Տիեզերքի մասնիկների հորիզոնը. Հաբլի ոլորտը և տիեզերքի հորիզոնները

Ինչպես ֆիզիկայում մնացած ամեն ինչ, մեր Տիեզերքը հակված է գոյություն ունենալ հնարավոր ամենացածր էներգիայի վիճակում: Սակայն Մեծ պայթյունից 10^-36 վայրկյան անց, ըստ գնաճային տիեզերաբանների, տիեզերքը գտնվում էր կեղծ վակուումի էներգիայի մեջ՝ նադիր, որն իրականում նադիր չէր: Վակուումային էներգիայի իրական նադիրը փնտրելով, վայրկյանի մի մասն անց Տիեզերքը ուռճացվեց 1050 գործակցով:

Այդ ժամանակից ի վեր Տիեզերքը շարունակել է ընդարձակվել: Մենք տեսնում ենք այս ընդլայնման ապացույցները հեռավոր օբյեկտների լույսի ներքո: Երբ աստղի կամ գալակտիկայի կողմից արձակված ֆոտոնները շրջում են ամբողջ տիեզերքով, տարածության ձգվելը հանգեցնում է նրանց էներգիայի կորստի: Երբ ֆոտոնները հասնում են մեզ, նրանց ալիքի երկարությունները ցույց են տալիս կարմիր տեղաշարժ՝ ըստ նրանց անցած տարածության:

Ահա թե ինչու տիեզերագետները խոսում են կարմիր տեղաշարժի մասին՝ որպես տարածության և ժամանակի հեռավորության ֆունկցիա: Հեռավոր օբյեկտների լույսն այնքան երկար է ճանապարհորդում, որ երբ մենք վերջապես տեսնում ենք այն, մենք տեսնում ենք այնպիսի առարկաներ, ինչպիսին նրանք եղել են միլիարդավոր տարիներ առաջ:

Հաբլի ծավալը

Կարմիր տեղաշարժվող լույսը թույլ է տալիս մեզ տեսնել գալակտիկաների նման առարկաներ, ինչպես դրանք կային հեռավոր անցյալում, բայց մենք չենք կարող դիտարկել բոլոր իրադարձությունները, որոնք տեղի են ունեցել մեր Տիեզերքում իր պատմության ընթացքում: Քանի որ մեր տիեզերքը ընդլայնվում է, որոշ առարկաների լույսը պարզապես շատ հեռու է, որպեսզի մենք չնկատենք:

Այս սահմանի ֆիզիկան հենվում է, մասնավորապես, մեզ շրջապատող տարածական ժամանակի մի հատվածի վրա, որը կոչվում է Հաբլի ծավալ: Այստեղ՝ Երկրի վրա, մենք որոշում ենք Հաբլի ծավալը՝ չափելով այսպես կոչված «Հաբլի» պարամետրը (H0), մի մեծություն, որը կապում է հեռավոր օբյեկտների արագությունը նրանց կարմիր տեղաշարժի հետ: Այն առաջին անգամ հաշվարկվել է Էդվին Հաբլի կողմից 1929 թվականին, երբ նա հայտնաբերեց, որ հեռավոր գալակտիկաները մեզնից հեռանում են իրենց լույսի կարմիր շեղմանը համաչափ արագությամբ:

Կարմիր տեղաշարժի երկու աղբյուր՝ դոպլեր և տիեզերական ընդլայնում: Ներքև. դետեկտորները գրավում են կենտրոնական աստղի արձակած լույսը: Այս լույսը ձգվում է կամ տեղահանվում տարածության ընդլայնման հետ մեկտեղ

Լույսի արագությունը H0-ի բաժանելը մեզ տալիս է Հաբլի ծավալը: Այս գնդաձև պղպջակը ծածկում է այն շրջանը, որտեղ բոլոր առարկաները հեռանում են կենտրոնական դիտորդից լույսի արագությունից փոքր արագությամբ: Համապատասխանաբար, Հաբլի ծավալից դուրս գտնվող բոլոր առարկաները կենտրոնից հեռանում են ավելի արագ, քան լույսի արագությունը։

Այո, «լույսի արագությունից ավելի արագ»։ Ինչպե՞ս է դա հնարավոր:

Հարաբերականության մոգությունը

Այս հարցի պատասխանը կապված է հարաբերականության հատուկ և ընդհանուր հարաբերականության միջև եղած տարբերության հետ: Հարաբերականության հատուկ տեսությունը պահանջում է այն, ինչ կոչվում է «իներցիոն հղման շրջանակ», կամ, ավելի պարզ, ֆոն: Այս տեսության համաձայն՝ լույսի արագությունը բոլոր իներցիոն շրջանակներում նույնն է։ Անկախ նրանից, թե դիտորդը նստում է Երկիր մոլորակի այգու նստարանին, թե ահռելի արագությամբ հեռանում է Նեպտունից, նրա համար լույսի արագությունը միշտ նույնը կլինի: Ֆոտոնը դիտորդից միշտ հեռանում է վայրկյանում 300 000 000 մետր արագությամբ։

Այնուամենայնիվ, այն նկարագրում է բուն տարածություն-ժամանակի հյուսվածքը: Այս տեսության մեջ չկան հղման իներցիոն շրջանակներ: Տիեզերքը չի ընդլայնվում իրենից դուրս որևէ բանի համեմատ, ուստի դիտորդի նկատմամբ լույսի արագության սահմանաչափը չի կիրառվում: Այո, Հաբլի ոլորտից դուրս գտնվող գալակտիկաները մեզնից ավելի արագ են հեռանում, քան լույսի արագությունը: Սակայն գալակտիկաներն ինքնին չեն հաղթահարում տիեզերական սահմանափակումները: Այս գալակտիկաներից մեկում գտնվող դիտորդի համար ոչինչ չի խախտում հարաբերականության հատուկ տեսությունը: Այս տարածությունը մեր և այս գալակտիկաների միջև արագանում և ձգվում է էքսպոնենցիալ:

Դիտելի տիեզերք

Հետևյալը կարող է ձեզ մի փոքր զարմացնել. Հաբլի ծավալը նույնը չէ, ինչ դիտելի Տիեզերքը:

Սա հասկանալու համար հաշվի առեք, որ քանի որ Տիեզերքը ծերանում է, հեռավոր լույսը ավելի երկար ժամանակ է պահանջում հասնելու մեր դետեկտորներին այստեղ՝ Երկրի վրա: Մենք կարող ենք տեսնել առարկաներ, որոնք արագացել են մեր ներկայիս Հաբլի ծավալից այն կողմ, քանի որ լույսը, որը մենք տեսնում ենք այսօր, արձակվել է նրանց կողմից, երբ նրանք գտնվում էին ոլորտի ներսում:

Խստորեն ասած, մեր դիտելի Տիեզերքը համընկնում է մի բանի հետ, որը կոչվում է մասնիկների հորիզոն: Մասնիկների հորիզոնը նշում է հեռավորությունը մինչև ամենահեռավոր լույսը, որը մենք կարող ենք դիտարկել ժամանակի այդ պահին. ֆոտոնները բավական ժամանակ են ունեցել կամ մնալու ներսում կամ հասնելու մեղմորեն ընդլայնվող Հաբլի գնդին:

Դիտելի տիեզերք. Տեխնիկապես հայտնի է որպես մասնիկների հորիզոն

Ինչ վերաբերում է հեռավորությանը: Մի փոքր ավելի քան 46 միլիարդ լուսային տարի ցանկացած ուղղությամբ, մեր դիտելի Տիեզերքը ունի մոտավորապես 93 միլիարդ լուսային տարվա տրամագիծ կամ ավելի քան 500 միլիարդ տրիլիոն կիլոմետր:

(Արագ նշում. մասնիկների հորիզոնը նույնը չէ, ինչ տիեզերական իրադարձությունների հորիզոնը: Մասնիկների հորիզոնն ընդգրկում է անցյալի բոլոր իրադարձությունները, որոնք մենք այժմ կարող ենք տեսնել: Տիեզերական իրադարձությունների հորիզոնը, մյուս կողմից, որոշում է ապագայի հեռավորությունը: դիտորդը կկարողանա տեսնել այդ պահի հնագույն լույսը, որն արտանետվում է այսօր տարած ժամանակի մեր փոքրիկ անկյունից:

Այլ կերպ ասած, մասնիկների հորիզոնը վերաբերում է անցյալում գտնվող օբյեկտների հեռավորությանը, որոնց հնագույն լույսը մենք այսօր կարող ենք դիտել. և տիեզերական իրադարձությունների հորիզոնը վերաբերում է այն հեռավորությանը, որը մեր ժամանակակից լույսը կկարողանա անցնել, քանի որ Տիեզերքի հեռավոր ծայրերը արագանում են մեզնից):

