Univerzum je konačan, ali neograničen. Kako shvatiti beskonačnost univerzuma. Da li je ideja o „vječnoj inflaciji“ istinita?

Da li ste znali da Univerzum koji posmatramo ima prilično određene granice? Navikli smo da Univerzum povezujemo sa nečim beskonačnim i neshvatljivim. Međutim moderna nauka na pitanje o "beskonačnosti" Univerzuma nudi potpuno drugačiji odgovor na tako "očigledno" pitanje.

Prema modernim konceptima, veličina vidljivog svemira je otprilike 45,7 milijardi svjetlosnih godina (ili 14,6 gigaparseka). Ali šta znače ovi brojevi?

Prvo pitanje koje običnom čovjeku pada na pamet je kako Univerzum ne može biti beskonačan? Čini se da je neosporno da kontejner svega što postoji oko nas ne bi trebao imati granice. Ako te granice postoje, koje su one zapravo?

Recimo da je neki astronaut stigao do granica Univerzuma. Šta će vidjeti pred sobom? Čvrsti zid? Protivpožarna barijera? A šta je iza toga - praznina? Drugi univerzum? Ali može li praznina ili neki drugi Univerzum značiti da smo na granici svemira? Uostalom, to ne znači da tu nema „ničega“. Praznina i drugi Univerzum su takođe „nešto“. Ali Univerzum je nešto što sadrži apsolutno sve „nešto“.

Dolazimo do apsolutne kontradikcije. Ispada da granica Univerzuma mora sakriti od nas nešto što ne bi trebalo da postoji. Ili granica Univerzuma treba da ogradi „sve“ od „nečega“, ali i ovo „nešto“ treba da bude deo „svega“. Generalno, potpuni apsurd. Kako onda naučnici mogu proglasiti graničnu veličinu, masu, pa čak i starost našeg svemira? Ove vrijednosti, iako nezamislivo velike, ipak su konačne. Da li se nauka spori sa očiglednim? Da bismo ovo razumjeli, hajde da prvo pratimo kako su ljudi došli do našeg modernog razumijevanja Univerzuma.

Proširivanje granica

Od pamtivijeka ljude zanima kakav je svijet oko njih. Nema potrebe davati primjere tri stuba i druge pokušaje drevnih ljudi da objasne svemir. Po pravilu, na kraju se sve svodilo na to da je osnova svih stvari površina zemlje. Čak iu doba antike i srednjeg vijeka, kada su astronomi imali opsežna znanja o zakonima kretanja planeta duž "fiksne" nebeske sfere, Zemlja je ostala centar Univerzuma.

Naravno, nazad unutra Ancient Greece bilo je onih koji su vjerovali da se Zemlja okreće oko Sunca. Bilo je onih koji su govorili o mnogim svjetovima i beskonačnosti Univerzuma. Ali konstruktivna opravdanja za ove teorije pojavila su se tek na prijelomu naučne revolucije.

U 16. veku, poljski astronom Nikola Kopernik napravio je prvi veliki proboj u poznavanju Univerzuma. Čvrsto je dokazao da je Zemlja samo jedna od planeta koje se okreću oko Sunca. Takav sistem je uvelike pojednostavio objašnjenje tako složenog i zamršenog kretanja planeta u nebeskoj sferi. U slučaju nepokretne Zemlje, astronomi su morali da smisle razne vrste pametnih teorija da objasne ovakvo ponašanje planeta. S druge strane, ako se prihvati da se Zemlja kreće, objašnjenje za takva zamršena kretanja dolazi prirodno. Tako je u astronomiji zavladala nova paradigma nazvana "heliocentrizam".

Many Suns

Međutim, čak i nakon toga, astronomi su nastavili ograničavati Univerzum na “sferu fiksnih zvijezda”. Sve do 19. vijeka nisu mogli procijeniti udaljenost do zvijezda. Nekoliko vekova astronomi su bezuspešno pokušavali da otkriju odstupanja u položaju zvezda u odnosu na Zemljino orbitalno kretanje (godišnje paralakse). Instrumenti tog vremena nisu dozvoljavali tako precizna mjerenja.

Konačno, 1837. godine, rusko-njemački astronom Vasilij Struve izmjerio je paralaksu. Ovo je označilo novi korak u razumijevanju razmjera prostora. Sada naučnici mogu sa sigurnošću reći da su zvijezde daleke sličnosti sa Suncem. A naša svjetiljka više nije centar svega, već ravnopravni “stanovnik” beskrajnog zvjezdanog jata.

Astronomi su se još više približili razumijevanju razmjera svemira, jer su se udaljenosti do zvijezda pokazale zaista monstruoznim. Čak se i veličina orbita planeta činila beznačajnom u poređenju. Zatim je bilo potrebno razumjeti kako su zvijezde koncentrisane u .

Mnogi mliječni putevi

Čuveni filozof Immanuel Kant anticipirao je temelje modernog razumijevanja strukture svemira velikih razmjera još 1755. godine. Pretpostavio je da je Mliječni put ogromno rotirajuće zvijezdno jato. Zauzvrat, mnoge od posmatranih maglina su takođe udaljenije „mliječne staze“ - galaksije. Uprkos tome, sve do 20. veka astronomi su verovali da su sve magline izvori formiranja zvezda i da su deo Mlečnog puta.

