Большой взрыв объясняет, откуда взялась наша нынешняя Вселенная, но не объясняет, откуда взялась сингулярность.
В течение многих лет теория заключалась в том, что Вселенная вечна и что Вселенная колеблется между Большим взрывом и Большим столкновением. Идея заключалась в том, что плотность массы Вселенной была больше, чем омега, и что расширение Вселенной замедлится, что приведет к реформированию исходной сингулярности.
В 1998 году было обнаружено, что скорость расширения Вселенной увеличивается, а не замедляется, как предполагалось. Это означает, что плотность Вселенной меньше одной омеги, и Вселенная не соберется вместе, чтобы реформировать сингулярность.
Эмпирически установлено, что Вселенная представляет собой открытую систему, что указывает на существование чего-то помимо нашей нынешней Вселенной. Нынешняя Вселенная началась с Большого Взрыва, но она будет бесконечно расширяться, никогда не повторяясь.
Нынешняя Вселенная началась с Большого взрыва, но что стало причиной существования материи и энергии, вызвавших Большой взрыв, остается загадкой.
Из всех вопросов, которые мы можем придумать о Вселенной, пожалуй, самый грандиозный из всех — спросить, откуда все это взялось в первую очередь?
Это не простой вопрос, потому что для того, чтобы понять, откуда что-то взялось, мы должны сначала точно знать, что это такое.
Точно так же мы должны достаточно хорошо понимать законы физики, чтобы быть в состоянии рассчитать результат физической системы, которая начинается с определенного набора начальных условий.
Только исходя из этих отправных точек, мы можем определить возможные пути того, как вещи стали такими, какие они есть сегодня, и выяснить, какие из них делают предсказания, согласующиеся со Вселенной, в которой мы живем.
Однако при рассмотрении этого примечательно следующее: независимо от того, когда в прошлом или будущем мы задали бы этот вопрос, научный подход к нему всегда приводил бы к одной и той же космической истории.
Сегодня мы невероятно далеко отодвинули границы, определив происхождение планет, звезд, элементов, атомов и многого другого.
Несмотря на все, что мы знаем, есть некоторые эпические неизвестные, которые в настоящее время не имеют решения.
Вот где мы находимся сегодня.
Сегодня, когда мы смотрим на Вселенную за пределы нашей Земли, возникает великолепная и довольно полная картина.
Мы знаем, что наша планета, как и любая другая планета во Вселенной, состоит из атомов.
Газообразная атмосфера окутывает твердый центр, состоящий из самых плотных, самых тяжелых атомов.
Более легкие слои плавают поверх более плотных, что приводит к луковицеобразной композиционной структуре для каждой планеты, карликовой планеты и луны, достаточно изученных на данный момент.
Планеты свободно перемещаются по галактике, а также вращаются вокруг звезд, которые в своих ядрах превращают более легкие элементы в более тяжелые.
Когда у звезды заканчивается топливо, ее ядро сжимается и нагревается.
Если оно станет достаточно горячим и плотным, следующий набор элементов в цепочке продолжит сплавляться — в противном случае звезда превращается в звездный остаток: осторожно в одних случаях и катастрофически в других.
В более крупных масштабах звезды группируются в более крупные скопления, известные как галактики, причем галактики объединяются в группы, скопления и даже более крупные сверхструктуры.
Все вместе они образуют структуру, известную как космическая паутина, где галактики расположены вдоль нитей, сгруппированных вместе на стыках этих нитей, и где эта структура разделена огромными, пустыми космическими пустотами.
Однако, если мы хотим знать, как это произошло, мы должны применить законы физики ко Вселенной и проследить эволюцию физических систем, которые, как мы знаем, существуют.
Например:
- Мы знаем, как работает гравитация — у нас есть законы общей теории относительности, которые управляют ею, поэтому везде, где у вас есть масса или энергия, у вас есть явление гравитации;
- Мы знаем, как работает электромагнетизм — где бы у вас ни был электрически заряженный объект, движущийся или покоящийся, или электромагнитная волна (например, фотон), в игру вступает электромагнитная сила;
- Мы знаем, как работают ядерные взаимодействия, в том числе как кварки и глюоны связываются вместе, образуя протоны и нейтроны, как протоны и нейтроны связываются вместе, образуя атомные ядра, и как нестабильные ядра (а также другие комбинации кварков и / или антикварков, помимо протонов и нейтронов) радиоактивно распадаются;
- И мы знаем, как эволюционировать во времени любую физическую систему, с которой мы начинаем.
Проще говоря, если вы даете физику набор начальных условий, описывающих вашу систему, он может записать уравнения, которые управляют эволюцией этой системы, и может сказать вам — в пределах неопределенности и индетерминизма, присущих природе — что результат (или вероятностный набор результатов) этой системы будет в любой момент в будущем.
Имеет смысл начать с Земли: изобилующей сложной, дифференцированной и даже разумной жизнью, с атмосферой, океанами и слоистой внутренней структурой с корой, мантией, внешним и внутренним ядром.
На простом уровне Земля состоит из атомов.
Однако на более сложном уровне Земля состоит из полного набора атомов, составляющих периодическую таблицу Менделеева, и в первую очередь из железа, кислорода, кремния, магния, серы, никеля, кальция и алюминия.
Это интересно, потому что это чрезвычайно тяжелые элементы, в отличие от самых легких: водорода и гелия.
Но водород и гелий, когда мы исследуем космос, находятся повсюду.
