галактически свръхстелажи, които са склонни да бъдат във възлите на космическия тъкат сякаш често познати, растат за сметка на нишките, докато кухините стават все по-големи и по-големи, тъй като Вселената се разширява все по-бързо и по-бързо. Това е предсказано от теоретични модели, както и от компютърни симулации. Както се предвижда и от теорията (т.нар ΛCDM модел, в който космологична константа Λ, свързана с тъмна енергия , и ° С стар д ковчег М отново присъстват) и потвърдени от наблюдения, нещата растат „отдолу нагоре“, тъй като малките галактики и клъстерите от галактики се комбинират, за да образуват по-големи галактики и клъстери и т.н.

Произходът на тези структури се дължи на свръхплътностите на материята, причинени от квантови флуктуации, образувани след космическа инфлация, които изтриха почти всички от тези, които се появиха в самия Голям взрив .


Вселените на Фридман и формата на Вселената

За вселените, изпълнени с нищо, освен материя, съдбата на Вселената е тясно свързана с нейната геометрия, както е описано по-долу; т.е. ако пространството в големи мащаби е извито или не. Съществуват три основни възможности, наречени Вселени на Фридман, свързани с плътността на материята и енергията. Обърнете внимание обаче, че нашата Вселенане се вписва точнов някоя от тези категории. Вселените на Фридман често присъстват в популярни научни източници, особено в по-старите, и в научни учебници от 90-те години и по-рано (защото за тъмната енергия разбрахме едва през 1999 г.). Имайте предвид обаче, че те сазаместенкато възможни описания на нашата Вселена.

  • Отворена вселена, която има отрицателна кривина. При този сценарий ъглите на триъгълника са по-малки от 180 ° и две успоредни линии рано или късно ще се разминат. Тази вселена има по-малка плътност от тази, необходима за спиране на нейното разрастване и ще продължи да се разширява завинаги.
  • Плоска вселена, която няма кривина. Ето, Евклидова геометрия преподава в училищата се прилага: ъглите на триъгълник са 180 ° и две успоредни линии винаги ще бъдат успоредни. Той има само критичната плътност, необходима за спиране на разширяването му ... след безкрайно време.
  • Затворена вселена, която има положителна кривина. Триъгълниците в този тип Вселена виждат как техните ъгли се сумират повече от 180 ° и две успоредни линии ще завършат сближаващи се. Този е толкова плътен, че рано или късно ще рухне в Голяма криза.

Настоящите данни поддържат плоска Вселена без (измерима) кривина и критичната плътност след добавяне на тъмна енергия. Тованеозначава, че Вселената трябва да бъде безкрайна, както обикновено се казва, тъй като тя не е изпълнена с нищо, освен с материя, но и със значително количество тъмна енергия, която се държи по различен начин. Също така има модели на крайни Вселени с нулева кривина, като торус (Вселена с форма на dougnhut. Mmmmm ... понички) или структура, подобна на рог, които са съвместими с нашите наблюдения. Или кривината му може да бъде толкова малка, че да не може да бъде измерена с текущо оборудване.

Размери на Вселената

Какъв е размерът на Вселената? Много важно предупреждение е да се разграничинаблюдаемВселената нацялВселена. Първият, разбира се, съответства на частта от него, която може да се види от Земята и може да се разглежда като сфера, центрирана върху нас с диаметър около 93 милиарда светлинни години. Не знаем какво се крие отвъд този хоризонт и поради разширяването на Вселената „ние“ няма да можем да наблюдаваме много по-далеч от това в далечното бъдеще (всъщност ще видим всъщноствсе по-малко), но се смята, че много вероятно повече от същите неща, които формират нашия ъгъл на Вселената. Размерът на последния е неизвестен и варира от някои предишни внушения за Вселена всъщностпо-малъкот наблюдаваната и в която далечните галактики всъщност ще бъдат изображения на по-близки, чиято светлина е успяла да я заобиколи, до оценки, основани на вероятностни изчисления или на прогнози, базирани на теорията за космическата инфлация. По този начин имаменисъкграници, които варират от 5 или 250 тома. Ако теория на инфлацията е правилната оценка размери варират от впечатляващите 3x10 пъти по-големи от наблюдаваната Вселена допонеумопомрачителен 10 мегапарсеки , което на практика е безкрайно. Това се приема, че всъщност не е безкрайно, както беше посочено по-горе.

Бъдещето на Вселената

Алилуя!

Краят на Вселената е интересна тема, хипотезирана от много хора през хилядолетията.


Човешкото разбиране

Вижте основната статия по тази тема: Списък на предсказанията за края на света

До модерното Научна епоха , „бъдещето на Вселената беше доминирано от религиозен интерпретации. Като цяло в Авраамик и Европейски -рецедентните религии, които включват някакъв краен „Съден ден“ или всеобща катастрофа. Другите религии са предвиждали някаква форма на продължително вечно съществуване. Почти всички тези идеи са инициирани от нежелание да се повярва в личното прекратяване (смърт) и все още се разглеждат от „ свещенически класове 'както утешава:' Не се притеснявайте за състоянието си тук на Земята. Елате в деня, в който ще се присъедините към Господа в небесата “или като заплахи:„ Ако не се подчинявате на правилата, дадени тогава, елате деня, няма да бъдете спасени. “ Повечето от тези сценарии зависеха от самоувеличаването (или придирчивостта!) На отговорниците и невежеството (или глупостта) на тези, които ги лежаха.