Situacija se promijenila kada su astronomi naučili mjeriti udaljenosti između galaksija pomoću . Apsolutni sjaj zvijezda ovog tipa striktno ovisi o periodu njihove varijabilnosti. Upoređujući njihovu apsolutnu svjetlost sa vidljivom, moguće je sa velikom preciznošću odrediti udaljenost do njih. Ovu metodu su početkom 20. stoljeća razvili Einar Hertzschrung i Harlow Scelpi. Zahvaljujući njemu, sovjetski astronom Ernst Epic je 1922. odredio udaljenost do Andromede, za koju se ispostavilo da je za red veličine veća od veličine Mliječnog puta.

Edwin Hubble je nastavio Epicovu inicijativu. Mjereći sjaj Cefeida u drugim galaksijama, izmjerio je njihovu udaljenost i uporedio je sa crvenim pomakom u njihovim spektrima. Tako je 1929. razvio svoj čuveni zakon. Njegov rad je definitivno opovrgnuo ustaljeno gledište da je Mliječni put rub svemira. Sada je bio jedna od mnogih galaksija koje su ga nekada razmatrale sastavni dio. Kantova hipoteza potvrđena je skoro dva veka nakon razvoja.

Nakon toga, veza koju je Habl otkrio između udaljenosti galaksije od posmatrača u odnosu na brzinu njenog udaljavanja od njega, omogućila je da se napravi potpuna slika strukture svemira velikih razmera. Ispostavilo se da su galaksije samo neznatan dio toga. Povezali su se u klastere, klasteri u superklastera. Zauzvrat, superklasteri formiraju najveće poznate strukture u svemiru – niti i zidove. Ove strukture, pored ogromnih šupljina (), čine strukturu velikih razmjera poznatu u trenutno, Univerzum.

Prividna beskonačnost

Iz navedenog proizilazi da je u samo nekoliko stoljeća nauka postepeno odlepršala od geocentrizma do modernog razumijevanja Univerzuma. Međutim, to ne daje odgovor zašto danas ograničavamo Univerzum. Uostalom, do sada smo govorili samo o razmerama prostora, a ne o samoj njegovoj prirodi.

Prvi koji je odlučio da opravda beskonačnost Univerzuma bio je Isak Njutn. Otkrivši zakon univerzalne gravitacije, vjerovao je da ako je prostor konačan, sva bi se njegova tijela prije ili kasnije spojila u jedinstvenu cjelinu. Prije njega, ako je itko izražavao ideju o beskonačnosti Univerzuma, to je bilo isključivo u filozofskom smislu. Bez ikakve naučne osnove. Primjer za to je Giordano Bruno. Inače, kao i Kant, bio je mnogo vekova ispred nauke. On je prvi izjavio da zvijezde jesu udaljena sunca, a planete se također okreću oko njih.

Čini se da je sama činjenica beskonačnosti sasvim opravdana i očigledna, ali prekretnice nauke 20. veka uzdrmale su ovu „istinu“.

Stacionarni univerzum

Prvi značajan korak ka razvoju modernog modela univerzuma napravio je Albert Ajnštajn. Vaš model stacionarnog univerzuma poznati fizičar uveden 1917. Ovaj model je zasnovan na opšta teorija relativnosti, koju je razvio godinu dana ranije. Prema njegovom modelu, Univerzum je beskonačan u vremenu i konačan u prostoru. Ali, kao što je ranije napomenuto, prema Newtonu, Univerzum konačne veličine mora se srušiti. Da bi to učinio, Einstein je uveo kosmološku konstantu, koja je kompenzirala gravitacijsko privlačenje udaljenih objekata.

Koliko god paradoksalno zvučalo, Ajnštajn nije ograničio samu konačnost Univerzuma. Po njegovom mišljenju, Univerzum je zatvorena ljuska hipersfere. Analogija je površina obične trodimenzionalne sfere, na primjer, globusa ili Zemlje. Koliko god putnik putovao Zemljom, nikada neće stići do njene ivice. Međutim, to ne znači da je Zemlja beskonačna. Putnik će se jednostavno vratiti na mjesto odakle je započeo svoje putovanje.

Na površini hipersfere

Na isti način, svemirski lutalica, koji na zvjezdanom brodu prelazi Ajnštajnov univerzum, može se vratiti na Zemlju. Samo što se ovaj put lutalica neće kretati po dvodimenzionalnoj površini kugle, već po trodimenzionalnoj površini hipersfere. To znači da Univerzum ima konačan volumen, a samim tim i konačan broj zvijezda i mase. Međutim, Univerzum nema ni granice ni centar.

Ajnštajn je došao do ovih zaključaka povezujući prostor, vreme i gravitaciju u svojoj čuvenoj teoriji. Prije njega, ovi koncepti su smatrani odvojenim, zbog čega je prostor Univerzuma bio čisto euklidski. Ajnštajn je dokazao da je sama gravitacija zakrivljenost prostor-vremena. Ovo je radikalno promijenilo rane ideje o prirodi Univerzuma, zasnovane na klasičnoj Njutnovoj mehanici i Euklidovoj geometriji.

Expanding Universe

Čak ni otkriću "novog univerzuma" nisu bile strane zablude. Iako je Ajnštajn ograničio svemir u svemiru, nastavio je da ga smatra statičnim. Prema njegovom modelu, Univerzum je bio i ostao vječan, a njegova veličina uvijek ostaje ista. Godine 1922. sovjetski fizičar Alexander Friedman značajno je proširio ovaj model. Prema njegovim proračunima, Univerzum uopšte nije statičan. Može se proširiti ili skupiti tokom vremena. Važno je napomenuti da je Friedman došao do takvog modela zasnovanog na istoj teoriji relativnosti. Uspio je ispravnije primijeniti ovu teoriju, zaobilazeći kosmološku konstantu.

