Что мы знаем о мироздании, каков космос? Вселенная – это трудно постижимый человеческим разумом безграничный мир, который кажется нереальным и нематериальным. На самом деле нас окружает материя, безграничная в пространстве и во времени, способная принимать различные формы. Чтобы попытаться понять истинные масштабы космического пространства, как устроена Вселенная, строение мироздания и процессы эволюции, нам потребуется переступить порог собственного мироощущения, взглянуть на окружающий нас мир под другим ракурсом, изнутри.
Образование Вселенной: первые шаги
Космос, который мы наблюдаем в телескопы, является только частью звездной Вселенной, так называемой Мегагалактикой. Параметры космологического горизонта Хаббла колоссальные – 15-20 млрд. световых лет. Эти данные приблизительны, так как в процессе эволюции Вселенная постоянно расширяется. Расширение Вселенной происходит путем распространения химических элементов и реликтового излучения. Структура Вселенной постоянно меняется. В пространстве возникают скопления галактик, объекты и тела Вселенной — это миллиарды звезд, формирующие элементы ближнего космоса — звездные системы с планетами и со спутниками.
А где начало? Как появилась Вселенная? Предположительно возраст Вселенной составляет 20 млрд. лет. Возможно, источником космической материи стало горячее и плотное протовещество, скопление которого в определенный момент взорвалось. Образовавшиеся в результате взрыва мельчайшие частицы разлетелись во все стороны, и продолжают удаляться от эпицентра в наше время. Теория Большого взрыва, которая сейчас доминирует в научных кругах, наиболее точно подходит под описания процесса образования Вселенной. Возникшее в результате космического катаклизма вещество представляло собой разнородную массу, состоящую из мельчайших неустойчивых частиц, которые сталкиваясь и разлетаясь, стали взаимодействовать друг с другом.
Большой взрыв – теория возникновения Вселенной, объясняющая ее образование. Согласно этой теории изначально существовало некоторое количество вещества, которое в результате определенных процессов взорвалось с колоссальной силой, разбросав в окружающее пространство массу матери.
Спустя некоторое время, по космическим меркам — мгновение, по земному летоисчислению — миллионы лет, наступил этап материализации пространства. Из чего состоит Вселенная? Рассеянное вещество стало концентрироваться в сгустки, большие и малые, на месте которых впоследствии стали возникать первые элементы Вселенной, огромные газовые массивы — ясли будущих звезд. В большинстве случаев процесс формирования материальных объектов во Вселенной объясняется законами физики и термодинамики, однако существует ряд моментов, которые пока не поддаются объяснению. К примеру, почему в одной части пространства расширяющееся вещество концентрируется больше, тогда как в другой части мироздания материя сильно разрежена. Ответы на эти вопросы можно будет получить только тогда, когда станет понятен механизм образования космических объектов, больших и малых.
Сейчас же процесс образования Вселенной объясняется действием законов Вселенной. Гравитационная нестабильность и энергия в разных участках запустили процессы формирования протозвезд, которые в свою очередь под воздействием центробежных сил и гравитации образовали галактики. Другими словами, в то время как материя продолжала и продолжает расширяться, под воздействием сил тяготения начались процессы сжатия. Частицы газовых облаков стали концентрироваться вокруг мнимого центра, образуя в итоге новое уплотнение. Строительным материалом в этой гигантской стройке является молекулярный водород и гелий.
Химические элементы Вселенной — первичный строительный материал, из которого шло впоследствии формирование объектов Вселенной
Дальше начинает действовать закон термодинамики, приводятся в действие процессы распада и ионизации. Молекулы водорода и гелия распадаются на атомы, из которых под действием сил гравитации формируется ядро протозвезды. Эти процессы являются законами Вселенной и приняли форму цепной реакции, происходят во всех далеких уголках Вселенной, заполнив мироздание миллиардами, сотнями миллиардов звезд.
Эволюция Вселенной: основные моменты
На сегодняшний день в научных кругах бытует гипотеза о цикличности состояний, из которых соткана история Вселенной. Возникнув в результате взрыва протовещества скопления газа, стали яслями для звезд, которые в свою очередь сформировали многочисленные галактики. Однако достигнув определенной фазы, материя во Вселенной начинает стремиться к своему изначальному, концентрированному состоянию, т.е. за взрывом и последующим расширением вещества в пространстве следует сжатие и возврат к сверхплотному состоянию, к исходной точке. Впоследствии все повторяется, за рождением следует финал и так на протяжении многих миллиардов лет, до бесконечности.
Начало и конец мироздания в соответствии с цикличностью эволюции Вселенной
Однако опустив тему образования Вселенной, которая остается открытым вопросом, следует перейти к строению мироздания. Еще в 30-е годы XX века стало ясно, что космическое пространство поделено на районы – галактики, которые являются огромными образованиями, каждое со своим звездным населением. При этом галактики не являются статическими объектами. Скорость разлета галактик от мнимого центра Вселенной постоянно меняется, о чем свидетельствует сближение одних и удаление других друг от друга.
Все перечисленные процессы с точки зрения продолжительности земной жизни длятся очень медленно. С точки зрения науки и этих гипотез — все эволюционные процессы происходят стремительно. Условно эволюцию Вселенной можно разделить на четыре этапа – эры:
- адронная эра;
- лептонная эра;
- фотонная эра;
- звездная эра.
Космическая шкала времени и эволюции Вселенной, в соответствии с которой можно объяснить появление космических объектов
На первом этапе все вещество было сконцентрировано в одной большой ядерной капле, состоящей из частиц и античастиц, объединенных в группы – адроны (протоны и нейтроны). Соотношение частиц и античастиц составляет примерно 1:1,1. Далее наступает процесс аннигиляции частиц и античастиц. Оставшиеся протоны и нейтроны являются тем строительным материалом, из которого формируется Вселенная. Продолжительность адронной эры ничтожна, всего 0,0001 секунды — период взрывной реакции.
Далее, спустя 100 секунд, начинается процесс синтеза элементов. При температуре миллиард градусов в процессе ядерного синтеза образуются молекулы водорода и гелия. Все это время вещество продолжает расширяться в пространстве.
С этого момента начинается длительный, от 300 тыс. до 700 тыс. лет, этап рекомбинации ядер и электронов, формирующих атомы водорода и гелия. При этом наблюдается снижение температуры вещества, падает интенсивность излучения. Вселенная становится прозрачной. Образовавшийся в колоссальных количествах водород и гелий под действием сил гравитации превращает первичную Вселенную в гигантскую строительную площадку. Через миллионы лет начинается звездная эра – представляющая собой процесс образования протозвезд и первых протогалактик.
Такое деление эволюции на этапы вписывается в модель горячей Вселенной, которая объясняет многие процессы. Истинные причины Большого взрыва, механизм расширения материи остаются необъяснимыми.
Строение и структура Вселенной
С образования водородного газа начинается звездная эра эволюции Вселенной. Водород под действием гравитации скапливается в огромные скопления, сгустки. Масса и плотность таких скоплений колоссальны, в сотни тысяч раз превышают массу самой сформировавшейся галактики. Неравномерное распределение водорода, наблюдавшееся на начальной стадии формирования мироздания, объясняет различия в размерах образовавшихся галактик. Там, где должно было существовать максимальное скопление водородного газа, образовались мегагалактики. Где концентрация водорода была незначительной, появились галактики меньших размеров, подобные нашему звездному дому — Млечному Пути.
Версия, в соответствии с которой Вселенная представляет собой точку начала-конца, вокруг которой вращаются галактики на разных этапах развития
С этого момента Вселенная получает первые образования с четкими границами и физическими параметрами. Это уже не туманности, скопления звездного газа и космической пыли (продукты взрыва), протоскопления звездной материи. Это звездные страны, площадь которых огромна с точки зрения человеческого разума. Вселенная становится полна интересных космических феноменов.
С точки зрения научных обоснований и современной модели Вселенной, сначала формировались галактики в результате действия гравитационных сил. Происходило превращение материи в колоссальный вселенский водоворот. Центростремительные процессы обеспечили последующую фрагментацию газовых облаков в скопления, которые стали местом рождения первых звезд. Протогалактики с быстрым периодом вращения превратились со временем в спиральные галактики. Там, где вращение было медленным, и в основном наблюдался процесс сжатия вещества, образовались неправильные галактик, чаще эллиптические. На этом фоне во Вселенной происходили более грандиозные процессы — формирование сверхскоплений галактик, которые тесно соприкасаются своими краями друг с другом.
Сверхскопления — это многочисленные группы галактик и скоплений галактик в составе крупномасштабной структуры Вселенной. В пределах 1 млрд св. лет находится около 100 сверхскоплений
С этого момента стало ясно, что Вселенная представляет собой огромную карту, где континентами являются скопления галактик, а странами — мегагалактики и галактики, образовавшиеся миллиарды лет назад. Каждое из образований состоит из скопления звезд, туманностей, скоплений межзвездного газа и пыли. Однако все это население составляет лишь 1% от общего объема вселенских образований. Основную массу и объем галактик занимает темная материя, природу которой выяснить не представляется возможным.
Разнообразие Вселенной: классы галактик
Стараниями американского ученого астрофизика Эдвина Хаббла мы теперь имеем границы Вселенной и четкую классификацию галактик, населяющих ее. В основу классификации легли особенности структуры этих гигантских образований. Почему галактики имеют разную форму? Ответ на этот и многие другие вопросы дает классификация Хаббла, в соответствии с которой Вселенная состоит из галактик следующих классов:
- спиральные;
- эллиптические;
- иррегулярные галактики.
К первым относятся наиболее распространенные образования, которыми заполнено мироздание. Характерными чертами спиральных галактик является наличие четко выраженной спирали, которая вращается вокруг яркого ядра либо стремится к галактической перемычке. Спиральные галактики с ядром обозначаются символами S, тогда как у объектов с центральной перемычкой обозначение уже SB. К этому классу относится и наша галактика Млечный Путь , в центре которой ядро разделено светящейся перемычкой.
Типичная спиральная галактика. В центре отчетливо видны ядро с перемычкой от концов которой исходят спиральные рукава.
Подобные образования разбросаны по Вселенной. Ближайшая к нам спиральная галактика Андромеда — гигант, который стремительно сближается с Млечным Путем. Наибольшей из известных нам представительниц этого класса является гигантская галактика NGC 6872. Диаметр галактического диска этого монстра составляет примерно 522 тысячи световых лет. Находится этот объект на расстоянии от нашей галактики в 212 млн. световых лет.
Следующим, распространенным классом галактических образований являются эллиптические галактики. Их обозначение в соответствии с классификацией Хаббла буква Е (elliptical). По форме эти образования эллипсоиды. Несмотря на то, что подобных объектов во Вселенной достаточно много, эллиптические галактики не отличатся выразительностью. Состоят они в основном из гладких эллипсов, которые наполнены звездными скоплениями. В отличие от галактических спиралей, эллипсы не содержат скоплений межзвездного газа и космической пыли, которые являются основными оптическими эффектами визуализации подобных объектов.
Типичный представитель этого класса, известный на сегодняшний день — эллиптическая кольцевая туманность в созвездии Лиры. Этот объект расположен от Земли на расстоянии 2100 световых лет.