Възходът на науката

Когато образованите започнаха да изследват света около себе си и докато образованието се разпространяваше надолу в обществото, започнаха да възникват въпроси относно началото и края на всички неща.

Предвиждане на вселена без мислеща, насочваща сила с постоянно влияние върху събитията, през по-голямата част от записаната история е било задължително скрита вяра, тъй като подобни идеи са донесли порицание и санкция на всеки достатъчно смел (или тъп), за да ги изрази. Това все още е така в някои части на света.

Натуралните философи, предшествениците на днешните учени, започнаха описанието на света за тях във всички древни цивилизации по света, но много малко се осмелиха да изкажат атеистичен мироглед.

Съвременна интерпретация

Основен елемент: Крайна съдба на Вселената

Откриването от Едуин Хъбъл на разширяването на Вселената доведе до концепцията за Голям взрив и произхода на Вселената, но крайната й съдба отдавна е обект на дискусии и спорове.

Изоставяйки теорията за „Стационарно състояние“ (сега дискредитирана хипотеза, че Вселената непрекъснато се попълва чрез спонтанно производство на атоми в празно пространство), доскоро имаше три възможни маршрута за Вселената в зависимост от стойността на нейната обща плътност:

  1. непрекъснато разширяване за вечността (отворена вселена)
  2. намаляване на разширяването до спиране след безкрайно време (плоска вселена)
  3. намаляващо разширение, последвано от свиване до ' Голяма криза '(Затворена вселена)

Сега се смята, че общата материя и енергия на Вселената е предимно (поне 90% и до 97%) физически неоткриваема (по всякакви традиционни средства), но за нейното присъствие може да се направи заключение от нейните ефекти. Тази материя и енергия не оказват влияние върху „нормалната“ материя, освен гравитационно .

Изчислено е, че има много маса заключен в тъмна материя помага да се държат галактиките заедно. Това е необходимо, за да се обяснят скоростите на въртене на звездите по външните краища на галактиките. Само с видимото количество маса, външните звезди трябва да се „въртят“ и да бъдат загубени за галактиките.

Тъмна енергия Смята се, че прониква в цялото пространство и има отрицателен гравитационен ефект, като по този начин цялата материя се ускорява далеч от своите съседи. (Представете си го като натиск, който кара балон да се разширява. Именно тази енергия запечатва евентуалната съдба на Вселената като вариант на (1) и (2) по-горе, т.е. постоянно нарастващо разширяване, илипочтитака.

Голям замразяване

Наличието на тази тъмна енергия е това, което кара астрофизиците да вярват, че съдбата на Вселената, често известна катоГолям замразяване(илиГолям хленч), трябва да бъде море с ниска температура (10Kelvin) на фотони с някои бездомни електрони и позитрони . По принцип целият процес преминава през „изразходването“ на наличните водород и хелий и „изпаряването“ на цялата материя, която не е под формата на черни дупки чрез евентуално разпадане на протони и неутрони и на черни дупки чрез емисия на Радиация на Хокинг . Това ще отнеме време до 10 (да, това е десет дохиляда и петстотин) години. Това е, което очаква една плоска или отворена вселена.

Голяма криза

Ако обаче Вселената започне да се срива, ефектите няма да бъдат забелязани известно време за хипотетичните наблюдатели поради забавянето, причинено от скоростта на светлината (ако приемем, че дотогава е имало наблюдатели, тъй като свиването може да започне в далечно бъдеще, след като звездите са изчезнали или по-лошо). След повече или по-малко дълго време, белязано от непрекъснато повишаване на температурата на космическия микровълнов фон, клъстерите галактики и галактики щяха да се сблъскат и сливат, последвани от собствените звезди и краят, 'Голямата криза', щеше да дойде под формата от всички черни дупки, сливащи се в една огромна, която би поела всичко останало - може бирестартиранев нов Голям взрив.

Други възможни (лоши) окончания

Ако настоящият темп на космическа инфлация се увеличи дори по-бързо от космологичната константа и тъмната енергия е във форма, известна като фантомна енергия , Вселената може да престане да бъдеобитаеммного преди всичко да изчезне. В зависимост от модела, само за 20 милиарда години Вселената може да се разширява толкова бързо, че всичко, от галактика и галактически клъстери в началото до най-накрая собствените субатомни частици в самия край, ще бъде разкъсано. Това се нарича „Голямо разкъсване“.