Albert Ajnštajn nije odmah prihvatio ovaj „amandman“. Ovaj novi model priskočio je u pomoć ranije spomenutom Hubbleovom otkriću. Recesija galaksija je neosporno dokazala činjenicu širenja Univerzuma. Tako je Ajnštajn morao da prizna svoju grešku. Sada je Univerzum imao određenu starost, koja striktno zavisi od Hubble konstante, koja karakteriše brzinu njegovog širenja.

Dalji razvoj kosmologije

Dok su naučnici pokušavali da reše ovo pitanje, otkrivene su mnoge druge važne komponente Univerzuma i razvijeni su različiti njegovi modeli. Tako je 1948. George Gamow uveo hipotezu o "vrućem svemiru", koja će se kasnije pretvoriti u teoriju velikog praska. Otkriće 1965. godine potvrdilo je njegove sumnje. Sada su astronomi mogli da posmatraju svetlost koja je došla od trenutka kada je Univerzum postao transparentan.

Tamna materija, koju je 1932. godine predvidio Fritz Zwicky, potvrđena je 1975. godine. Tamna materija zapravo objašnjava samo postojanje galaksija, klastera galaksija i same Univerzalne strukture u cjelini. Tako su naučnici saznali da je većina mase svemira potpuno nevidljiva.

Konačno, 1998. godine, tokom proučavanja udaljenosti do, otkriveno je da se Univerzum širi ubrzanom brzinom. Ova sljedeća prekretnica u nauci dovela je do savremeno shvatanje o prirodi Univerzuma. Kosmološki koeficijent, koji je uveo Ajnštajn, a opovrgnuo Fridman, ponovo je našao svoje mesto u modelu Univerzuma. Prisustvo kosmološkog koeficijenta (kosmološke konstante) objašnjava njegovo ubrzano širenje. Da bi se objasnilo prisustvo kosmološke konstante, uveden je koncept hipotetičkog polja koje sadrži većinu mase Univerzuma.

Moderno razumijevanje veličine svemira koji se može promatrati

Savremeni model univerzuma naziva se i ΛCDM model. Slovo "Λ" označava prisustvo kosmološke konstante, što objašnjava ubrzano širenje Univerzuma. "CDM" znači da je Univerzum ispunjen hladnom tamnom materijom. Nedavne studije pokazuju da je Hubble konstanta oko 71 (km/s)/Mpc, što odgovara starosti Univerzuma od 13,75 milijardi godina. Poznavajući starost Univerzuma, možemo procijeniti veličinu njegovog vidljivog područja.

Prema teoriji relativnosti, informacija o bilo kojem objektu ne može doći do posmatrača brzinom većom od brzine svjetlosti (299.792.458 m/s). Ispada da posmatrač ne vidi samo objekat, već i njegovu prošlost. Što je predmet udaljeniji od njega, izgleda daleka prošlost. Na primjer, gledajući u Mjesec, vidimo kakav je bio prije nešto više od sekunde, Sunce - prije više od osam minuta, najbliže zvijezde - godine, galaksije - prije više miliona godina, itd. U Ajnštajnovom stacionarnom modelu, Univerzum nema starosnu granicu, što znači da njegov vidljivi region takođe nije ničim ograničen. Posmatrač, naoružan sve sofisticiranijim astronomskim instrumentima, posmatrat će sve udaljenije i drevne objekte.

Imamo drugačiju sliku sa modernim modelom Univerzuma. Prema njoj, Univerzum ima svoje doba, a samim tim i granicu posmatranja. To jest, od rođenja Univerzuma nijedan foton nije mogao preći put veću od 13,75 milijardi svjetlosnih godina. Ispostavilo se da možemo reći da je svemir koji se može posmatrati ograničen od posmatrača na sferni region poluprečnika od 13,75 milijardi svetlosnih godina. Međutim, to nije sasvim tačno. Ne treba zaboraviti na širenje svemirskog prostora. Dok foton stigne do posmatrača, objekat koji ga je emitovao biće već 45,7 milijardi svetlosnih godina udaljen od nas. godine. Ova veličina je horizont čestica, to je granica vidljivog Univerzuma.

Preko horizonta

Dakle, veličina vidljivog svemira podijeljena je u dvije vrste. Prividna veličina, koja se naziva i Hubbleov radijus (13,75 milijardi svjetlosnih godina). I prava veličina, nazvana horizont čestica (45,7 milijardi svjetlosnih godina). Važno je da oba ova horizonta uopće ne karakteriziraju stvarnu veličinu Univerzuma. Prvo, zavise od položaja posmatrača u prostoru. Drugo, mijenjaju se tokom vremena. U slučaju ΛCDM modela, horizont čestica se širi brzinom većom od Hubble horizonta. Savremena nauka ne daje odgovor na pitanje da li će se ovaj trend promeniti u budućnosti. Ali ako pretpostavimo da se Univerzum nastavlja širiti ubrzano, onda će svi oni objekti koje sada vidimo prije ili kasnije nestati iz našeg "vidnog polja".