Вид эллиптической галактики Центавр А в телескоп CFHT
Последний класс галактических объектов, которыми населена Вселенная — иррегулярные или неправильные галактики. Обозначение по классификации Хаббла – латинский символ I. Основная черта – это неправильная форма. Другими словами у подобных объектов нет четких симметричных форм и характерного рисунка. По своей форме такая галактика напоминает картину вселенского хаоса, где звездные скопления чередуются с облаками газа и космической пыли. В масштабах Вселенной иррегулярные галактики — явление частое.
В свою очередь неправильные галактики делятся на два подтипа:
- иррегулярные галактики I подтипа имеют сложную неправильной формы структуру, высокую плотную поверхность, отличающуюся яркостью. Нередко такая хаотическая форма неправильных галактик является следствием разрушившихся спиралей. Типичный пример подобной галактики — Большое и Малое Магелланово Облако;
- иррегулярные, неправильные галактики II подтипа имеют низкую поверхность, хаотическую форму и не отличаются высокой яркостью. Вследствие снижения яркости, подобные образования трудно обнаружить на просторах Вселенной.
Большое Магелланово Облако является самой ближайшей к нам неправильной галактикой. Оба образования в свою очередь являются спутниками Млечного Пути и могут быть в скором времени(через 1-2 млрд. лет) поглощены более крупным объектом.
Неправильная галактика Большое Магелланово облако — спутник нашей галактики Млечный Путь
Несмотря на то, что Эдвин Хаббл достаточно точно расставил галактики по классам, данная классификация не является идеальной. Больше результатов мы могли бы достичь, включи в процесс познания Вселенной теорию относительности Эйнштейна. Вселенная представлена богатством разнообразных форм и структур, каждая из которых имеет свои характерные свойства и особенности. Недавно астрономы сумели обнаружить новые галактические образования, которые по описанию являются промежуточными объектами, между спиральными и эллиптическими галактиками.
Млечный Путь — самая известная нам часть Вселенной
Две спиральные ветви, симметрично расположенные вокруг центра, составляют основное тело галактики. Спирали в свою очередь состоят из рукавов, которые плавно перетекают друг в друга. На стыке рукавов Стрельца и Лебедя расположилось наше Солнце, находящееся от центра галактики Млечный Путь на расстоянии 2,62·10¹⁷км. Спирали и рукава спиральных галактик – это скопления звезд, плотность которых увеличивается по мере приближения к галактическому центру. Остальную массу и объем галактических спиралей составляет темная материя, и только малая часть приходится на межзвездный газ и космическую пыль.
Положение Солнца в рукавах Млечного Пути, место нашей галактики во Вселенной
Толщина спиралей составляет примерно 2 тыс. световых лет. Весь это слоеный пирог находится в постоянном движении, вращаясь с огромной скоростью 200-300 км/с. Чем ближе к центру галактики, тем выше скорость вращения. Солнцу и нашей Солнечной системе потребуется 250 млн. лет, чтобы совершить полный оборот вокруг центра Млечного Пути.
Наша галактика состоит из триллиона звезд, больших и малых, сверхтяжелых и средней величины. Самое плотное скопление звезд Млечного Пути — рукав Стрельца. Именно в этой области наблюдается максимальная яркость нашей галактики. Противоположная часть галактического круга наоборот, менее яркая и плохо различима при визуальном наблюдении.
Центральная часть Млечного Пути представлена ядром, размеры которого предположительно составляют 1000-2000 парсек. В этой самой яркой области галактики сосредоточено максимальное количество звезд, которые имеют различные классы, свои пути развития и эволюции. В основном это старые сверхтяжелые звезды, находящиеся на финальной стадии Главной последовательности. Подтверждением наличия стареющего центра галактики Млечный Путь является наличие в этой области большого числа нейтронных звезд и черные дыры. Действительно – центр спирального диска любой спиральной галактики — сверхмассивная черная дыра, которая словно гигантский пылесос всасывает в себя небесные объекты и реальную материю.
Сверхмассивная черная дыра, находящаяся в центральной части Млечного Пути – место гибели всех галактических объектов
Что касается звездных скоплений, то ученым сегодня удалось классифицировать два вида скоплений: шарообразные и рассеянные. Помимо звездных скоплений спирали и рукава Млечного Пути, как и любой другой спиральной галактики, состоят из рассеянной материи и темной энергии. Являясь последствием Большого взрыва, материя пребывает в сильно разреженном состоянии, которое представлено разреженным межзвездным газом и частицами пыли. Видимая часть материи представляет собой туманности, которые в свою очередь делятся на два типа: планетарные и диффузные туманности. Видимая часть спектра туманностей объясняется преломлением света звезд, которые излучают свет внутри спирали по всем направлениями.
В этом космическом супе и существует наша Солнечная система. Нет, мы не единственные в этом огромном мире. Как и у Солнца , многие звезды имеют свои планетарные системы. Весь вопрос в том, как обнаружить далекие планеты, если расстояния даже в пределах нашей галактики превышают продолжительность существования любой разумной цивилизации. Время во Вселенной измеряется другими критериями. Планеты со своими спутниками, самые мелкие объекты во Вселенной. Количество подобных объектов не поддается исчислению. Каждая из тех звезд, которые находятся в видимом диапазоне, могут иметь собственные звездные системы. В наших силах увидеть только самые ближайшие к нам существующие планеты. Что происходит по соседству, какие миры существуют в других рукавах Млечного Пути и какие планеты существуют в других галактиках, остается загадкой.
Kepler-16 b - экзопланета у двойной звезды Kepler-16 в созвездии Лебедь
Заключение
Имея только поверхностное представление о том, как появилась и как эволюционирует Вселенная, человек сделал лишь маленький шаг на пути постижения и осмысливания масштабов мироздания. Грандиозные размеры и масштабы, с которыми ученым приходится сегодня иметь дело, говорят о том, что человеческая цивилизация — лишь мгновение в этом пучке материи, пространства и времени.
Модель Вселенной в соответствии с понятием присутствия материи в пространстве с учетом времени
Изучение Вселенной идет от Коперника и до наших дней. Сначала ученые отталкивались от гелиоцентрической модели. На деле оказалось, что космос не имеет реального центра и все вращение, движение и перемещение происходит по законам Вселенной. Несмотря на то, что существует научное объяснение происходящим процессам, вселенские объекты распределены на классы, виды и типы, ни одно тело в космосе не похоже на другое. Размеры небесных тел примерны, так же как и их масса. Расположение галактик, звезд и планет условно. Все дело в том, что во Вселенной нет системы координат. Наблюдая за космосом, мы делаем проекцию на весь видимый горизонт, считая нашу Землю нулевой точкой отсчета. На самом деле мы только микроскопическая частичка, затерявшаяся в бесконечных просторах Вселенной.
Вселенная – это субстанция, в которой все объекты существуют в тесной привязке к пространству и времени
Аналогично привязки к размерам, следует рассматривать время во Вселенной, как главную составляющую. Зарождение и возраст космических объектов позволяет составить картину рождения мира, выделить этапы эволюции мироздания. Система, с которой мы имеем дело, тесно связана временными рамками. Все процессы, протекающие в космосе, имеют циклы — начало, формирование, трансформацию и финал, сопровождающийся гибелью материального объекта и перехода материи в другое состояние.
Что мы знаем о мироздании, каков космос? Вселенная – это трудно постижимый человеческим разумом безграничный мир, который кажется нереальным и нематериальным. На самом деле нас окружает материя, безграничная в пространстве и во времени, способная принимать различные формы. Чтобы попытаться понять истинные масштабы космического пространства, как устроена Вселенная, строение мироздания и процессы эволюции, нам потребуется переступить порог собственного мироощущения, взглянуть на окружающий нас мир под другим ракурсом, изнутри.
Образование Вселенной: первые шаги
Космос, который мы наблюдаем в телескопы, является только частью звездной Вселенной, так называемой Мегагалактикой. Параметры космологического горизонта Хаббла колоссальные – 15-20 млрд. световых лет. Эти данные приблизительны, так как в процессе эволюции Вселенная постоянно расширяется. Расширение Вселенной происходит путем распространения химических элементов и реликтового излучения. Структура Вселенной постоянно меняется. В пространстве возникают скопления галактик, объекты и тела Вселенной — это миллиарды звезд, формирующие элементы ближнего космоса — звездные системы с планетами и со спутниками.
А где начало? Как появилась Вселенная? Предположительно возраст Вселенной составляет 20 млрд. лет. Возможно, источником космической материи стало горячее и плотное протовещество, скопление которого в определенный момент взорвалось. Образовавшиеся в результате взрыва мельчайшие частицы разлетелись во все стороны, и продолжают удаляться от эпицентра в наше время. Теория Большого взрыва, которая сейчас доминирует в научных кругах, наиболее точно подходит под описания процесса образования Вселенной. Возникшее в результате космического катаклизма вещество представляло собой разнородную массу, состоящую из мельчайших неустойчивых частиц, которые сталкиваясь и разлетаясь, стали взаимодействовать друг с другом.
Большой взрыв – теория возникновения Вселенной, объясняющая ее образование. Согласно этой теории изначально существовало некоторое количество вещества, которое в результате определенных процессов взорвалось с колоссальной силой, разбросав в окружающее пространство массу матери.
Спустя некоторое время, по космическим меркам — мгновение, по земному летоисчислению — миллионы лет, наступил этап материализации пространства. Из чего состоит Вселенная? Рассеянное вещество стало концентрироваться в сгустки, большие и малые, на месте которых впоследствии стали возникать первые элементы Вселенной, огромные газовые массивы — ясли будущих звезд. В большинстве случаев процесс формирования материальных объектов во Вселенной объясняется законами физики и термодинамики, однако существует ряд моментов, которые пока не поддаются объяснению. К примеру, почему в одной части пространства расширяющееся вещество концентрируется больше, тогда как в другой части мироздания материя сильно разрежена. Ответы на эти вопросы можно будет получить только тогда, когда станет понятен механизм образования космических объектов, больших и малых.
Сейчас же процесс образования Вселенной объясняется действием законов Вселенной. Гравитационная нестабильность и энергия в разных участках запустили процессы формирования протозвезд, которые в свою очередь под воздействием центробежных сил и гравитации образовали галактики. Другими словами, в то время как материя продолжала и продолжает расширяться, под воздействием сил тяготения начались процессы сжатия. Частицы газовых облаков стали концентрироваться вокруг мнимого центра, образуя в итоге новое уплотнение. Строительным материалом в этой гигантской стройке является молекулярный водород и гелий.
Химические элементы Вселенной — первичный строительный материал, из которого шло впоследствии формирование объектов Вселенной
Дальше начинает действовать закон термодинамики, приводятся в действие процессы распада и ионизации. Молекулы водорода и гелия распадаются на атомы, из которых под действием сил гравитации формируется ядро протозвезды. Эти процессы являются законами Вселенной и приняли форму цепной реакции, происходят во всех далеких уголках Вселенной, заполнив мироздание миллиардами, сотнями миллиардов звезд.
Эволюция Вселенной: основные моменты
На сегодняшний день в научных кругах бытует гипотеза о цикличности состояний, из которых соткана история Вселенной. Возникнув в результате взрыва протовещества скопления газа, стали яслями для звезд, которые в свою очередь сформировали многочисленные галактики. Однако достигнув определенной фазы, материя во Вселенной начинает стремиться к своему изначальному, концентрированному состоянию, т.е. за взрывом и последующим расширением вещества в пространстве следует сжатие и возврат к сверхплотному состоянию, к исходной точке. Впоследствии все повторяется, за рождением следует финал и так на протяжении многих миллиардов лет, до бесконечности.