Մութ էներգիա

Տիեզերքի ընդլայնման շնորհիվ կան տարածության շրջաններ, որոնք մենք երբեք չենք տեսնի, նույնիսկ եթե ընդմիշտ սպասենք, որ դրանց լույսը հասնի մեզ: Բայց ի՞նչ կասեք այն գոտիների մասին, որոնք գտնվում են մեր ներկայիս Հաբլի ծավալից դուրս: Եթե ​​այս ոլորտն էլ ընդլայնվի, մենք կկարողանա՞նք տեսնել սահմանային այս օբյեկտները։

Դա կախված է նրանից, թե որ տարածաշրջանն է ավելի արագ ընդլայնվում՝ Հաբլի ծավալը, թե՞ Տիեզերքի այն հատվածը, որը գտնվում է դրա անմիջական հարեւանությամբ՝ դրսում: Եվ այս հարցի պատասխանը կախված է երկու բանից. 1) H0-ն ավելանում է կամ նվազում; 2) Տիեզերքը արագանում կամ դանդաղում է: Այս երկու տեմպերը սերտորեն կապված են, բայց նույնը չեն:

Ըստ էության, տիեզերաբանները կարծում են, որ մենք ապրում ենք մի ժամանակաշրջանում, երբ H0-ը նվազում է. բայց մութ էներգիայի շնորհիվ Տիեզերքի ընդլայնման արագությունը մեծանում է:

Դա կարող է հակասական թվալ, բայց մինչ H0-ն նվազում է ավելի դանդաղ տեմպերով, քան աճում է Տիեզերքի ընդլայնման արագությունը, գալակտիկաների ընդհանուր շարժումը մեզնից հեռու դեռ արագանում է: Եվ այս պահին, ըստ տիեզերագետների, Տիեզերքի ընդլայնումը կգերազանցի Հաբլի ծավալի ավելի համեստ աճը:

Հետևաբար, չնայած Հաբլի ծավալը ընդլայնվում է, մութ էներգիայի ազդեցությունը խիստ սահմանափակում է դնում դիտելի Տիեզերքի ընդլայնման վրա:

Տիեզերագետները բախվում են խորը հարցերի հետ, ինչպիսիք են, թե ինչպիսին կլինի դիտելի Տիեզերքը մի օր և ինչպես կփոխվի տարածության ընդլայնումը: Սակայն, ի վերջո, գիտնականները կարող են միայն գուշակել ապագայի վերաբերյալ հարցերի պատասխանները՝ հիմնվելով տիեզերքի մեր ներկայիս պատկերացումների վրա: Տիեզերական ժամանակաշրջաններն այնքան աներևակայելիորեն երկար են, որ անհնար է որևէ կոնկրետ բան ասել Տիեզերքի ապագա վարքագծի մասին: Ներկայիս մոդելները զարմանալիորեն լավ են համապատասխանում ընթացիկ տվյալներին, բայց ճշմարտությունն այն է, որ մեզանից ոչ ոք այնքան երկար չի ապրի, որպեսզի տեսնի, թե արդյոք կանխատեսումները իրականանում են:

Մեր աշխարհը, որը ծնվել է Մեծ պայթյունի ժամանակ, դեռ ընդլայնվում է, և տիեզերք բաժանող գալակտիկաների ծավալը արագորեն մեծանում է: Գալակտիկաների կլաստերները, հեռանալով միմյանցից, այնուամենայնիվ մնում են կայուն գոյացումներ՝ որոշակի չափերով և կայուն կառուցվածքով։ Իսկ ատոմները Տիեզերքի ընդարձակման ժամանակ ընդհանրապես չեն ուռչում, ի տարբերություն ազատ թռչող ֆոտոնների, որոնք մեծացնում են իրենց ալիքի երկարությունը, երբ շարժվում են ընդլայնվող տարածության միջով: Որտե՞ղ է գնացել ռելիկտային ֆոտոնների էներգիան: Ինչու՞ մենք կարող ենք տեսնել, որ քվազարները մեզնից հեռանում են գերլուսավոր արագությամբ: Ի՞նչ է մութ էներգիան: Ինչո՞ւ է Տիեզերքի մեզ հասանելի հատվածը անընդհատ փոքրանում: Սրանք ընդամենը մի քանի հարցեր են, որոնց շուրջ այսօր մտածում են տիեզերաբանները՝ փորձելով հաշտեցնել հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը աստղագետների կողմից դիտարկված Աշխարհի պատկերի հետ:

Հաբլի ոլորտ

Համաձայն Հաբլի օրենքի, որը նկարագրում է Տիեզերքի ընդլայնումը, գալակտիկաների շառավղային արագությունները համամասնական են նրանց հեռավորությանը։ գործակից H 0որն այսօր կոչվում է Հաբլի հաստատուն.