Trenutno, najudaljenije svjetlo koje promatraju astronomi je kosmičko mikrovalno pozadinsko zračenje. Zavirujući u njega, naučnici vide Univerzum kakav je bio 380 hiljada godina nakon Velikog praska. U ovom trenutku, Univerzum se dovoljno ohladio da je mogao da emituje slobodne fotone, koji se danas detektuju uz pomoć radio-teleskopa. U to vrijeme u Univerzumu nije bilo zvijezda ni galaksija, već samo neprekidan oblak vodonika, helijuma i beznačajne količine drugih elemenata. Od nehomogenosti uočenih u ovom oblaku, kasnije će se formirati jata galaksija. Ispostavilo se da se upravo oni objekti koji će se formirati od nehomogenosti u kosmičkom mikrotalasnom pozadinskom zračenju nalaze najbliže horizontu čestica.

True Boundaries

Da li Univerzum ima istinite, nevidljive granice još uvijek je stvar pseudonaučne spekulacije. Na ovaj ili onaj način, svi se slažu oko beskonačnosti Univerzuma, ali tu beskonačnost tumače na potpuno različite načine. Neki smatraju da je Univerzum višedimenzionalni, pri čemu je naš „lokalni“ trodimenzionalni Univerzum samo jedan od njegovih slojeva. Drugi kažu da je Univerzum fraktalan - što znači da je naš lokalni Univerzum možda čestica drugog. Ne treba zaboraviti na različite modele Multiverzuma sa njegovim zatvorenim, otvorenim, paralelnim svemirima i crvotočinama. I postoji mnogo, mnogo različitih verzija, čiji je broj ograničen samo ljudskom maštom.

Ali ako uključimo hladni realizam ili jednostavno odstupimo od svih ovih hipoteza, onda možemo pretpostaviti da je naš Univerzum beskonačan homogeni kontejner svih zvijezda i galaksija. Štaviše, u bilo kojoj veoma udaljenoj tački, bilo da se radi o milijardama gigaparseka od nas, svi uslovi će biti potpuno isti. U ovom trenutku, horizont čestica i Hablova sfera biće potpuno isti, sa istim reliktnim zračenjem na ivici. Okolo će biti iste zvijezde i galaksije. Zanimljivo je da to nije u suprotnosti sa širenjem Univerzuma. Na kraju krajeva, nije samo svemir taj koji se širi, već i sam prostor. Činjenica da je u trenutku Velikog praska Univerzum nastao iz jedne tačke samo znači da su se beskonačno male (praktički nulte) dimenzije koje su tada bile sada pretvorile u nezamislivo velike. U budućnosti ćemo koristiti upravo ovu hipotezu kako bismo jasno razumjeli razmjere opserviranog Univerzuma.

Vizuelno predstavljanje

Različiti izvori pružaju sve vrste vizuelnih modela koji omogućavaju ljudima da razumeju razmere Univerzuma. Međutim, nije nam dovoljno da shvatimo koliki je kosmos. Važno je zamisliti kako se koncepti kao što su Hubble horizont i horizont čestica zapravo manifestiraju. Da bismo to učinili, zamislimo naš model korak po korak.

Zaboravimo da moderna nauka ne zna za „strani” region Univerzuma. Odbacujući verzije multiverzuma, fraktalnog Univerzuma i njegovih drugih „varijeteta“, zamislimo da je jednostavno beskonačan. Kao što je ranije navedeno, to nije u suprotnosti sa širenjem njegovog prostora. Naravno, uzimamo u obzir da su njena Hubble sfera i sfera čestica udaljene 13,75 odnosno 45,7 milijardi svjetlosnih godina.

Skala univerzuma

Pritisnite dugme START i otkrijte novi, nepoznati svijet!
Prvo, pokušajmo da shvatimo kolika je univerzalna skala. Ako ste putovali po našoj planeti, možete dobro zamisliti koliko je Zemlja velika za nas. Sada zamislite našu planetu kao zrno heljde koje se kreće u orbiti oko lubenice-Sunca veličine pola fudbalskog igrališta. U ovom slučaju, Neptunova orbita će odgovarati veličini malog grada, površina će odgovarati Mjesecu, a površina granice utjecaja Sunca će odgovarati Marsu. Ispostavilo se da je i naš Sunčev sistem isti više od Zemlje Koliko je Mars veći od heljde? Ali ovo je samo početak.

Sada zamislimo da će ova heljda biti naš sistem, čija je veličina približno jednaka jednom parseku. Tada će Mliječni put biti veličine dva fudbalska stadiona. Međutim, to nam neće biti dovoljno. Mliječni put će također morati biti smanjen na centimetarsku veličinu. Donekle će ličiti na pjenu od kafe umotanu u vrtlog usred međugalaktičkog prostora crnog od kafe. Dvadeset centimetara od nje nalazi se ista spiralna "mrvica" - maglina Andromeda. Oko njih će se nalaziti roj malih galaksija našeg Lokalnog Jata. Prividna veličina našeg svemira će biti 9,2 kilometra. Došli smo do razumijevanja Univerzalnih dimenzija.

Unutar univerzalnog balona

Međutim, nije nam dovoljno razumjeti samu skalu. Važno je Univerzum ostvariti u dinamici. Zamislimo sebe kao divove, za koje Mliječni put ima centimetarski prečnik. Kao što je maloprije rečeno, naći ćemo se unutar lopte poluprečnika 4,57 i prečnika 9,24 kilometra. Zamislimo da smo u stanju da plutamo unutar ove lopte, putujemo, pokrivajući čitave megaparseke u sekundi. Šta ćemo vidjeti ako je naš svemir beskonačan?