Начало и конец мироздания в соответствии с цикличностью эволюции Вселенной
Однако опустив тему образования Вселенной, которая остается открытым вопросом, следует перейти к строению мироздания. Еще в 30-е годы XX века стало ясно, что космическое пространство поделено на районы – галактики, которые являются огромными образованиями, каждое со своим звездным населением. При этом галактики не являются статическими объектами. Скорость разлета галактик от мнимого центра Вселенной постоянно меняется, о чем свидетельствует сближение одних и удаление других друг от друга.
Все перечисленные процессы с точки зрения продолжительности земной жизни длятся очень медленно. С точки зрения науки и этих гипотез — все эволюционные процессы происходят стремительно. Условно эволюцию Вселенной можно разделить на четыре этапа – эры:
- адронная эра;
- лептонная эра;
- фотонная эра;
- звездная эра.
Космическая шкала времени и эволюции Вселенной, в соответствии с которой можно объяснить появление космических объектов
На первом этапе все вещество было сконцентрировано в одной большой ядерной капле, состоящей из частиц и античастиц, объединенных в группы – адроны (протоны и нейтроны). Соотношение частиц и античастиц составляет примерно 1:1,1. Далее наступает процесс аннигиляции частиц и античастиц. Оставшиеся протоны и нейтроны являются тем строительным материалом, из которого формируется Вселенная. Продолжительность адронной эры ничтожна, всего 0,0001 секунды — период взрывной реакции.
Далее, спустя 100 секунд, начинается процесс синтеза элементов. При температуре миллиард градусов в процессе ядерного синтеза образуются молекулы водорода и гелия. Все это время вещество продолжает расширяться в пространстве.
С этого момента начинается длительный, от 300 тыс. до 700 тыс. лет, этап рекомбинации ядер и электронов, формирующих атомы водорода и гелия. При этом наблюдается снижение температуры вещества, падает интенсивность излучения. Вселенная становится прозрачной. Образовавшийся в колоссальных количествах водород и гелий под действием сил гравитации превращает первичную Вселенную в гигантскую строительную площадку. Через миллионы лет начинается звездная эра – представляющая собой процесс образования протозвезд и первых протогалактик.
Такое деление эволюции на этапы вписывается в модель горячей Вселенной, которая объясняет многие процессы. Истинные причины Большого взрыва, механизм расширения материи остаются необъяснимыми.
Строение и структура Вселенной
С образования водородного газа начинается звездная эра эволюции Вселенной. Водород под действием гравитации скапливается в огромные скопления, сгустки. Масса и плотность таких скоплений колоссальны, в сотни тысяч раз превышают массу самой сформировавшейся галактики. Неравномерное распределение водорода, наблюдавшееся на начальной стадии формирования мироздания, объясняет различия в размерах образовавшихся галактик. Там, где должно было существовать максимальное скопление водородного газа, образовались мегагалактики. Где концентрация водорода была незначительной, появились галактики меньших размеров, подобные нашему звездному дому — Млечному Пути.
Версия, в соответствии с которой Вселенная представляет собой точку начала-конца, вокруг которой вращаются галактики на разных этапах развития
С этого момента Вселенная получает первые образования с четкими границами и физическими параметрами. Это уже не туманности, скопления звездного газа и космической пыли (продукты взрыва), протоскопления звездной материи. Это звездные страны, площадь которых огромна с точки зрения человеческого разума. Вселенная становится полна интересных космических феноменов.
С точки зрения научных обоснований и современной модели Вселенной, сначала формировались галактики в результате действия гравитационных сил. Происходило превращение материи в колоссальный вселенский водоворот. Центростремительные процессы обеспечили последующую фрагментацию газовых облаков в скопления, которые стали местом рождения первых звезд. Протогалактики с быстрым периодом вращения превратились со временем в спиральные галактики. Там, где вращение было медленным, и в основном наблюдался процесс сжатия вещества, образовались неправильные галактик, чаще эллиптические. На этом фоне во Вселенной происходили более грандиозные процессы — формирование сверхскоплений галактик, которые тесно соприкасаются своими краями друг с другом.
Сверхскопления — это многочисленные группы галактик и скоплений галактик в составе крупномасштабной структуры Вселенной. В пределах 1 млрд св. лет находится около 100 сверхскоплений
С этого момента стало ясно, что Вселенная представляет собой огромную карту, где континентами являются скопления галактик, а странами — мегагалактики и галактики, образовавшиеся миллиарды лет назад. Каждое из образований состоит из скопления звезд, туманностей, скоплений межзвездного газа и пыли. Однако все это население составляет лишь 1% от общего объема вселенских образований. Основную массу и объем галактик занимает темная материя, природу которой выяснить не представляется возможным.
Разнообразие Вселенной: классы галактик
Стараниями американского ученого астрофизика Эдвина Хаббла мы теперь имеем границы Вселенной и четкую классификацию галактик, населяющих ее. В основу классификации легли особенности структуры этих гигантских образований. Почему галактики имеют разную форму? Ответ на этот и многие другие вопросы дает классификация Хаббла, в соответствии с которой Вселенная состоит из галактик следующих классов:
- спиральные;
- эллиптические;
- иррегулярные галактики.
К первым относятся наиболее распространенные образования, которыми заполнено мироздание. Характерными чертами спиральных галактик является наличие четко выраженной спирали, которая вращается вокруг яркого ядра либо стремится к галактической перемычке. Спиральные галактики с ядром обозначаются символами S, тогда как у объектов с центральной перемычкой обозначение уже SB. К этому классу относится и наша галактика Млечный Путь , в центре которой ядро разделено светящейся перемычкой.
Типичная спиральная галактика. В центре отчетливо видны ядро с перемычкой от концов которой исходят спиральные рукава.
Подобные образования разбросаны по Вселенной. Ближайшая к нам спиральная галактика Андромеда — гигант, который стремительно сближается с Млечным Путем. Наибольшей из известных нам представительниц этого класса является гигантская галактика NGC 6872. Диаметр галактического диска этого монстра составляет примерно 522 тысячи световых лет. Находится этот объект на расстоянии от нашей галактики в 212 млн. световых лет.
Следующим, распространенным классом галактических образований являются эллиптические галактики. Их обозначение в соответствии с классификацией Хаббла буква Е (elliptical). По форме эти образования эллипсоиды. Несмотря на то, что подобных объектов во Вселенной достаточно много, эллиптические галактики не отличатся выразительностью. Состоят они в основном из гладких эллипсов, которые наполнены звездными скоплениями. В отличие от галактических спиралей, эллипсы не содержат скоплений межзвездного газа и космической пыли, которые являются основными оптическими эффектами визуализации подобных объектов.
Типичный представитель этого класса, известный на сегодняшний день — эллиптическая кольцевая туманность в созвездии Лиры. Этот объект расположен от Земли на расстоянии 2100 световых лет.
Вид эллиптической галактики Центавр А в телескоп CFHT
Последний класс галактических объектов, которыми населена Вселенная — иррегулярные или неправильные галактики. Обозначение по классификации Хаббла – латинский символ I. Основная черта – это неправильная форма. Другими словами у подобных объектов нет четких симметричных форм и характерного рисунка. По своей форме такая галактика напоминает картину вселенского хаоса, где звездные скопления чередуются с облаками газа и космической пыли. В масштабах Вселенной иррегулярные галактики — явление частое.
В свою очередь неправильные галактики делятся на два подтипа:
- иррегулярные галактики I подтипа имеют сложную неправильной формы структуру, высокую плотную поверхность, отличающуюся яркостью. Нередко такая хаотическая форма неправильных галактик является следствием разрушившихся спиралей. Типичный пример подобной галактики — Большое и Малое Магелланово Облако;
- иррегулярные, неправильные галактики II подтипа имеют низкую поверхность, хаотическую форму и не отличаются высокой яркостью. Вследствие снижения яркости, подобные образования трудно обнаружить на просторах Вселенной.
Большое Магелланово Облако является самой ближайшей к нам неправильной галактикой. Оба образования в свою очередь являются спутниками Млечного Пути и могут быть в скором времени(через 1-2 млрд. лет) поглощены более крупным объектом.
Неправильная галактика Большое Магелланово облако — спутник нашей галактики Млечный Путь
Несмотря на то, что Эдвин Хаббл достаточно точно расставил галактики по классам, данная классификация не является идеальной. Больше результатов мы могли бы достичь, включи в процесс познания Вселенной теорию относительности Эйнштейна. Вселенная представлена богатством разнообразных форм и структур, каждая из которых имеет свои характерные свойства и особенности. Недавно астрономы сумели обнаружить новые галактические образования, которые по описанию являются промежуточными объектами, между спиральными и эллиптическими галактиками.
Млечный Путь — самая известная нам часть Вселенной
Две спиральные ветви, симметрично расположенные вокруг центра, составляют основное тело галактики. Спирали в свою очередь состоят из рукавов, которые плавно перетекают друг в друга. На стыке рукавов Стрельца и Лебедя расположилось наше Солнце, находящееся от центра галактики Млечный Путь на расстоянии 2,62·10¹⁷км. Спирали и рукава спиральных галактик – это скопления звезд, плотность которых увеличивается по мере приближения к галактическому центру. Остальную массу и объем галактических спиралей составляет темная материя, и только малая часть приходится на межзвездный газ и космическую пыль.
Положение Солнца в рукавах Млечного Пути, место нашей галактики во Вселенной
Толщина спиралей составляет примерно 2 тыс. световых лет. Весь это слоеный пирог находится в постоянном движении, вращаясь с огромной скоростью 200-300 км/с. Чем ближе к центру галактики, тем выше скорость вращения. Солнцу и нашей Солнечной системе потребуется 250 млн. лет, чтобы совершить полный оборот вокруг центра Млечного Пути.
Наша галактика состоит из триллиона звезд, больших и малых, сверхтяжелых и средней величины. Самое плотное скопление звезд Млечного Пути — рукав Стрельца. Именно в этой области наблюдается максимальная яркость нашей галактики. Противоположная часть галактического круга наоборот, менее яркая и плохо различима при визуальном наблюдении.
Центральная часть Млечного Пути представлена ядром, размеры которого предположительно составляют 1000-2000 парсек. В этой самой яркой области галактики сосредоточено максимальное количество звезд, которые имеют различные классы, свои пути развития и эволюции. В основном это старые сверхтяжелые звезды, находящиеся на финальной стадии Главной последовательности. Подтверждением наличия стареющего центра галактики Млечный Путь является наличие в этой области большого числа нейтронных звезд и черные дыры. Действительно – центр спирального диска любой спиральной галактики — сверхмассивная черная дыра, которая словно гигантский пылесос всасывает в себя небесные объекты и реальную материю.
Сверхмассивная черная дыра, находящаяся в центральной части Млечного Пути – место гибели всех галактических объектов
Что касается звездных скоплений, то ученым сегодня удалось классифицировать два вида скоплений: шарообразные и рассеянные. Помимо звездных скоплений спирали и рукава Млечного Пути, как и любой другой спиральной галактики, состоят из рассеянной материи и темной энергии. Являясь последствием Большого взрыва, материя пребывает в сильно разреженном состоянии, которое представлено разреженным межзвездным газом и частицами пыли. Видимая часть материи представляет собой туманности, которые в свою очередь делятся на два типа: планетарные и диффузные туманности. Видимая часть спектра туманностей объясняется преломлением света звезд, которые излучают свет внутри спирали по всем направлениями.