Този край обаче би предположил, че плътността на тъмната енергия не остава постоянна във времето, а всъщност се увеличава, причинявайки ускорението на Вселената да расте безкрайно. Досега не е измерено нарастване на плътността на тъмната енергия и се приема, че е стабилно в стандартния модел на космологията. Ако това е вярно, след няколко милиарда години далечният обхват на наблюдаваната тогава Вселена ще се ускори от нас толкова бързо, че те отново ще напуснат наблюдаваната Вселена във външна посока. С течение на времето все повече и повече галактики ще бъдат засегнати от това, докато накрая една много стара галактика Milkdromeda ще бъде единственото нещо, което се вижда в цялата Вселена. Последната съдба на Вселената ще бъде Големият замръзване по-горе.

Друг предложен Game Over може да дойде, ако тъканта на Вселената не е напълно стабилна. В този сценарий преходът към неговата стабилна фаза би приел формата на балон от истинско стабилно пространство, който ще се разшири със скоростта на светлината, поглъщаща старата Вселена, без възможности да видиш как идва нещо или да забележиш неговите ефекти и да трансформираш всичко веднъж навътре в нещо ново, но в същото време причинява там колапс до централна сингулярност. Неизвестно екогаикъдетотова може да започне, така че спи добре.

Научна фантастика

Различни моменти „близо“ до края са описани или заети от символи в научна фантастика . В края на Вселената има хубав ресторант, който е подходящ за животни и позволява на маймуните за домашни любимци да седнат на масата. След тежка нощна каруза, Big Bang Burger Bar в другия край на града е чудесно място да се сдобиете с мощна пачка от чипс , за попиване на нежеланите токсини, които неизменно придружават вашия интоксикант по избор.

Термодинамика

„Вселената“ е жаргон в термодинамиката. Вселената е изградена от системата и околната среда според термодинамиката. Според Втори закон на термодинамиката , ентропията на Вселената има тенденция да се увеличава с времето. В система с постоянно налягане топлината напуска системата в екзотермичен процес, но енергията се запазва.

Поетични интерпретации

  • Робърт Фрост:
„Някои казват, че светът ще свърши с огън,
някои казват в лед.
От това, което съм вкусил от желание
Аз държа с тези, които предпочитат огъня.
Но ако трябваше да загине два пъти,
Мисля, че познавам достатъчно омраза
Да се ​​каже, че за унищожаване лед
Също така е страхотно
И би било достатъчно.
  • Т.С. Елиът:
„Това е начинът, по който светът свършва
Не с гръм и трясък.

Мултивселена

Въпреки че това е термин, който най-често се свързва с научната фантастика, космологично погледнато, „ мултивселена 'е хипотетичното царство, което съдържа нашата Вселена, както и много други възможни. Много физици приемат теорията на мултивселената някак сериозно, включително Андрей Линде, Алън Гът, Стивън Хоукинг , Мичио Каку , Дейвид Дойч, Макс Тегмарк, Стивън Уайнбърг, Хю Еверет, Радж Патрия, Александър Виленкин и Брайън Грийн.

Може би е имало множество вселени с множество големи взривове и всяка нова вселена получава различно хвърляне на космическите зарове, като по този начин има различни закони на физиката. Има някои теории, които могат да доведат до мултивселена: вечна инфлация, теория на струните, теория на суперструните, космология на черните дупки, М-теория, космология на Бране, холографски принцип и тълкуване на много светове, както и някои от физиците, споменати по-горе като Макс Тегмарк дори се опита да класифицира различните видове Вселена, които варират от неговата Ниво I (части от Вселената много далеч отвъд нашия наблюдаем, където - разбира се - физическите закони биха били същите, отколкото в нашата част от пространството) на неговите Ниво IV (Вселени, които използват различна математика, не само физически закони, от нашата). Това е философски удовлетворяващо тълкуване на фино настроена вселена проблем. Това обаче също е напълно яростно неосъществимо :

За начало как трябва да се провери съществуването на останалите вселени? ... [Призовавам] за безкрайност от невидими вселени, за да обясня необичайните характеристики на тази, която виждаме, е също толкова до това като призоваване на невидим Създател. Теорията на мултивселената може да бъде облечена на научен език, но по същество тя изисква същия скок на вярата.
-Пол Дейвис

Докато не разработим инструменти, които всъщност могат да виждат извън Вселената или не създадем вселена в буркан, която да можем да мушкаме с научни инструменти (малко по-вероятно), това остава невъзможно.

Алтернативи на мултивселената са екпиротичната циклична вселена (Пол Щайнхард и Нийл Турок), плодоносна вселена или космологичен естествен отбор ( Лий Смолин ), конформна циклична космология (Роджър Пенроуз и Вахе Гурзадян), цикличен модел на Баум – Фрамптън (Лаурис Баум и Пол Фрамптън), циклична квантова космология (Мартин Божовалд, Абхай Аштекар и Карло Ровели), вечна статична вселена или симулирана вселена (Ник Bostrom). И разбира се Goddidit . В зависимост от теорията, мултивселената има краен размер и възраст, както при вечната инфлация, или може да бъде безкрайна и неостаряваща, както е при тълкуването на много светове. Въпреки че някои теории включват крайна, но неостаряваща мултивселена или безкрайна, но крайно остаряла мултивселена.