Naravno, pred nama će se pojaviti bezbroj galaksija svih vrsta. Eliptični, spiralni, nepravilni. Neka područja će vrviti njima, druga će biti prazna. Glavna karakteristika će biti da će oni vizuelno svi biti nepomični dok smo mi nepomični. Ali čim napravimo korak, same galaksije će početi da se kreću. Na primjer, ako smo u stanju da uočimo mikroskopski Sunčev sistem u centimetar dugom Mliječnom putu, moći ćemo promatrati njegov razvoj. Udaljavajući se 600 metara od naše galaksije, videćemo protozvezdu Sunce i protoplanetarni disk u trenutku formiranja. Približavajući se, vidjet ćemo kako izgleda Zemlja, nastaje život i pojavljuje se čovjek. Na isti način ćemo vidjeti kako se galaksije mijenjaju i pomiču kako im se udaljavamo ili približavamo.

Shodno tome, što udaljenije galaksije gledamo, to će za nas biti drevnije. Tako će se najudaljenije galaksije nalaziti dalje od 1300 metara od nas, a na prelazu od 1380 metara već ćemo vidjeti reliktno zračenje. Istina, ova udaljenost će za nas biti zamišljena. Međutim, kako se približavamo kosmičkom mikrotalasnom pozadinskom zračenju, videćemo zanimljivu sliku. Naravno, posmatraćemo kako će se galaksije formirati i razvijati iz početnog oblaka vodonika. Kada stignemo do jedne od ovih formiranih galaksija, shvatićemo da nismo prešli uopšte 1.375 kilometara, već svih 4.57.

Smanjenje

Kao rezultat toga, još ćemo se povećati u veličini. Sada možemo postaviti cijele praznine i zidove u šaku. Tako ćemo se naći u prilično malom balonu iz kojeg je nemoguće izaći. Ne samo da će se rastojanje do objekata na ivici mehurića povećavati kako se približavaju, već će se i sama ivica pomerati na neodređeno vreme. Ovo je cela poenta veličine posmatranog Univerzuma.

Bez obzira koliko je svemir velik, za posmatrača će uvijek ostati ograničen balon. Posmatrač će uvijek biti u centru ovog balona, ​​zapravo on je njegov centar. Pokušavajući doći do bilo kojeg objekta na rubu mjehurića, promatrač će pomjeriti njegovo središte. Kako se približavate nekom objektu, ovaj objekt će se pomicati sve dalje i dalje od ruba mjehurića i istovremeno se mijenjati. Na primjer, iz bezobličnog vodonikovog oblaka pretvorit će se u punopravnu galaksiju ili, dalje, u galaktičko jato. Osim toga, put do ovog objekta će se povećavati kako mu se približavate, jer će se sam okolni prostor promijeniti. Kada stignemo do ovog objekta, samo ćemo ga pomeriti od ivice mehurića do njegovog centra. Na rubu Univerzuma, reliktno zračenje će i dalje treperiti.

Ako pretpostavimo da će se Univerzum nastaviti da se širi ubrzanom brzinom, a onda se nalazi u centru balona i pomiče vrijeme naprijed za milijarde, trilione i čak više redove godina, primijetit ćemo još zanimljiviju sliku. Iako će se i naš balon povećati, njegove promenljive komponente će se još brže udaljavati od nas, ostavljajući ivicu ovog mehurića, sve dok svaka čestica Univerzuma ne odluta zasebno u svom usamljenom mehuru bez mogućnosti interakcije sa drugim česticama.

Dakle, savremena nauka nema informacije o čemu stvarne veličine univerzum i da li ima granice. Ali pouzdano znamo da vidljivi Univerzum ima vidljivu i pravu granicu, nazvanu Hablov radijus (13,75 milijardi svjetlosnih godina) i radijus čestice (45,7 milijardi svjetlosnih godina). Ove granice u potpunosti zavise od položaja posmatrača u prostoru i šire se tokom vremena. Ako se Hubbleov radijus širi striktno brzinom svjetlosti, tada se širenje horizonta čestica ubrzava. Ostaje otvoreno pitanje da li će se njegovo ubrzanje horizonta čestica nastaviti dalje i da li će ga zamijeniti kompresija.

Slajd 2

NAUČNICI DAJU OČITNE ARGUMENTE:

Fotometrijski paradoks. Da je naš Univerzum beskonačan, i da u njemu postoji neograničen broj zvijezda, tada bi na bilo kojoj liniji našeg vida bila svijetleća zvijezda, a nebo bi bilo nezamislivo sjajno i potpuno prošarano zvijezdama. Međutim, mi to ne primjećujemo jer je broj zvijezda i galaksija u svemiru ograničen i može se prebrojati.

Slajd 3

Gravitacijski paradoks. Kada bi postojao beskonačan broj kosmičkih objekata u našem Univerzumu, tada bi sila gravitacije postala tolika da bi bilo kakvo kretanje materijalnih tijela u Univerzumu jednostavno bilo nemoguće.

Slajd 4

Radioaktivni raspad materije. Sve hemijski elementi, od kojih se tvar sastoji, su radioaktivni u jednom ili drugom stepenu i podložni su radioaktivnog raspada ili uništenje. Kada bi Univerzum postojao beskonačno dugo, onda bi u toku jedne vječnosti sva materija odavno nestala.