На самом деле их так много, что они составляют более 99% атомов во Вселенной — менее 1% атомов там по количеству имеют что-то более тяжелое.
Итак, чтобы создать планету, подобную Земле, состоящую из камней, металлов, льда и сложных молекул, вам нужен какой—то способ создать эти более тяжелые элементы, а затем собрать их вместе в одном месте в достаточном количестве, чтобы образовать планеты.
К счастью, когда мы вглядываемся во Вселенную, мы видим те самые процессы, которые необходимы для того, чтобы это происходило в действии.
Внутри звезд происходит ядерный синтез, в результате которого из более легких элементов образуются более тяжелые.
Ближе к концу своей жизни эти звезды, в зависимости от их масс:
- становятся красными гигантами, приводя к новым ядерным процессам, которые не происходят в течение большей части их жизни,
- развивают сильные ветры, которые могут сдуть значительную часть массы звезды,
- могут погибнуть в планетарной туманности, при этом оставшееся ядро сжимается до белого карлика,
- могут погибнуть в результате коллапса ядра сверхновой, при котором взрывающийся остаток становится либо нейтронной звездой, либо черной дырой,
- и эти остатки, либо белые карлики, либо нейтронные звезды, позже могут столкнуться, запуская безудержные реакции, которые создают еще большее количество более тяжелых элементов.
Это объясняет, почему — в соответствии с наблюдениями — мы можем обнаружить популяции звезд, где ранее сформировалось меньше поколений, как, например, во внешнем гало Млечного Пути, и в них меньше содержание тяжелых элементов.
Аналогичным образом, существуют популяции звезд, где сформировалось большее число поколений звезд, например, в плоскости галактики, ближе к центру галактики, и в них больше тяжелых элементов.
Кроме того, недавно мы получили прямое изображение дисков, которые формируются вокруг новых звезд: протопланетных дисков.
Внутри мы находим промежутки, скопления и другие свидетельства существования молодых, недавно формирующихся планет.
После поколений звезд, которые жили-и-умерли, новое поколение звезд, богатое переработанными материалами от ранее умерших поколений, дало начало планетам, в том числе каменистым, с ингредиентами для жизни.
На самом деле, когда мы заглядываем дальше в далекую Вселенную, мы можем видеть, что эволюционирует не только изобилие тяжелых элементов, но и сами галактики.
Поблизости мы находим крупные спиральные и эллиптические галактики, сильно сгруппированные вместе, с низкими скоростями звездообразования, большими массами, относительно небольшим количеством газа и в целом большей долей красных звезд, чем голубых.
Но по мере того, как мы смотрим все дальше и дальше, мы замечаем два основных различия в галактиках, которые мы видим.
- Чем дальше находится галактика, тем менее она развита. Менее массивная, менее сгруппированная, со звездообразованием, которое достигло своего пика около ~11 миллиардов лет назад и с тех пор сокращается, богатая газом, с меньшим содержанием тяжелых элементов и с большим относительным соотношением синих звезд к красным по сравнению с современными галактиками;
- Кроме того, чем дальше находится галактика, тем сильнее ее свет систематически смещается в сторону более длинных волн: космологическое красное смещение.
Расширение приводит к тому, что весь свет проявляет космологическое красное смещение при прохождении через межгалактическое пространство, поэтому объекты, которые находятся все дальше и дальше, будут обладать большим красным смещением, будет казаться, что они удаляются от нас быстрее, и — возможно, самое главное — мы будем видеть их такими, какими они были долгое время назад, поскольку свет может двигаться только с конечной скоростью: со скоростью света.
Когда мы это делаем, то получаем экстраординарный набор предсказаний.
- Вселенная будет развивать такие структуры, как галактики, скопления галактик и космическая паутина, только в соответствии с правилами гравитационного роста в расширяющейся Вселенной;
- Наступит эпоха, когда сформируются первые звезды и галактики — до этого будет только первозданный газ;
- Еще до этого наступит время, когда излучение во Вселенной будет настолько горячим, что образование нейтральных атомов было бы невозможно, и поэтому должен быть признак того, что мы впервые сформировали стабильные нейтральные атомы;
- И, наконец, в еще более ранние времена было бы слишком жарко для образования стабильных атомных ядер, и поэтому, когда мы остываем ниже этого порога, мы должны получить определенный набор количеств элементов, которые образуются в результате реакций синтеза в ранней Вселенной.
Существует конечное число частиц, кодирующих конечное количество информации, которые существовали в течение конечного промежутка времени в пределах нашей видимой Вселенной.
Хотя на такие вопросы, как почему наша Вселенная заполнена материей, а не антивеществом, почему у нас есть темная материя и темная энергия и почему константы природы имеют те значения, которые они имеют, когда-нибудь могут быть даны ответы, нет никакой гарантии, что то, что остается во Вселенной сегодня, дает нам достаточно информации, чтобы найти ответы.
Ответим ли мы когда-нибудь на эти вопросы, остается неизвестным, но в тот момент, когда мы решим, что не можем, и прекратим поиски, мы будем правы.
Это интересно
0
|
|||
Последние откомментированные темы:
-
Флаконы с "вакциной" Covid содержат оксид графена
(1)
gos
,
21.02.2022
-
7 признаков Воинов Духа
(1)
Анна 12
,
06.01.2022
-
С Новым Годом!
(1)
teka-45
,
31.12.2021
-
Законы духовного развития
(1)
Victor1
,
16.12.2021
-
Энергетический прогноз на декабрь 2021 года
(1)
Y
,
06.12.2021
20241230224132