В этом космическом супе и существует наша Солнечная система. Нет, мы не единственные в этом огромном мире. Как и у Солнца , многие звезды имеют свои планетарные системы. Весь вопрос в том, как обнаружить далекие планеты, если расстояния даже в пределах нашей галактики превышают продолжительность существования любой разумной цивилизации. Время во Вселенной измеряется другими критериями. Планеты со своими спутниками, самые мелкие объекты во Вселенной. Количество подобных объектов не поддается исчислению. Каждая из тех звезд, которые находятся в видимом диапазоне, могут иметь собственные звездные системы. В наших силах увидеть только самые ближайшие к нам существующие планеты. Что происходит по соседству, какие миры существуют в других рукавах Млечного Пути и какие планеты существуют в других галактиках, остается загадкой.
Kepler-16 b - экзопланета у двойной звезды Kepler-16 в созвездии Лебедь
Заключение
Имея только поверхностное представление о том, как появилась и как эволюционирует Вселенная, человек сделал лишь маленький шаг на пути постижения и осмысливания масштабов мироздания. Грандиозные размеры и масштабы, с которыми ученым приходится сегодня иметь дело, говорят о том, что человеческая цивилизация — лишь мгновение в этом пучке материи, пространства и времени.
Модель Вселенной в соответствии с понятием присутствия материи в пространстве с учетом времени
Изучение Вселенной идет от Коперника и до наших дней. Сначала ученые отталкивались от гелиоцентрической модели. На деле оказалось, что космос не имеет реального центра и все вращение, движение и перемещение происходит по законам Вселенной. Несмотря на то, что существует научное объяснение происходящим процессам, вселенские объекты распределены на классы, виды и типы, ни одно тело в космосе не похоже на другое. Размеры небесных тел примерны, так же как и их масса. Расположение галактик, звезд и планет условно. Все дело в том, что во Вселенной нет системы координат. Наблюдая за космосом, мы делаем проекцию на весь видимый горизонт, считая нашу Землю нулевой точкой отсчета. На самом деле мы только микроскопическая частичка, затерявшаяся в бесконечных просторах Вселенной.
Вселенная – это субстанция, в которой все объекты существуют в тесной привязке к пространству и времени
Аналогично привязки к размерам, следует рассматривать время во Вселенной, как главную составляющую. Зарождение и возраст космических объектов позволяет составить картину рождения мира, выделить этапы эволюции мироздания. Система, с которой мы имеем дело, тесно связана временными рамками. Все процессы, протекающие в космосе, имеют циклы — начало, формирование, трансформацию и финал, сопровождающийся гибелью материального объекта и перехода материи в другое состояние.
Как это можно видеть в результатах исследований процессов на Земле, все процессы кругообразные: появляются, увеличиваются и разлагаются.
Разложение материи очень частое явление во Вселенной. Самый радикальный пример – случаи взрывов звёзд разных величин, называемых новыми и сверхновыми, в зависимости от величины взорванной звезды. Другие способы разложения материи происходят при столкновениях объектов во Вселенной или радиации с видимой материей.
Первые доказательства об исчезновении (разложении) материи обнаружены в лабораториях везде в мире, в которых регистрированы краткоживущие частицы (одна из 2.2 х 106 частей одной секунды). Частицу назвали мюон. Исследования тогда пошли в двух направлениях: одно направление хотело доказать, что материя в общем смысле разлагается. С такой целью его сторонники начали строить бассейны с жидкостью (ряд величины свыше 1033протонов) с очень большим числом детекторов глубоко под почвой, чтобы космическая радиация не влияла на процесс.
Доказательство, полученное такими экспериментами: материя не разлагается сама по себе.
Другая возможность была столкновение долгоживущих частиц (протонов, нейтронов и электронов) в акселераторах, которые становятся всё больше и сильнее. Самый большой – всё ещё активный коллайдер в Швейцарии. В начале, задача была сломить атом (протон), и определить, что его сочиняет, т.е. соответствен ли он уже существующему определению атома, которое взглад атома описывает системой, похожей к Солнечной системе.
Все тем способом формированные структуры существовали кратко, одну миллиардную часть секунды. Очень интересным было обнаружение мюона, на основе которого сразу можно было сделать вывод, что такие же столкновения происходят при столкновениях радиации и Земной атмосферы. Так как мюон на ~ 8 раз меньше протона, можно поставить вопрос: почему из Вселенной при разложении частицы мы регистрируем только мюоны, но не и другие частицы, появившиеся вследствие разложения протона? Причина простая – из-за разницы в заряде мюона и Земли. У Земли позитивный заряд и она притягивает ту часть протона, у которой негативный заряд. Самая большая часть протона имеет позитивный заряд, и поэтому не могла появиться и быть регистрированной в лабораториях.
Даже в сегодняшнее время для официальной науки неприемлемое сущетвование протона как частицы с три полюса. Два из них заряжены: один главным образом позитивный; второй негативный; и третий, в котором заряд аннулирован, и поэтому он без него. Существование три полюса обменилось тремя кварками, которые стали видимыми при бомбардировке протона с помощью электрона. Одна и та же проблема осталась, потому что при разложении протона не формируются кварки. Случайные события они приписывают кварками, а если бы они действительно существовали, то они стали бы долгоживущими частицами, а на самом деле, они не то.
Большое достоинство тех экспериментов заключается в обнаружении самой маленькой и долгоживущей частицы, называемой нейтрино. В буквально каждом эксперименте разложения протон, наконец, после несколько интерфаз, разложился в электроны и нейтрино. Раньше, тоже как и ныне, мир науки был очарован краткоживущими творениями или интерфазами разложения протона, и поэтому тому доказательству не посвятили ни меньшего внимания, потому что не совпадал с существующими восприятиями атома и предпосылками о том, какой он должен быть.
Проблемы с нейтрино наверно появились оттого, что они слишком мелкие для наших инструментов. Даже и в это время трудно определить их массу (новые данные: 0.320 ± 0.081 эВ / c2; сумма трёх ароматов, wikipedia.org/wiki). В недостатке данных, как и всегда, начинаются фантастические и сенсационные утверждения, которые ничем не связаны с наукой. Основная проблема с нейтрино в том, что его наблюдают вне закона о материи, а он появился из материи. В формировании нейтронов тоже участвуют нейтрино и электроны, поэтому масса нейтрона больше массы протона с присоединённой массой электрона. Я часто подчёркиваю, что людям легче продавать фантастические выдумки, как например: нейтрино ведут себя похоже к привидениям; они проходят через всякую материю, якобы её не было; десятки тысяч в каждую секунду проходят через ваши глаза (как же вы это не видите?); и т.д., чем сказать правду. Её здесь немного, да ну что ж.
(Рост материи вместо Биг Банг I.
)
В формировании Вселенной участвуют только долгоживущие частицы: протон, с вариантом: нейтрон, электрон, нейтрино и энергия (фотон). Поворачивая поступок разложения атома наоборот, т.е. желая составить атом из разложенных частей, соблюдая правило, что в формировании атомов участвуют только долгоживущие частицы, получается то, что он состоит из очень большого количества нейтрино, электронов и энергии. Все интерфазы наконец разлагаются на электроны, нейтрино и энергию. Поэтому не стоит предположить, что какая-то фаза, существующая менее одной миллиардной части секунды, может отдельно существовать или думать, что так краткое время достаточно, чтобы из тех интерфаз появились частицы. Кроме того, такие интерфазы в природе не существуют самостоятельно. Электрон меньше протона в ~1836 раз; поэтому можно предположить, что он тоже состоит из большого, приблизительного тому же, количества нейтрино.
Теперь нужно объяснить два полюса атома. Химия определяет водород одновалентным, но допускает и существование слабой водородовой связи, которая появляется в химических процессах C-H…O. Сила такой связи оценивается на приблизительно 5% силы нормальной связи (отклонения от этой цифры зависят от кислотности химического соединения).
Связывание частиц материи только возможно при наличии разных зарядов частиц. Самый очевидный пример того – протон (H), который не появляется один или с электроном (электронами), а в паре (H2). Почему бы частица связывалась с такой же частицей одинакового заряда, а не с вездесущими и различными по заряду электронами?
Единственная возможная причина то, что частица двуполюсная, причём один полюс подчинён другом, однако он на много больше от несколько электронов, которые не могут преодолеть другой полюс (в этом случае, негативный полюс) протона. Одно связывание двух протонов есть ясное доказательство, что, на самом деле, два полюса. Не только у электронов негативный заряд; если бы так было, то связывание атомов не происходило бы, потому что они были бы насыщенные электронами, и поэтому материи и не было бы. Уже в акселераторах мы обнаружили существование позитивных электронов, а тоже и позитивных нейтрино. Это ясный намёк, что и те две частицы двуполюсного ведения. Используя слабую водородовую связь, можно оценить число от больше 90 электронов на негативном полюсе. Это большой барьер, которого электроны и нейтрино не могут пополнить. Из состава нейтрона видно, что в связь вступают только два электрона и два нейтрино, и что такая связь отнюдь не устойчива (её устойчивость длится в течение приблизительно 17 минут или 1.01 x 103 секунд), а связь H2 устойчива полностью или до вступления в какой-то химический процесс.
Большое количество нейтрино и электронов с энергией формируют нить, у которой на её концах различные заряды. Они связываются и нить превращается в шарик. При ударе электрона в коллайдере можно регистрировать три вершины: нейтральная на месте соединения, а сбоку позитивный и негативный заряды. Сразу из этого можно заметить наличие геометрии атома. Она будет меняться с увеличением атома, с помощью присоединения.
Присоединение – это не то, что простое расположение шариков или блоков. Это видно из радиуса Ван-дер-Ваальса: у атомов, у которых 200 протонов и нейтронов, радиус меньше радиуса кислорода (16 тех частиц) или азота (14 частиц). Когда на протон действует достаточное количество заряда (количество, которое сильнее его слабого связывания), нить открывается и присоединяется с пришельцем. Только так можно объяснить, например, большие разницы между аргоном, калием и кальцием, у которых одинаковое или близкое количество протонов и нейтронов. Их разницы последствие разных структур, появившихся в связывании протонов и нейтронов.
Когда атом присоединением увеличится за пределы природных границ существования, он начинает разлагаться. Связывание и увеличение атома – постоянные процессы, из-за постоянного потока новых частиц. Поэтому атом должен отбросить избыточное, будь то протон, нейтрон или гелий. При таком отбрасывании избыточного материала появляется радиация. Радиация и отбрасывание избыточного – только последствие балансировки атома из неблагоприятного в благоприятное положение.
Увеличение не останавливается на атомах; наоборот, связывание продолжается дальше (присоединением, химическими реакциями и в их комбинациях). Так формируются газ, пыль, песок, горные породы, называемые астероидами и кометами,…, планеты. Когда масса планеты увеличится до 10% массы Солнца, планета становится звездой; некоторые из них могут быть огромными (звёзды супер-гиганты).
Что увеличение объектов действительно и существует, доказывают миллионы кратеров, разброшенных по объектам нашей системы, а что те процессы непрерывно существуют и в это время, тоже так, как это было в любом периоде прошлого времени, доказательством могут быть постоянные удары астероидов в нашу атмосферу и Землю. Некоторые оценки утверждают, что на Землю ежегодно падает 4.000 - 100.000 тонн внеземного материала. Мы свидетельствовали и столковениям объектов с Юпитером, Луной, и т.д. Отнюдь не стоит говорить о каком-то пра-формировании, особенно не об одновременном формировании. У каждого объекта своя история, своя масса, своя старость; они не такие же ни у одного другого объекта. Как правило, чем объект больше, тем и старше. Хотя, есть некоторые коррективные факторы, из-за условий, в которых объекты существуют.