Slajd 5

Termički paradoks. Svugdje u Univerzumu preovladava zakon entropije, prema kojem se energija ili toplina iz toplijih tijela kreće ka hladnijim tijelima dok se između njih ne uspostavi toplinska ravnoteža. Ovaj energetski balans, da je Univerzum vječan u vremenu, bio bi odavno uspostavljen, ali to se ne dešava i ne postoji.

Slajd 6

Proširenje univerzuma. Struktura Univerzuma se konstantno širi ubrzanjem od 1/3 svog radijusa za oko milion godina. Njegove najudaljenije galaksije se udaljavaju od nas brzinom od 150.000 kilometara u sekundi. Ako se ova brzina širenja Univerzuma pokrene u suprotnom smjeru, onda će se nakon otprilike 14 milijardi godina sva materija u Univerzumu skupiti u jednoj tački. Shodno tome, naš Univerzum je nastao otprilike u to daleko vrijeme, prije 13,7 milijardi godina, o čemu svjedoči trag veliki prasak– reliktno zračenje.

Slajd 7

Slajd 8

Međutim, naučnici priznaju:

Ako je Univerzum beskonačan, onda se s matematičke točke gledišta ispostavlja da negdje postoji tačna kopija naše planete, jer postoji mogućnost da atomi "dvojnika" zauzimaju istu poziciju kao na našoj planeti. Šanse da takva opcija postoji su zanemarljive, ali beskonačan univerzum ovo ne samo da je moguće, već se i nužno mora dogoditi, i to barem beskonačan broj puta, pod uslovom da je Univerzum još uvijek beskonačno beskonačan.

Slajd 9

Međutim, nisu svi uvjereni da je Univerzum beskonačan. Izraelski matematičar, profesor Doron Selberger, uvjeren je da brojevi ne mogu beskonačno rasti, a broj je toliko ogroman da ako mu dodate jedan, dobijate nulu. Međutim, ovaj broj i njegovo značenje su daleko izvan ljudskog razumijevanja i vjerovatno je da ovaj broj nikada neće biti pronađen niti dokazan. Ovo vjerovanje je središnji princip matematičke filozofije poznate kao Ultra-Beskonačnost.

Slajd 10

Očigledno je da postoji bezbroj Univerzuma poput našeg. Svaki od njih ima svoj početak i, shodno tome, kraj, vremenski i prostorni. Izvan njega postoji određeni vakuum iz kojeg je ona zapravo nastala. Ovo se zasniva na naučnoj teoriji Velikog praska. Jedino što ostaje neverovatno je da je sasvim inteligentan život nastao na zrnu prašine zvanoj Zemlja...

Slajd 11

Postoji još mnogo prilično uvjerljivih činjenica koje se mogu navesti, i čini se da su naučnici u pravu, u pravu kada je riječ o „našem univerzumu“, ali pitanje je koliko univerzuma postoji i da li je naš univerzum beskonačan? Očigledno, samo Stvoritelj zna...

Pogledajte sve slajdove

Pažnja! Ovaj članak će samo izraziti teoriju, bez naučnih dokaza.

Dobar dan Giktimes! Na pisanje ovog članka potaknuo me YouTube video o neobičnim numeričkim paradoksima. Naime o paradoksima Zeno i zašto ne možete podijeliti sa nulom, o čemu će danas biti riječi.

Zenonov paradoks se na osnovu toga vrlo lako objašnjava Ahil i kornjače. Za one koji nisu upoznati sa ovim paradoksom, evo vizuelnog videa drugog autora:

Preporučujem da ga pročitate prije daljeg čitanja.

Ako ne želite da gledate video, reći ću vam ukratko: Zamislite da Ahil trči za kornjačom, koja ga prestiže. Udaljenost između njih se stalno smanjuje, jer Ahilej trči brže od kornjače. Kao rezultat toga, kada se Ahil približi udaljenosti od 1 metar, nakon nekog vremena bit će jednak 0,1 metara, dakle 0,01 i tako dalje do beskonačnosti. To znači da Ahilej nikada neće sustići kornjaču, ali u stvarnosti je sve potpuno drugačije.

U stvarnosti nema problema, uzmemo Ahila i kornjaču i kladimo se traka za trčanje i molim te, Ahil mirno prestiže kornjaču. Tu leži mogući dokaz da svemir nije beskonačan.

Pokušajmo to objasniti na osnovu principa rada kompjuterske igrice. Obično se pozicija objekta piše kao vektor koji se sastoji od osa x, y i z. I svaka vrijednost je pohranjena u tipu podataka float (Vrijednost s pomičnim zarezom). Na primjer Unity3D koristi 32-bitni float za označavanje položaja u prostoru. čija je minimalna vrijednost: 1.175494351 E – 38., što daje glatko kretanje u gotovo bilo kojoj skali. Evo važna reč Ovo "skoro", odnosno ako jako smanjimo i zumiramo model, vidjet ćemo kako se kreće u skokovima. Skakanje sa 0,...1 on 0,...2 on 0,...3 itd. To znači da će u simulaciji, u svakom slučaju, Ahilej prestići kornjaču. Ali kako kažu, svaki oblak ima srebrnu postavu. Ako imamo minimalnu float vrijednost, onda postoji i maksimalna, da tako kažemo, granica 3D prostor. Neće nam biti dozvoljeno da idemo dalje (nazovimo to) zakone fizike virtuelnog sveta. U stvarnosti, jednostavno ne možemo dati više od maksimalne vrijednosti varijable.

Ako se vratimo Zenonovom paradoksu, Ahilej ne samo da nikada neće sustići kornjaču, već nikada neće stići do granice svog izmišljenog sveta, za njega će to biti beskonačno. Od -∞ do +∞, čudno, dobijamo istu stvar sa funkcijom f(x) = 1/x. A najsmješnije je to što ova funkcija ne sadrži vrijednost x/0, budući da funkcija nikada neće dostići nulu, kao Ahil kornjača. (Zapravo, ovo je razlog zašto ne možete dijeliti sa nulom)

Dosta teorije, idemo na praksu. Uzmimo stvarni svijet, svi smo sastavljeni od atoma, atomi se sastoje od protona, neutrona i elektrona, koji se sastoje od kvarkova (elementarne čestice). I u simulaciji iu stvarnom svijetu, Ahilej nema problema da pobjegne od kornjače. Sve to dovodi do činjenice da i u simulaciji i u stvarnosti elementarne čestice također moraju skočiti u brojevima 0,...1 0,...2 0,...3 kako to biva u igri, jer Ahil tu i tamo može pobjeći kornjaču. Ovo nam govori da Zenonov paradoks funkcioniše samo na papiru, ili u sopstvenom koordinatnom sistemu, čija je vrednost od -∞ do +∞. U stvarnosti, skačući po najmanjim vrijednostima, elementarne Ahilove čestice u nekom trenutku prestignu kornjaču, njihove koordinate postaju jednake, nakon čega Ahil trči naprijed.

Sada smo saznali koji koordinatni sistem koristi naš prostor, vratimo se na glavna tema. Ako imamo minimalnu vrijednost, onda će postojati i maksimalna - rub našeg univerzuma. Biće onih koji će reći zašto onda s jedne strane može biti beskonačno, a s druge strane konačno. Ali problem je u tome što su koordinate ili pozicija samo element velikog sistema koji se zove prostor, i može biti ili potpuno beskonačan ili potpuno konačan. Takođe, sve ovo dovodi do pitanja, a mi nismo u tome kompjuterska simulacija jesmo, ha? Ali ovo je tema za drugi članak.

Rezultati

Tako smo danas došli do zaključka da je svemir NE je beskonačan, u ovom postu je izražena samo teorija, niko zapravo ne zna kako univerzum tamo zapravo funkcioniše, i ne može to da dokaže. Ali možda sam ovim člankom nekoga potaknuo na nova otkrića.

Jata galaksija rasutih u svemiru nazivaju se jednom riječju - Univerzum. Većina istraživača je sklona vjerovanju da je Univerzum beskonačan.

Zemlja, zajedno sa solarni sistem, nalazi se u spiralnoj galaksiji, koja je, pak, dio jata galaksija.

Kosmologija koja se brzo razvija postigla je značajan uspjeh - trenutno stanje a neposredna prošlost Univerzuma može se smatrati poznatom u velikoj mjeri.

Prvo, dokazana je izotropija svojstava Univerzuma - svi pravci u njemu su jednaki: vidljiva slika Univerzuma ne zavisi od pravca linije vida.

Prihvatanjem izotropnog i homogenog modela Univerzuma, može se izvući zaključak za ovaj model iz poznatih zakona fizike.

Tu se postavlja pitanje da li je za to moguće koristiti zakone ustanovljene u laboratoriji?

Hoće li se ispostaviti da će, kada se pomaknemo na grandioznu skalu Univerzuma, sami ovi zakoni morati biti promijenjeni?

Većina naučnika vjeruje da se takva promjena fizičkih zakona već dogodila kada je nastala opća teorija relativnosti i kada se pojavila ideja zakrivljenosti prostor-vremena.

Još uvijek nema podataka koji ukazuju na ograničenja primjene opšte teorije relativnosti na razmjere beskonačnog Univerzuma.

Relativistička kosmologija dovodi do zaključka da je u prošlosti materija Univerzuma imala ogromnu gustinu, a prostor-vreme ogromnu zakrivljenost.

Ovo stanje se naziva singularno, posebno. Vremenski je udaljena od nas više od 10 milijardi godina. Međutim, ne smijemo zaboraviti da je svaka čestica (ili njeni preci) izašla iz lonca singularnosti.

Sadašnjost i budućnost Univerzuma zavise od njegove prošlosti. Opća teorija relativnosti nije primjenjiva na singularno stanje. Čitav skup teorijskih, eksperimentalnih i uočenih činjenica govori o primjenjivosti zakona opće relativnosti za opisivanje razvoja Univerzuma samo “skoro od samog početka”.

Zapažanja pokazuju da živimo u svemiru koji se razvija, razvija i širi. Ovo svojstvo proizilazi iz kosmološkog modela sovjetskog matematičara A. A. Friedmana (1922) i crvenog pomaka koji je otkrio E. Hubble u spektrima galaksija (1929).

Prosječna gustina materije u Univerzumu

Možete procijeniti smjer evolucije Univerzuma znajući trenutnu gustoću materije u Univerzumu. Iz opšte teorije relativnosti sledi da postoji određena kritična vrednost gustine; ako je trenutna gustoća manja od ove vrijednosti, proširenje će se nastaviti neograničeno, ako je gustoća veća, tada će ekspanzija biti zamijenjena kompresijom u budućnosti.