Внутри этого процесса происходит процесс увеличения и разложения элементов; тот процесс в связи с температурой и вращением. На маленьких объектах: астероидах, кометах, и на большем числе спутников и маленьких планет, как правило, участвуют атомы более низкого ряда. Когда масса объектов достаточно увеличится, те объекты, при помощи и других сил, становятся геологически активными. Их температура увеличивается на и внутри коры, из-за формирования горячего ядра. В таких условиях появляются атомы более высокого ряда. Чем планета теплее и более активна, тем больше высших элементов. Однако, в определённом моменте, температура начинает уничтожать (разлагать) высшие элементы.
С дальним увеличением температуры, разновидность элементов уменьшается, поэтому у горячих звёзд только водород и гелий, а остальные элементы составляют менее 1%. Оба процесса можно наблюдать на Земле, а второй из них видим в составе магмы. Магма состоит из более низких атомов; то подтверждают и её остывшие горные породы. В магме нет золота, серебра ни других высших элементов. Для их появления нужны ещё некоторые условия.
Температура звёзд в прямой связи со скоростью вращения звезды. Те, у которых маленькие скорости, красные, а с увеличением скорости вращения, увеличивается их блеск и температура, а звёзды становятся белыми и синими. Вдиаграмме Герцшпрунга-Рассела видно, что одинаковый блеск может быть и у звёзд очень маленькой массы и у супер-гигантов. Они могут быть белыми, красными или синими. Подходящим ответом, очевидно, нельзя считать их массу и количество так называемого топлива, потому что есть звёзды одинаковых масс, т.е. величин, однако, совсем различного блеска. Если бы пытались это объяснить присутствием различных элементов, то не имело бы смысла. Ведь различие элементов именно и зависит о температуре: чем температуры выше, тем и разновидность элементов ниже, а и более низкий ряд элементов. Чем температуры ниже, тем выше разновидность и присутствие.
Если бы звёзды сгорали топливо, они бы теряли массу, а это не так. Наоборот, они постоянно увеличивают массу с притоком внешней массы системы (кометы, астероиды, планеты). Противоположно доказательствам тоже и утверждения, что внутри звёзд радиоактивные процессы, которые излучают свет. Доказательства несомненно указывают на то, что звёзды не радиоактивные. В поддержку того выступает и магма на Земле, у которой полное отсутствие радиоактивности. Не стоит утверждать, что те процессы происходят глубоко во внутренности звезды, потому что, вследствие высоких температур, материя перемещается из внутренности к наружному слою. Тоже и наоборот, потому что это один объект, а не отдалённые миры. Всё, что нам о звёздах непонятно, можно узнать на Земле. Она тоже горячая, кроме коры, толщина которой составляет менее одного промилле, относительно расплавленной части Земли. Если радиоактивности нет на Земле, её нет ни на звёздах, потому что принцип один и тот же. Поэтому есть данное, что объекты с массой, которая выше 10% массы Солнца, светят. Корректор этому проценту – мощность силы тяжести. Если объект в орбите ближе звезды, тогда масса светящих объектов на много ниже 10%. Это доказывают экзопланеты, т.е. огромное большинство тех, которые до сих пор обнаружены - „горячие юпитеры“.
Никак нельзя забывать Землю. Хотя она не потеряла кору, она горячая. Причина тому более точное определение границы, когда давление вызывает плавление объекта, вследствие увеличения массы. Опять же можно видеть, что силы давления единые ответственные для тех событий, потому что температура объектов выше в центре, чем на поверхности или ближе к ней. События начинают именно там, где силы давления сильнейшие. Ещё недавно считалось, что у планет: Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна – замороженные ядра жидкого водорода. Конечно, это не может быть правда, потому что Юпитер и Нептун излучают в два раза больше теплоты, чем они получают от Солнца. Это ясное доказательство о расплавленном ядре.
Ещё осталось разрушение материи путём взрывов звёзд. Наблюдения доказали, что во время взрыва звезды большинство материи исчезает. Так как старые законы не допускают потерю материи, из-за сохранения совокупной материи (для которой утверждается, что появилась однажды и что никаких перемен тут не может быть), эту пустоту пополнилось с помощью чёрной дыры, которая не принадлежит физике, потому что её законы вне физики. Астрономы открыли, что материя исчезает, а не видели или измерили формирование чёрной дыры, масса которой должна быть реально измеримой. Однако, её не мерят, только предполагают и догадаются, конечно, без доказательств. Не имеет смысла утверждать, что, где-то обнаружены объекты, вращающиеся вокруг чего-то, чего не можно регистрировать как чёрную дыру. Нигде в исследовании не появилось что-либо, не соблюдающее законы физики; ничего, указывающее на то, что плотность может быть вне закона о материи. Ещё хуже такую теорию безо всяких доказательств сделать частью официальной науки и школьных учебников, якобы она была несомненно доказана. У всех систем звёзд и галактик, с исключением шарообразных групп звёзд и галактик, центральная часть, которая сочиняет больше 90% совокупной массы (чаще всего, больше 99%). Диаметр центральной части тоже в тех размерах. У чёрных дыр получается наоборот: большие объекты вращаются вокруг меньших объектов. Это противоположно всем существующим доказательствам, полученным с помощью наблюдения, с времён начала таких деятельностей до сих пор.
Циклон – уже доказанное явление во Вселенной. Он последствие вращения объектов, систем и одной Вселенной. У каждой звезды на её полюсах циклоны, а также и у газообразных планет. Ничего другого нет ни в центрах галактик, а совсем возможно, что это единственное объяснение пустоты, в которой не можно регистрировать наличие объектов, однако, вокруг её вращаются звёзды. Причина невозможности регистрирования в том, что у объекта или системы, находящихся в центре, более медленное вращение, и поэтому свет не проходит через газообразную оболочку, а циклон может формироваться и из тёмной материи, которая с трудом регистрируется. В экспериментах с акселераторами мы увидели, что в столкновениях частица разлагается и из видимой переходит в невидимую материю. Во взрыве звезды есть такие же силы и бесконечное количество таких же столкновений. Это несомненно доказывает, что большинство материи звезды при взрыве разлагается из видимой в невидимую материю и энергию.
В 80-е гг. эксперты по субатомной физике открыли, что частицы выскакивают из поля, с примечанием, что сохраняются только те, которые закончили своё формирование, а большинство из них сразу возвращается в поле. Этот процесс полностью противоположен разложению атома: невидимая материя увеличением становится видимой для наших инструментов. Так как это не соответствует большинству законов и теорий, дальние исследования тут и закончились, а также и предложение Сэр Фреда Хойла о формировании частиц, чтобы объяснить расширение Вселенной.
Формированием частиц заканчивает колоссальный круг процесса кругообращения материи во Вселенной. В галактике взрывает не менее одной звезды в 100 лет. Некоторые утверждают, что этот период 1000 лет. Во Вселенной 100-200 миллиардов галактик. Только в миллион лет, при частотности новых одной в тысячу лет, есть тысяча взрывов, разлагающих большинство материи. Для целой Вселенной, в которой 100-200 миллиардов галактик, нужно умножить тысячу взрывов в миллион лет с числом галактик. Обратим сейчас внимание на некоторые правила ведения материи во Вселенной. Хотя во Вселенной 100 миллиардов галактик, а у галактики в среднем 200 миллиардов звёзд, в пространстве между объектами полная темнота. Все охотно говорят, что Вселенная огромное пространство и что звёзд недостаточно, однако, хватит ночью посмотреть небо и видеть очень много звёзд и тем способом убедиться, что такие утверждения не удаляют сомнение в их точность.
Только километров 20 от поверхности Земли полная темнота. Когда смотрим на фотографии Земли, сделанные с Луны, или с ещё большего расстояния, мы видим, что она светит. Очевиднее всего то, что, когда светит Земля, светит тоже и Луна, однако, между ними полная темнота. Как это возможно? Если свет состоит из фотонов и у него неограниченная досягаемость, почему темно?
Сейчас приведу два примера, которые это “объясняют“. Первый, это официальная точка зрения, что пространство пустое, поэтому свету от нечего отразиться, чтобы его регистрировать. Непонятно, почему светящему объекту нужно отражение, чтобы начал светить? Почему этот свет не можно видеть во Вселенной? Если свет приходит на Землю с отражением или без него, почему километров 20 в направлении источника света темно? Что, на самом деле, приходит?
Следующий пример, это объяснение Айзека Азимова, который сказал, что мы, смотря во Вселенную, смотрим в прошлое. Поэтому Вселенная смещена в красное и из-за этого фазного смещения, мы видим тёмную Вселенную.
Это звучит убедительно. Итак, смотреть галактики значит возвращаться в прошлое, но мы видим галактики, отдалённые (извините: старые) 13 миллиардов световых лет. Очевидно, у нас два типа света: светящий и не светящий. Тем не менее, это не объяснает, почему километров 20 от нас темнота; там не прошлое, а настоящее время.
Так как это совсем что-то новое, я использую самые очевидные доказательства. Солнце излучает радиацию (не свет), которая сама по себе не фотоны и не светит. Между Солнцем и Землёй тёмный простор, без видимой материи. Свет появляется, когда радиация столкнётся с видимой материей. На Земле, это атмосфера, на Луне, это её поверхность. Радиация не светит, материя тоже не светит, кроме объектов, излучающих радиацию. При столкновении радиации и материи появляется свет.
Свет и темнота узко связаны с простором между объектами. Давайте проверим, есть ли что-нибудь в том, официально пустом, просторе.
Пустой простор не может ни увеличить ни уменьшить скорость в нём находящегося объекта. Он тоже никаким способом не должен участвовать в формировании соотношений с объектами и радиацией. Нам известно, что, если бы космонавту в космосе щёлкнула верёвка, связывающая его с Международной космической станцией, он навсегда бы продолжил двигаться через Вселенную. Тем не менее, это не совсем так. Радиация со Солнца теряет мощность/интенсивность с увеличением пройденного пути. На Плутоне темнота, а на Луне жаркий день. Это доказательство, что радиация как-нибудь теряет мощность. Если бы посмотреть ночное небо, мы увидели бы приходящую со звёзд, но очень слабую радиацию. Ослабление интенсивности видно и при помощи температуры объектов: Меркурий, от – 173 до + 427°C; Марс, от – 143 до +35°C; Плутон, от – 235 до - 210°C, и т.д. Объекты ближе Солнца теплее на солнечной стороне и менее холодны на ночной стороне.
Давайте сравним это с видимой материей. Возьмём воду, например. Ближе к поверхности интенсивность света очень выражена, а чем глубже, тем всё больше она слабеет и темнота преодолевает. На поверхности высшая температура, которая уменьшается с увеличением глубины.
Очевидно, что видимая материя, в этом случае вода, ведёт себя соответственно тем же законам, как и простор вне нашей атмосферы. Этот простор не ведёт себя согласно пустому простору; наоборот, он показывает большое сходство с видимой материей. Итак, простор заполнен и интенсивно участвует в процессах внутри Вселенной. Это только может быть так называемая тёмная материя и энергия.
Кроме сходств, есть и разницы: вследствие столкновения с радиацией, видимая материя даёт свет, а невидимая нет. Более высокие температуры характеристика только видимой материи, в то же время как низкие температуры характеристика тёмной материи, а и видимой материи, которая вне интенсивной радиации - хотя незначительно, она немножко теплее тёмной материи, из-за слабой радиации.
Есть ещё одна важная разница: у видимой материи значительный и легко регистрируемый заряд, а у невидимой материи нет заряда, регистрируемого нашими инструментами. Всё-таки, если она частично состоит из нейтрино, некоторое количество заряда должно быть регистрируемое, однако, это невозможно в это время. Будущие инструменты будут больше замечающими. Только когда простор во и вне Вселенной пополним основной материей (тёмной материей и энергией), станет возможным Вселенную наблюдать в реальных цифрах.
(Черные дыры замените циклоны
)
Температура ответствена для некоторых необычных законов во Вселенной. Вследствие гравитационных эффектов (гравитация – это сумма сил тяжести и вращения объекта), объекты, которые ближе центральному телу (звезды или галактики), из-за более интенсивной гравитации быстрее вращаются вокруг центрального тела, чем более далёкие объекты. Но, на краю системы звезды и галактики, это правило выключает низкая температура. Когда температура упадёт ниже критической точки, это даёт возможность объектам получить большие скорости по орбитам, из-за действия слабой гравитации. Для галактик это доказалось при помощи наблюдений, а для нашей системы это можно доказать на основе комет, приходящих из облака Орта. Их скорость больше скорости Плутона (в среднем, 2.5 раза, но нередко и больше 10 раз), а некоторые быстрее и Меркурия. Перемена правил ведения происходит, когда температура упадёт ниже точки плавления водорода, -259.14°С. Температура облака Орта приблизительно 12 - 4°К; это достаточно для ускорения объектов.
Вращение объекта вызывает одну специфичность, которая существует везде во Вселенной - это циклоны. Они находятся на полюсах Сатурна, Юпитера, Солнца, звёзд и галактик. Жидкие объекты (звёзды) и газообразные (газообразные планеты), вследствие вращения и магнитных сил, формируют циклоны на полюсах. Звёзды, у которых вращение вокруг своей оси быстрее, имеют значительные циклоны больших скоростей, чем объекты более медленного вращения. У тех объектов больше других объектов, захваченных в их орбите, а они тоже быстрее увеличивают свою массу - более быстрое вращение значит и более сильную гравитацию (сумму сил тяжести и вращения). Поэтому они, как правило, на много больше объектов с более медленным вращением. Нельзя забыть время или течение времени, которое сильный коррективный фактор (объект, старость которого больше десятков квадриллионов лет, доминирует своей массой над младшим объектом).
Есть два способа формирования галактик, у которых известные вертящиеся центры. Первый из них тот, что звезда большой скорости вращения должна выжить все опасности динамической Вселенной и достаточно увеличить свою массу, чтобы количество объектов в её орбите можно было считать постоянно увеличивающейся галактикой.
Второй способ тот, что в неправильной галактике, вследствие вращения объекта, из газа или невидимой материи сформируется циклон, который бы уже существующую неправильную галактику превратил в правильную.
Сходство тех способов очевидно, потому что, тоже как и у всех остальных звёзд, и в центре быстро вращающейся звезды - циклон, растягивающийся от полюса до полюса. У более медленных циклонов звёзд появляются перестановки полюсов, потому что циклоны друг друга не достигают. Вследствие того, материя на полюсах вращается быстрее материи в центре, в поясе экватора. Более быстрое вращение уравновешивает объект и тогда трудно ожидать перемежающиеся смени полюсов. Смену полюсов на Земле запрещает компактность коры (поверхностного слоя).
И у галактик есть максимум величины, удержимой во Вселенной; поэтому и они, как и атомы, должны отбрасывать избыточную материю. Есть некоторые сведения об этом, но так как я тщательно не обсудил полученные доказательства, об этом, пожалуй, буду говорить на следующий раз.
Хотя они ответствены для сохранения её целостности, циклоны на полюсах звёзд тоже и их Ахиллесова пята и, двумя способами, могут привести к её распаду.
Первый такой, что циклон, вследствие внешнего действия, остановится или значительно замедлится. Это вызывает кольцеобразный распад объекта, потому что масса объекта, управляема силой инерции после замедления циклона и исчезновения большей части гравитации (вращения), начинает отходить от центра. Если циклон остановился, центр остаётся пустым, а если циклон только замедлился, часть масы остаётся там, в качестве нового объекта: планеты, звезды или какого-то объекта, формирующегося вокруг циклона. Второй способ распада такой, который вызывает взрывы звёзд. Об этом способе большей частью говорят из-за ясной причины (выглядят колоссально и возбуждают мечту) и из-за объективной причины (производят излучение сильной радиации, которую легко обнаружить, в отличие от кольцеобразной туманности, в которой радиации нет).
На самом деле, это одно и то же событие, которое происходит когда некоторый объект придёт снаружи вертикально к одному полюсу звезды, попадёт в центр циклона и вторгнется глубоко во внутренность звезды. Если объект небольшой, его взрыв повлияет на скорость и ритм циклона, а если большой, его взрыв вызовет взрыв звезды.
В таких обстоятельствах можно дать ясное определение законности, вызывающей распад звезды, напротив так называемому сгоранию и расходу топлива. Звёзды взрывают, несмотря на их величину и факт, бывают ли они центральным объектом или объектом, вращающимся вокруг другой звезды. Это непреодолимое препятствие толкованию о сгорании топлива, котором придётся ответить: почему масса объекта не условие расхода топлива.
Теперь можно видеть, почему не происходит цепная реакция; почему объект, взорвавшийся в орбите вокруг звезды, не уничтожает и главную звезду. Причина простая: боковые столкновения не вызывают взрыв. Материя, т.е. её часть, захваченная силой тяжести, слияется с центральным объектом. О математической модели, которая объяснила бы такие события, буду говорить, может быть, на другой раз.
(Рост материи вместо Биг Банг II.
)
Из угла нашей системы можно ближе познакомиться с процессами увеличения объектов и их взаимоотношений. Какой объект ни посмотрим внутри Солнечной системы, все они покрыты кратерами, вызванными ударами больших или меньших астероидов и комет. Довольно удачное обстоятельство, что мы были в возможности вблизи посмотреть все планеты, много спутников, астероидов, комет. Вскоре Новые Горизонты подойдёт к Плутону - который то планета, то не планета - и даст нам более-менее известные факты, которые мы даже могли и вычислитъ. Однако, может быть, хоть бы маленький сюрприз появится.
Особенно интересно наблюдать кратеры на Луне, Меркурии, Каллисто,... потому что они твёрдые объекты без значительных геологических активностей, которые бы могли их разъесть или опустошить.
Это отнюдь не значит, что кратеры там от так называемого начала системы. Наоборот, фотографии совершенно ясно показывают наличие старших кратеров, разъеденных приходом новых объектов, вследствие которых появляются новые кратеры. Из исследования Земли мы узнали, что кратеры относительно новые явления и их старость не стоит мерить в миллиардах лет, потому что Земля геологически активна и относительно быстро разъедает кратеры. Обский метеорит произошёл чуть больше 100 лет назад; в течение тех 100 лет мы видели большое число ударов метеоритов в Землю. Многие из них с успехом прошли через атмосферу и ударили в почву. Мы видели удар комет в Юпитер, Солнце, даже есть фотография удара в Луну; это свидетельствует о постоянной активности, которая постоянно увеличивает массу планет и иных объектов. Без всякого сомнения можно сказать, что формирование не моментальное событие, а процесс, который длится одинаковой интенсивностью, увеличивая объекты пока они не станут звёздами. Они потом во взрыве и разложении материи заканчивают свой путь в начале, в основной материи (тёмной материи и энергии).
Это познание нам даёт новые вопросы или намекает новые ответы, которые по-другому определяют старость космических объектов, а также и одной Вселенной. Больше нельзя старость Земли связывать со старостью её коры; и раньше было ясно, что это неудачное решение
. Кроме того, на основе кругообразных процессов во Вселенной (формирование видимой материи, увеличение, разложение и возвращение к началу) не можно даже ни приблизительно определить старость Вселенной. Особенно смешно о старости говорить, используя в таком контексте отдалённость регистрированных нашими инструментами объектов. Когда двинется радиация с формировавшейся звезды, она продолжается пока звезда не станет новой, если она относительно меньше и моложе, или сверхновой, если она относительно больше и старше.
Одну старость Земли очень трудно и приблизительно определить. Вычисление её старости нужно начать со старостью маленького астероида, старость которого оценивается в 4.5 миллиардов лет. Эту цифру мы постарались задать тоже и как старость коры, хотя нет ни одного доказательства, ни одной связи относительно сходства тех отдельных миров. Земля постоянно возобновляет кору, как змея кожу, либо тектоникой плит, либо вулканической активностью и постоянным приходом новой внеземной материи; оценивается, что ежегодно придёт 4 000 - 100 000 тонн внеземной материи.
Это данное следующий фактор определения старости. Его проблема в том, что его количество уменьшается чем объект меньше или увеличивается чем он больше. Интенсивность прихода или увеличения подобна той же через очень долгий период времени. Есть данное для Земли, что её количество массы, с помощью гравитационных эффектов близости Солнца, формировало расплавленное ядро. На самом деле, только кора тверда, а её толщину можно мерить в промилле. Расплавленная Земля значительно старше твёрдых объектов, например: Меркурия, Марса, Луны, и т.д. Их старость менее одного промилле старости Земли.
Когда я оцениваю старость Земли в квадриллион лет, это данное только оценка нижней границы старости, полученной из, очень сомнительной, старости астероида и ежегодного увеличения массы от 4 000 - 100 000 тонн пришедшего материала. Это количество достаточное, чтобы уничтожить иллюзию о 4.5 - 4.8 миллиардов лет, вычисленных для коры, а крайне небрежно применённых на целую Землю.
Чем объект больше, тем, как правило, и старше. Когда он достигнет 10% массы Солнца, теряет кору и становится солнечным объектом или звездой. Однако, нельзя забывать, что эта давно утверждённая граница очень сомнительна, потому что новые наблюдения с помощью более аккуратных инструментов значительно понизили ту границу. Существуют ещё и объекты, которые становятся солнечными даже и при массе, похожей массы Юпитера или меньше, из-за сил тяжести и вращения центрального объекта.
Старость Вселенной можно оценить только из её дискообразной формы. Она указывает на то, что для достижения той формы нужна большая внешная скорость, долгий период времени и большое число вращений. Учитывая отдалённость самой отдалённой галактики, чьё расстояние оцениваем в 13.7 - 13.8 миллиардов световых лет и считая, что это расстояние Вселенной от приблизительного центра - тут, где мы - до её внешней части можно назвать её радиусом, а что внешняя скорость вращения 270 000 км/сек., т.е. 9/10 скорости света, получается результат окружности Вселенной: она полный круг совершает приблизительно через 94.5 миллиардов лет.
Это число нужно умножить с большим числом вращений, нужных, чтобы вызвать формирование диска. Сейчас понятно, что старость Вселенной неважна, потому что это огромное число, у которого, именно из-за этой причины, нет никаких практических или теоретических достоинств.