Određivanje prosječne gustine materije u Univerzumu direktno iz astronomskih posmatranja raznih nebeska tela a zračenje je veoma težak zadatak.

Prosječna gustina materije koja se trenutno nalazi u galaksijama je približno poznata. Ako se "razmaže" po cijelom prostoru, tada će vrijednost gustoće biti 3 * 10 -31 g/cm 3, odnosno vrijednost 20 puta manja od kritične gustoće.

Na samom u poslednje vreme Postoje naznake da galaksije mogu biti okružene "koronama" koje se sastoje od zvijezda niske svjetlosti i stoga ih je vrlo teško otkriti.

Kada se uzme u obzir masa "korona", prosječna gustina materije u svemiru može se povećati nekoliko puta.

Osim toga, teško je uzeti u obzir gustinu drugih vrsta materije. Trenutno ne postoje pouzdane procjene mogućeg broja izumrlih zvijezda, kvazara i bilo kojih drugih slabih ili nesvjetlećih objekata između galaksija.

Dakle, još uvijek nema odgovora na pitanje kolika je prosječna gustina materije u Univerzumu – da li je veća ili manja od kritične gustine. I, stoga, još uvijek nije jasno da li je Univerzum beskonačan ili konačan.

Slajd 1

Da li je naš univerzum beskonačan?

Priredila učenica 11-A SZSh br. 80 Gerasimenko Karina

Slajd 2

NAUČNICI DAJU OČITNE ARGUMENTE:

Fotometrijski paradoks. Da je naš Univerzum beskonačan, i da u njemu postoji neograničen broj zvijezda, tada bi na bilo kojoj liniji našeg vida bila svijetleća zvijezda, a nebo bi bilo nezamislivo sjajno i potpuno prošarano zvijezdama. Međutim, mi to ne primjećujemo jer je broj zvijezda i galaksija u svemiru ograničen i može se prebrojati.

Slajd 3

Gravitacijski paradoks. Kada bi postojao beskonačan broj kosmičkih objekata u našem Univerzumu, tada bi sila gravitacije postala tolika da bi bilo kakvo kretanje materijalnih tijela u Univerzumu jednostavno bilo nemoguće.

Slajd 4

Radioaktivni raspad materije. Svi hemijski elementi koji čine supstancu su radioaktivni u jednom ili drugom stepenu i podložni su radioaktivnom raspadu ili uništenju. Kada bi Univerzum postojao beskonačno dugo, onda bi u toku jedne vječnosti sva materija odavno nestala.

Slajd 5

Termički paradoks. Svugdje u Univerzumu preovladava zakon entropije, prema kojem se energija ili toplina iz toplijih tijela kreće ka hladnijim tijelima dok se između njih ne uspostavi toplinska ravnoteža. Ovaj energetski balans, da je Univerzum vječan u vremenu, bio bi odavno uspostavljen, ali to se ne dešava i ne postoji.

Slajd 6

Proširenje univerzuma. Struktura Univerzuma se konstantno širi ubrzanjem od 1/3 svog radijusa za oko milion godina. Njegove najudaljenije galaksije se udaljavaju od nas brzinom od 150.000 kilometara u sekundi. Ako se ova brzina širenja Univerzuma pokrene u suprotnom smjeru, onda će se nakon otprilike 14 milijardi godina sva materija Univerzuma skupiti u jednoj tački. Shodno tome, naš Univerzum je nastao otprilike u to daleko vrijeme, prije 13,7 milijardi godina, o čemu svjedoči trag Velikog praska - reliktno zračenje.

Slajd 8

Međutim, naučnici priznaju:

Ako je Univerzum beskonačan, onda se s matematičke točke gledišta ispostavlja da negdje postoji tačna kopija naše planete, jer postoji mogućnost da atomi "dvojnika" zauzimaju istu poziciju kao na našoj planeti. Šanse da takva opcija postoji su zanemarljive, ali u beskonačnom Univerzumu to je ne samo moguće, već se i mora dogoditi, i to barem beskonačan broj puta, pod uslovom da je Univerzum još uvijek beskonačno beskonačan.

Slajd 9

Međutim, nisu svi uvjereni da je Univerzum beskonačan. Izraelski matematičar, profesor Doron Selberger, uvjeren je da brojevi ne mogu beskonačno rasti, a broj je toliko ogroman da ako mu dodate jedan, dobijate nulu. Međutim, ovaj broj i njegovo značenje su daleko izvan ljudskog razumijevanja i vjerovatno je da ovaj broj nikada neće biti pronađen niti dokazan. Ovo vjerovanje je središnji princip matematičke filozofije poznate kao Ultra-Beskonačnost.

Slajd 10

Očigledno je da postoji bezbroj Univerzuma poput našeg. Svaki od njih ima svoj početak i, shodno tome, kraj, vremenski i prostorni. Izvan njega postoji određeni vakuum iz kojeg je ona zapravo nastala. Ovo se zasniva na naučnoj teoriji Velikog praska. Jedino što ostaje neverovatno je da je sasvim inteligentan život nastao na zrnu prašine zvanoj Zemlja...

Slajd 11

Postoji još mnogo prilično uvjerljivih činjenica koje se mogu navesti, i čini se da su naučnici u pravu, u pravu kada je riječ o „našem univerzumu“, ali pitanje je koliko univerzuma postoji i da li je naš univerzum beskonačan? Očigledno, samo Stvoritelj zna...