По данным программы по обзору неба Sky Survey Sloan Digital около половины процессов звездообразования в локальной Вселенной возникает от незначительных слияний между галактиками. Для получения высококачественных изображений спиральных галактик астрономы не раз изучали целый пласт небосклона, известный как Stripe 82 Выяснилось, что нарушения форм этих галактик, вызванные взаимодействием с их небольшими соседями, вызывает увеличение скорости процессов формирования звезд. Данное исследование было представлено на Национальном собрании астрономии в университете Ноттингема.
25, Февраль 2016 г. | Рубрики: |
14 сентября 2015 г. при помощи обсерватории Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) были обнаружены гравитационные волны, идущие от столкновения двух черных дыр массами 29 и 36 масс Солнца соответственно. Ожидалось, что это событие не будет сопровождаться заметным испусканием электромагнитного излучения, однако космическая гамма-обсерватория НАСА «Ферми» зарегистрировала гамма-всплеск спустя всего лишь долю секунды после обнаружения сигнала обсерваторией LIGO. В новом исследовании предполагается, что эти две черные дыры могли находиться внутри одной массивной звезды, гибель которой сопровождалась испусканием гамма-лучей.
Как мы уже знаем, первые звезды родились через сто миллионов лет после , если таковой вообще имел место быть. С тех пор прошли миллиарды лет и Вселенная загорелась бесчисленным количеством звезд. И по сей день в безграничном космическом пространстве продолжают зарождаться новые звезды. Практически сражу же после Большого взрыва, скорость зарождения звезд превышала текущую в десять раз. О причинах такой высокой скорости зарождения новых звезд ученые рассуждают по сей день.
На днях, а именно 13 февраля 2016 года в США собралось ежегодное собрание Американской ассоциации содействия развитию науки, на котором были продемонстрированы снимки далекой двойной звезды, вокруг которой образуется планетная система. Подобные события космических масштабов удается заметить с большим трудом, поэтому для ученых это представляет большой интерес.
Несмотря на то, что уже очень много времени было потрачено на изучение нашей планеты, мы все еще очень мало знаем о ней. По поверхности Земли практически нет никакой возможности узнать о далеком прошлом нашей планеты. Прежде всего мы не можем это сделать в связи с тем, что на нашей планете постоянно проходят тектонические процессы, постоянно выпадает большое количество осадков и дуют сильные ветра, а все в целом это очень сильно влияет на постоянное изменение структуры Земли. Даже самые глубокие кратеры, образованные от столкновения метеоритов, комет с нашей планетой, бесследно исчезли с лица Земли.
Ученым удалось запечатлеть уникальное космическое явление, которое вполне может стать сюжетом для научно-фантастического фильма. В результате проводимого исследования выяснилось, что звезда типа разорвала на части проходящую рядом звезду
. Это грандиозное событие происходило на краю нашей галактики в древнем звездном скоплении NGC 6388. В своей работе ученые использовали несколько телескопов, в том числе и рентгеновскую обсерваторию Чандра.
Ученые провели множество исследований за последние годы, в области эволюции вселенной. Новое исследование ученых Университета Шеффилда, пролило свет на то, как эволюционируют галактики, тем самым ученым удалось заглянуть в будущее и узнать, какое будущее ждет нашу . В центре каждой галактики расположена , в некоторых сразу несколько, а есть и такие, в которых расположены сверхмассивные черные дыры. Эти сверх гравитационные объекты являются двигателями гигантских массивных потоков молекулярного газа, состоящего преимущественно из водорода.
Совсем недавно, группой ученых было обнаружено уникальное явление. Целый звездный кластер выброшен из галактики M87
и теперь он движется по направлению к нашей галактике
Происхождение, эволюция и устройство Вселенной как целого изучаются
космологией.
Слово «космология» происходит от греч. kosmos – вселенная и logos – закон. Уже древние мудрецы задались вопросом о происхождении и устройстве Вселенной, поэтому космология – учение о строении мира – и космогония – учение о происхождении мира – были неотъемлемым компонентом философских систем древности.
Современная космология – это раздел астрономии, в котором аккумулированы частнонаучные данные физики и математики и универсальные философские принципы, космология представляет собой синтез научных и философских знаний. Именно этим определяется ее специфика. Выводы космологии почти полностью обусловлены теми философскими принципами, на которые опирается исследователь. Дело в том, что размышления о происхождении и устройстве Вселенной эмпирически труднопроверяемы и существуют в виде теоретических гипотез или математических моделей (4.1). Космолог движется от теории к практике, от модели к эксперименту, в этом случае роль исходных философских и общенаучных оснований существенно возрастает. Именно поэтому космологические модели радикально различаются между собой – в их основе лежат разные, порой конфликтующие мировоззренческие принципы. Понятно, что религиозная космология будет серьезно отличаться от космологии, построенной на материалистических мировоззренческих основаниях. В свою очередь любые космологические выводы также влияют на общефилософские представления об устройстве Вселенной, т. е. изменяют фундаментальные представления человека о мире и самом себе. Таким образом, можно сказать, что современная космология – это не только «физика», но и «философия», а иногда и «религия».
Классические космологические представления, сутью которых было утверждение абсолютности и бесконечности пространства и времени, а также неизменности и вечности Вселенной, сталкивались с двумя неразрешимыми парадоксами – гравитационным и фотометрическим.
Гравитационный парадокс
заключался в противоречии между исходными постулатами о бесконечности Вселенной и ее вечности. Так, если предположить бесконечность мира, то необходимо также признать и бесконечность действующих в нем сил тяготения. Бесконечность сил тяготения между небесными телами должна была бы привести к коллапсу, т. е. Вселенная не могла бы существовать вечно, а это противоречит постулату о ее вечности.
Фотометрический парадокс
также вытекает из постулата бесконечности Вселенной. Если Вселенная бесконечна, то в ней должно существовать бесконечное число небесных тел, а значит, светимость неба также должна быть бесконечной, однако этого не происходит.
Парадоксы классической науки разрешаются в современной релятивистской космологии.
Началом революции в астрономии считается создание в 1917 г. А. Эйнштейном
стационарной релятивистской космологической модели.
В ее основу положена релятивистская теория тяготения, обоснованием которой служит общая теория относительности (3.2). А. Эйнштейн отказался от постулатов абсолютности и бесконечности пространства и времени, однако сохранил принцип стационарности, неизменности Вселенной во времени и ее конечности в пространстве. Свойства Вселенной, по мнению А. Эйнштейна, зависят от распределения в ней гравитационных масс, Вселенная безгранична, но при этом замкнута в пространстве. Сигнал, пущенный наблюдателем во Вселенной, вернется к нему с противоположной стороны. Согласно стационарной релятивистской модели пространство однородно и изотропно (3.2), материя распределена в нем равномерно, время бесконечно, а его течение не влияет на свойства Вселенной. Таким образом, несмотря на новизну и даже революционность идей, А. Эйнштейн в своей космологической теории ориентировался на привычную классическую мировоззренческую установку статичности мира: А. Эйнштейна более привлекал гармоничный и устойчивый мир, нежели мир противоречивый и неустойчивый. В конце жизни великий ученый с сожалением говорил о том, что теория статичной Вселенной не имеет эмпирического подтверждения.
В 1922 г. российский математик и физик А. Фридман выступил с критикой теории А. Эйнштейна. Его идеи стали началом
нестационарной релятивисткой космологии.
Космологическая концепция А. Фридмана основывается на нескольких принципах.
Космологический принцип однородности и изотропности пространства.
Изотропность означает, что во Вселенной не существует выделенных точек и направлений. Однородность характеризует распределение вещества во Вселенной. Космологический постулат имеет сильный и слабый варианты. Слабый вариант предполагает независимость процессов, протекающих во Вселенной, от направления (изотропность) и места (однородность). Сильный вариант космологического принципа предполагает независимость (инвариантность преобразований) процессов не только от направления и места, но и от времени. Это значит, что Вселенная выглядит одинаково из любого места, в любом направлении и в любой момент времени. Этот принцип получил название совершенного космологического принципа.
Релятивистский принцип взаимосвязи пространства и времени и их зависимости от материи.
Пространственно-временная метрика Вселенной задается гравитационными полями, признаются также искривленность пространства и замедление времени во всех частях Метагалактики. Пространственно-временная метрика описывается уравнениями общей теории относительности.
Принцип конечной скорости протекания любых физических процессов.
Принцип нестационарности Вселенной,
поначалу основанный только на математических расчетах, согласно которым искривленное пространство не может быть стационарным, его кривизна должна меняться во времени.
Все эти принципы дают основание переносить данные, полученные в одной части Вселенной, на все остальные ее части.
А. Фридман предложил три модели Вселенной. В первой рассматривается случай средней плотности вещества и неискривленности пространства. В такой ситуации Вселенная должна бесконечно расширяться из некоторой исходной точки. Во второй модели предполагалась плотность вещества меньше критической. В этом случае пространство обладает отрицательной кривизной, а Вселенная также должна неограниченно расширяться из начальной точки. В третьей модели рассматривался случай плотности вещества выше критической. В этой ситуации пространство должно иметь положительную кривизну, а Вселенная периодически расширяться и сжиматься.
Концепция А. Фридмана некоторое время не имела эмпирического подтверждения. Однако в 1929 г. физик Э. Хаббл обнаружил эффект «красного смещения» в спектрах удаленных галактик. «Красное смещение» означает понижение частот электромагнитного излучения при удалении источника света от наблюдателя. Т. е. если источник света удаляется от нас, то воспринимаемая частота излучений уменьшается, а длины волн увеличиваются, линии видимого спектра смещаются в сторону более длинных красных волн. Оказалось, что «красное смещение» пропорционально расстоянию до источника света. Исследования Э. Хаббла подтвердили, что удаленные от нас галактики разбегаются, т. е. Вселенная находится в состоянии расширения, а значит, нестационарна. Другим важным экспериментальным свидетельством в пользу гипотезы расширяющейся Вселенной стало открытие реликтового излучения – слабого радиоизлучения, свойства которого являются в точности такими, какими они должны были быть на этапе горячей, взрывной Вселенной.
В 1927 г. бельгийский ученый Ж. Леметр предложил понятие
сингулярности
как исходное состояние Вселенной . Ж. Леметр предположил, что первоначальный радиус Вселенной равнялся 10-12см, а ее плотность– 1096г/см3, т. е. в начальном состоянии Вселенная должна представлять собой микрообьект, по размерам близкий к электрону. В 1965 г. С. Хокинг математически обосновал необходимость состояния сингулярности в любой модели расширяющейся Вселенной.
Представление о развитии Вселенной привело к постановке проблемы начала эволюции (рождения) Вселенной и ее конца (смерти). Вселенная развивается из исходного сингулярного состояния, радиус которого бесконечно мал, а плотность материи бесконечно велика, проходит различные этапы своего развития, а затем умирает. Состояние сингулярности можно трактовать как обрыв времени в прошлом. По-видимому, такой обрыв времени следует предположить и в будущем. В моделях пульсирующей Вселенной та точка, в которой расширение сменится сжатием, рассматривается как обрыв времени в будущем. Момент «начала» времени называется Большим Взрывом . Момент «конца» времени был назван Ф. Типлером Великим Стоком.
Если есть рождение и смерть, то можно говорить о возрасте Вселенной. Ученые рассчитали, что если бы скорость расширения была постоянной на протяжении всего существования Вселенной, то можно было бы говорить о возрасте в 18 млрд лет. Однако современная космология утверждает, что расширение Вселенной постепенно замедляется. Поэтому время, прошедшее с момента Большого Взрыва, может составить 12 млрд лет. Если же предположить существование космических сил отталкивания – такое допущение делается в инфляционных моделях, – то возраст Вселенной будет значительно больше. Современные космологи оценивают возраст Вселенной в 12–20 млрд лет.
С представлением о возрасте Вселенной связано понятие
космологического горизонта,
отделяющего доступную для наблюдений область пространства от недоступной. За время, прошедшее с момента возникновения Вселенной, свет мог пройти конечное расстояние, которое оценивается величиной в 6000 Мпк. Мы можем наблюдать только ту часть мира, которая находится в пределах этого радиуса, поскольку от более удаленных областей пространства свет еще не успел до нас дойти. Кроме того, удаленные области пространства мы видим такими, какими они были миллиарды лет назад. Космологический горизонт растет пропорционально времени, с каждым днем область доступной для наблюдения Вселенной увеличивается.
В 40-е гг. XX в. наступил новый этап развития космологии: для объяснения происхождения Вселенной американским физиком Дж. Гамов хм была предложена
гипотеза Большого Взрыва.
Согласно этой гипотезе, Вселенная возникла в результате взрыва из первоначального состояния сингулярности. Дальнейшая эволюция происходила поэтапно и сопровождалась, с одной стороны, дифференциацией, а с другой – усложнением структур. Этапы эволюции Вселенной называются эрами.
Адронная эра:
длительность 10-7с, температура Вселенной составляет 1032К. Главными действующими лицами являются элементарные частицы, между которыми осуществляется сильное взаимодействие. Вселенная представляет собой разогретую плазму.
Лептонная эра:
длительность 10 с, температура Вселенной 1015К. Главные действующие лица – лептоны (электроны, позитроны и др.).
Эра излучения::
длительность 1 млн лет, температура Вселенной 10 000 К. В это время во Вселенной преобладало излучение, а вещество было ионизированным.
Эра вещества::
длится и сейчас. Вселенная остывает, становится нейтральной и темной, образуется вещество. В начале этой эры возникают первые протозвезды и протогалак-тики. Излучение перестает взаимодействовать с веществом и начинает свободно перемещаться по Вселенной. Именно эти фотоны и нейтрино, остывшие до 3 К, наблюдаются сейчас в виде реликтового излучения.
Гипотезу Большого Взрыва называют также моделью горячей Вселенной, или стандартной моделью. Эта гипотеза стала общепринятой после открытия в 1965 г. реликтового излучения. Несмотря на стандартность и общепринятость, концепция Большого Взрыва не дает ответа на некоторые вопросы. Например, каковы причины образования галактик из ионизированного газа? Почему наблюдается асимметрия вещества и антивещества? Самой большой проблемой остается состояние сингулярности, введение которого требуется уравнениями общей теории относительности А. Эйнштейна.
Для моделирования первых мгновений существования Вселенной, прояснения причин Большого Взрыва и обьяснения сингулярности физиком А. Гутом была предложена
инфляционная гипотеза,
модель инфляционной Вселенной.
На данном этапе развития науки инфляционная концепция не может получить прямого эмпирического подтверждения, однако она предсказывает новые факты, которые в принципе могут быть проверены. Инфляционная теория описывает эволюцию Вселенной начиная с 10-45с после начала расширения. Модель раздувающейся (инфляционной) Вселенной не противоречит гипотезе Большого Взрыва, включая ее в качестве своего частного случая. Различие между концепцией Большого Взрыва и концепцией инфляционной Вселенной касается только первых мгновений существования мира– до 10-30с, принципиальных мировоззренческих расхождений между этими гипотезами нет.
Согласно инфляционной модели первоначальное состояние Вселенной – состояние квантовой супергравитации. Радиус Вселенной в этот момент составляет 10-50см. Это значительно меньше радиуса атомного ядра, который оценивается величиной 10-13см. Первоначальное состояние Вселенной – вакуум, особая форма материи, характеризующаяся высокой активностью. Вакуум как бы «кипит», в нем постоянно рождаются и уничтожаются виртуальные частицы. Возникновение частиц из вакуума описывается понятием флуктуации. Вакуум может находиться в состояниях, характеризующихся разными давлениями и энергиями. Если вакуум возбужден (так называемый ложный вакуум), то в процессе порождения и уничтожения виртуальных частиц возникает огромная сила космического отталкивания, которая и приводит к раздуванию «пузырей» – зародышей вселенных. Исходное состояние ложного вакуума можно сравнить с кипением воды в котле. Каждый из «пузырей» – домен, отдельная Вселенная, характеризующаяся собственными значениями фундаментальных физических констант. Считается, что наша Вселенная – один из «пузырей», возникших из вакуумной пены.
Раздувание, или быстрое расширение, было названо инфляцией. На фазе инфляции примерно в промежутке с 10-43с до 10-34с формируются пространственно-временные характеристики Вселенной. Таким образом, в рамках инфляционной модели предполагается существование мира без пространства и времени, поскольку в первой стадии раздувания Вселенной такие характеристики отсутствуют.
Во время фазы инфляции Вселенная «раздулась» до размера 101000000см, что намного превосходит размер наблюдаемой сейчас Метагалактики (1028см). Примерно через 10-34с после начала расширения неустойчивый вакуум распадается, а силы космического отталкивания иссякают. Как показали эксперименты, при падении температуры ниже 1027К наблюдаются процессы распада. Однако в силу того что распад частиц и античастиц идет по-разному, во Вселенной образуется незначительное преобладание вещества над антивеществом: на миллиард античастиц образуется миллиард плюс одна частица. Удовлетворительных объяснений этой асимметрии пока не найдено. Именно это избыточное вещество и стало «материалом» для Вселенной. Нарушение симметрии между веществом – антивеществом привело к нарушению равновесности системы, и она перешла в новое состояние, изменив свою структуру.
В это время во Вселенной начинает действовать известная нам сила гравитационного притяжения. Но поскольку начальный импульс расширения был очень сильным, Вселенная продолжает расширяться, однако значительно медленнее. Расширение сопровождается понижением температуры. На этом этапе Вселенная пуста, в ней нет ни излучения, ни вещества. Однако энергия, которая выделилась при распаде ложного вакуума, идет на мгновенный нагрев Вселенной до температуры примерно 1027К. Происходит своеобразная вспышка света. Энергия, мгновенно разогревшая Вселенную, сейчас понимается как суперсила, которая объединяла все известные четыре типа фундаментальных взаимодействий: гравитационное, сильное, слабое и электромагнитное (3.5).
На этом заканчивается стадия инфляции и начинается эволюция горячей Вселенной, описываемая моделью Большого Взрыва. Первый этап эволюции Вселенной был назван
эрой Великого объединения.
Через 10-12с после Большого Взрыва температура Вселенной составляла около 1015К. В это время начинается образование известных нам частиц и античастиц. Однако в силу того что температура очень высока, свойства этих частиц сильно отличались от тех, которые наблюдаются сейчас. При падении температуры ниже 1015К возникают современные частицы, которые теперь становятся вполне различимыми.
При температуре 1013К кварки начинают объединяться в группы и образуются адроны – протоны и нейтроны. На этом этапе единая суперсила распадается на гравитационное, сильное и электрослабое взаимодействия. В конце первой секунды после Большого Взрыва температура Вселенной составляет 1010К.
В начале следующего этапа, длительность которого от 1 с до 1 млн лет, происходит разделение электрослабого взаимодействия на электромагнитное и слабое. Через минуту температура Вселенной падает до 108К, а еще через несколько минут складываются условия, при которых стали возможны ядерные реакции синтеза сложных элементов. В это время материя представляет собой плазму, на 10 % состоящую из ядер гелия и на 90 % – из ядер водорода. В момент, когда возникли атомы водорода и гелия, космическое вещество стало «прозрачным», проницаемым для фотонов, которые начинают излучаться в пространство. Сейчас мы можем наблюдать остаточные явления этого процесса в виде реликтового излучения. Из атомов водорода и гелия образовался газ, и сложились условия для формирования других химических элементов – бериллия и лития.
Через 1 млн лет после начала расширения Вселенной наступил этап образования звезд и галактик. В недрах звезд в результате термоядерных реакций стали синтезироваться тяжелые элементы, которые в результате взрывов звезд разбрасывались по Вселенной и становились строительным материалом для других космических объектов. Дальнейшая эволюция Вселенной пошла в направлении создания все более сложных структур, что в свое время привело к возникновению жизни и разума. Таким образом, микроэволюция выступила предпосылкой макроэволюции, а космогенез получил продолжение в гео– и химогенезе.
Несмотря на то что гипотезы Большого Взрыва и инфляционной Вселенной являются общепринятыми в научной среде, они порождают серьезные теоретические проблемы и подвергаются критике. Так, например, американский ученый К. Болдинг считает, что проблемы возникают уже на уровне общепринятых постулатов, лежащих в основе космологического моделирования, и нет никаких оснований заранее отвергать альтернативные подходы к пониманию Вселенной.
Самые большие проблемы современной космологии связаны с описанием ненаблюдаемого и труднообъяснимого состояния сингулярности, которое даже иногда называют аномальным фактом. Введение состояния сингулярности требуется математическими расчетами, но при этом само не поддается математическому описанию и представляет серьезную концептуальную проблему. Некоторые ученые вообще заявляют, что физическая теория, предсказывающая сингулярность, является несостоятельной, поскольку проблема сингулярности оставляет открытым фундаментальный вопрос космологии – о начальных параметрах Вселенной. Проблема сингулярности имеет важное мировоззренческое значение, поскольку разрушает представление о вечном и бесконечном мире и подталкивает к выработке новой картины мира.
Вторая проблема современной космологии связана с принципом экстраполяции на всю Вселенную законов, открытых в земных условиях. Возникает серьезный вопрос: правомочна ли такая экстраполяция? Причем речь идет не только о переносе «земных законов на „неземную“ область, но и об экстраполяции законов и свойств наблюдаемой Вселенной на принципиально ненаблюдаемую. Нет никаких доказательств того, что физические законы, открытые на Земле, действуют во всей Вселенной и на всех этапах ее эволюции. Как считают математики С. Хокинг и Г. Эллис, предположение о том, что законы физики, открытые и изученные в лаборатории, будут справедливы в других точках пространственно-временного континуума, безусловно, является очень смелым.
Трудности, с которыми сталкивается современная научная космология, используются как аргумент в пользу существования высшего разума, который и создает Вселенную. В этом случае научная картина мира подменяется теологической. В такого рода космологических концепциях состояния сингулярности и ложного вакуума рассматриваются как то самое «ничто», о котором говорится в религиозных текстах. Из этого «ничто» божественная сила творит мир. Точная «подогнанность» фундаментальных физических параметров нашей Вселенной, приведшая в конце концов к возникновению жизни и разума, также переинтерпретируется в телеологическом и теологическом духе и рассматривается как свидетельство высшего замысла, согласно которому и происходит эволюция мира (7.3).
Религиозные и мистические версии происхождения и развития Вселенной, маскирующиеся под научные объяснения, представляют собой различные варианты квазинаучного знания (1.1), которое на очередной волне ремифологизации стремится завоевать прочные позиции в культуре. Следует все же сказать, что, несмотря на все трудности нынешних космологических моделей, наиболее приемлемым по-прежнему остается поиск естественных причин возникновения и эволюции Вселенной без апелляции к сверхъестественным силам и сущностям.