H 0-ի արժեքը որոշվում է գալակտիկական օբյեկտների դիտարկումներից, որոնց հեռավորությունները չափվում են հիմնականում ամենապայծառ աստղերից կամ Ցեֆեիդներից:

H 0-ի անկախ գնահատականներից շատերը ներկայումս տալիս են այս պարամետրի արժեքը մոտավորապես 70 կմ/վ մեկ մեգապարսեկում:

Սա նշանակում է, որ 100 մեգապարսեկ հեռավորության վրա գտնվող գալակտիկաները մեզնից հեռանում են մոտավորապես 7000 կմ/վ արագությամբ։

Ընդարձակվող Տիեզերքի մոդելներում Հաբլի հաստատունը փոխվում է ժամանակի հետ, սակայն «հաստատուն» տերմինը հիմնավորված է նրանով, որ ժամանակի ցանկացած պահի, Տիեզերքի բոլոր կետերում, Հաբլի հաստատունը նույնն է:

Հաբլի հաստատունի փոխադարձությունը իմաստ ունի Տիեզերքի ընդարձակման բնորոշ ժամանակըայս պահին. Հաբլի հաստատունի ներկայիս արժեքի համար Տիեզերքի տարիքը գնահատվում է մոտավորապես 13,8 միլիարդ տարի:

Համեմատ Հաբլի ոլորտի կենտրոնի հետ՝ դրա ներսում տարածության ընդլայնման արագությունը ավելի փոքր է, քան լույսը, իսկ դրսում՝ ավելի մեծ։ Ինքը՝ Հաբլի ոլորտում, լույսի քվանտները, ասես, սառեցված են տիեզերքում, որն այնտեղ ընդլայնվում է լույսի արագությամբ, և, հետևաբար, այն դառնում է մեկ այլ հորիզոն. ֆոտոնային հորիզոն.

Եթե ​​տիեզերքի ընդլայնումը դանդաղում է, ապա Հաբլի ոլորտի շառավիղը մեծանում է, քանի որ այն հակադարձ համեմատական ​​է նվազող Հաբլ պարամետրին։ Այս դեպքում, քանի որ տիեզերքը ծերանում է, այս գունդը ծածկում է տարածության ավելի ու ավելի նոր տարածքներ և ավելի ու ավելի շատ լույսի քվանտաներ է թողնում: Ժամանակի ընթացքում դիտորդը կտեսնի գալակտիկաներ և ներգալակտիկական իրադարձություններ, որոնք նախկինում նրա ֆոտոնային հորիզոնից դուրս էին: Եթե ​​տիեզերքի ընդլայնումն արագանում է, ապա Հաբլի ոլորտի շառավիղը, ընդհակառակը, կծկվում է։

Տիեզերագիտության մեջ մենք խոսում ենք երեք կարևոր մակերևույթի մասին՝ իրադարձությունների հորիզոն, մասնիկների հորիզոն և Հաբլի գունդ։ Վերջին երկուսը մակերեսներ են տարածության մեջ, իսկ առաջինը տարածություն-ժամանակ է։ Մենք արդեն ծանոթացել ենք Հաբլի ոլորտին, հիմա խոսենք հորիզոնների մասին։

Մասնիկների հորիզոն

Մասնիկների հորիզոն առանձնացնում է ներկայումս դիտարկվող առարկաները չդիտարկվողներից:

Լույսի վերջավոր արագության շնորհիվ դիտորդը տեսնում է երկնային առարկաները այնպես, ինչպես դրանք եղել են քիչ թե շատ հեռավոր անցյալում։ Մասնիկների հորիզոնից այն կողմ գտնվում են գալակտիկաներ, որոնք ներկայումս չեն դիտարկվում իրենց նախորդ էվոլյուցիայի ոչ մի փուլում: Սա նշանակում է, որ նրանց աշխարհագծերը տարածություն-ժամանակում չեն հատում այն ​​մակերեսը, որի երկայնքով տարածվում է լույսը, որը տարածվում է դեպի դիտորդը Տիեզերքի ծնունդից ի վեր: Մասնիկների հորիզոնի ներսում կան գալակտիկաներ, որոնց աշխարհի գծերը անցյալում հատվել են այս մակերեսի հետ: Հենց այս գալակտիկաներն են կազմում Տիեզերքի այն մասը, որը սկզբունքորեն հասանելի է դիտարկմանը ժամանակի տվյալ պահին:

Չընդլայնվող Տիեզերքի համար մասնիկների հորիզոնի չափը մեծանում է տարիքի հետ, և վաղ թե ուշ Տիեզերքի բոլոր շրջանները հասանելի կլինեն ուսումնասիրության համար: Բայց ընդլայնվող Տիեզերքում դա այդպես չէ: Ավելին, կախված ընդլայնման արագությունից, մասնիկների հորիզոնի չափը կարող է կախված լինել ընդլայնման սկզբից անցած ժամանակից՝ համաձայն ավելի բարդ օրենքի, քան պարզ համաչափությունը: Մասնավորապես, արագացվող ընդլայնվող Տիեզերքում մասնիկների հորիզոնի չափը կարող է ձգվել դեպի հաստատուն արժեք: Սա նշանակում է, որ կան ոլորտներ, որոնք սկզբունքորեն աննկատելի են, և որ կան գործընթացներ, որոնք սկզբունքորեն անճանաչելի են:

Բացի այդ, մասնիկների հորիզոնի չափը սահմանափակում է պատճառահետևանքային կապակցված շրջանների չափերը: Իրոք, երկու տարածական կետեր, որոնք բաժանված են հորիզոնի չափից ավելի մեծ հեռավորությամբ, նախկինում երբեք չեն փոխազդել: Քանի որ ամենաարագ փոխազդեցությունը (լույսի ճառագայթների փոխանակումը) դեռ տեղի չի ունեցել, ցանկացած այլ փոխազդեցություն բացառվում է։ Հետևաբար, որևէ իրադարձություն մի կետում չի կարող որպես պատճառ ունենալ մեկ այլ կետում տեղի ունեցած իրադարձություն: Այն դեպքում, երբ մասնիկների հորիզոնի չափը ձգտում է հաստատուն արժեքի, Տիեզերքը բաժանվում է պատճառահետևանքային կապ չունեցող շրջանների, որոնց էվոլյուցիան ընթանում է ինքնուրույն։

Այսպիսով, մեզ համար հնարավոր չէ իմանալ, թե ինչպիսին է Տիեզերքը մասնիկների ներկա հորիզոնից այն կողմ: Վաղ տիեզերքի որոշ տեսություններ պնդում են, որ այս հորիզոնից շատ հեռու այն նման չէ նրան, ինչ մենք տեսնում ենք: Այս թեզը բավականին գիտական ​​է, քանի որ այն բխում է բավականին խելամիտ հաշվարկներից, բայց այն չի կարող հերքվել, ոչ էլ հաստատվել մեր ժամանակներում առկա աստղագիտական ​​դիտարկումների օգնությամբ: Ավելին, եթե տիեզերքը շարունակի ընդլայնվել արագացումով, հնարավոր չի լինի ստուգել այն և որքան հեռու ապագա:

Մասնիկների հորիզոնում գտնվող աղբյուրներն ունեն անսահման կարմիր շեղում: Սրանք ամենահին ֆոտոններն են, որոնք, գոնե տեսականորեն, այժմ կարելի է «տեսնել»: Դրանք արտանետվել են գրեթե Մեծ պայթյունի պահին։ Այն ժամանակ Տիեզերքի այսօր տեսանելի մասի չափը չափազանց փոքր էր, ինչը նշանակում է, որ այդ ժամանակից ի վեր բոլոր հեռավորությունները շատ են աճել: Այստեղից է գալիս անսահման կարմիր շեղումը: Իհարկե, մենք իրականում չենք կարող տեսնել ֆոտոններ հենց մասնիկների հորիզոնից: Տիեզերքն իր երիտասարդության տարիներին անթափանց էր ճառագայթման համար: Ուստի 1000-ից ավելի կարմիր շեղում ունեցող ֆոտոններ չեն նկատվում։ Եթե ​​ապագայում աստղագետները սովորեն հայտնաբերել մնացորդային նեյտրինոներ, դա նրանց թույլ կտա նայել Տիեզերքի կյանքի առաջին րոպեներին՝ համապատասխան կարմիր տեղաշարժին՝ 3x10 7: Էլ ավելի մեծ առաջընթաց կարելի է ձեռք բերել ռելիկտային գրավիտացիոն ալիքների հայտնաբերման հարցում՝ հասնելով «Պլանկի ժամանակների» (պայթյունի սկզբից 10-43 վայրկյան): Նրանց օգնությամբ հնարավոր կլինի հնարավորինս սկզբունքորեն նայել անցյալին՝ օգտագործելով այսօր հայտնի բնության օրենքները: Մեծ պայթյունի սկզբնական պահին հարաբերականության ընդհանուր տեսությունն այլևս կիրառելի չէ։

Իրադարձությունների հորիզոն

Իրադարձությունների հորիզոն - դա մակերես է տարածության մեջ. Նման հորիզոն չի երևում տիեզերական ամեն մոդելում։ Օրինակ, Դանդաղող տիեզերքում իրադարձությունների հորիզոն չկա– Հեռավոր գալակտիկաների կյանքում ցանկացած իրադարձություն կարելի է տեսնել, եթե բավական երկար սպասեք: Այս հորիզոնը ներկայացնելու իմաստն այն է, որ այն առանձնացնում է իրադարձությունները, որոնք կարող են ազդել մեզ վրա գոնե ապագայում, նրանցից, որոնք որևէ կերպ չեն կարող ազդել մեզ վրա: Եթե ​​նույնիսկ որևէ իրադարձության լուսային ազդանշանը մեզ չի հասնում, ապա իրադարձությունն ինքնին չի կարող ազդել մեզ վրա։ Ինչու է դա հնարավոր: Կարող է լինել մի քանի պատճառ: Ամենապարզը «աշխարհի վերջի» մոդելն է։ Եթե ​​ապագան սահմանափակված է ժամանակով, ապա պարզ է, որ որոշ հեռավոր գալակտիկաների լույսը պարզապես չի կարող հասնել մեզ: Ժամանակակից մոդելների մեծ մասը չի ապահովում այս հատկությունը: Այնուամենայնիվ, կա առաջիկա Big Rip-ի տարբերակը, բայց այն այնքան էլ տարածված չէ գիտական ​​շրջանակներում: Բայց կա ևս մեկ տարբերակ՝ ընդլայնում արագացումով։

Վերջին բացահայտումը, որ Տիեզերքն այժմ ընդլայնվում է արագացող արագությամբ, բառացիորեն հուզել է տիեզերագետներին: Մեր աշխարհի այս անսովոր պահվածքի համար կարող է լինել երկու պատճառ. կա՛մ մեր Տիեզերքի հիմնական «լցիչը» սովորական նյութը չէ, այլ անսովոր հատկություններով անհայտ նյութը (այսպես կոչված՝ մութ էներգիա), կամ (ավելի սարսափելի է մտածել): անհրաժեշտ է փոխել հարաբերականության ընդհանուր տեսության հավասարումները։ Ավելին, չգիտես ինչու, մարդկությունը պատահաբար ապրեց տիեզերաբանական մասշտաբների վրա այն կարճ ժամանակահատվածում, երբ դանդաղ ընդլայնումը պարզապես իր տեղը զիջում էր արագացվածին: Այս բոլոր հարցերը դեռ շատ հեռու են լուծելուց, բայց այսօր մենք կարող ենք քննարկել, թե ինչպես արագացված ընդարձակումը (եթե հավերժ շարունակվի) կփոխի մեր Տիեզերքը և կստեղծի իրադարձությունների հորիզոն: Ստացվում է, որ հեռավոր գալակտիկաների կյանքը, այն պահից, երբ նրանք ձեռք կբերեն բավականին բարձր փախուստի արագություն, կդադարի մեզ համար, և նրանց ապագան մեզ համար անհայտ կդառնա. մի շարք իրադարձությունների լույսը պարզապես երբեք չի հասնի մեզ: Ժամանակի ընթացքում, բավականին հեռավոր ապագայում, բոլոր գալակտիկաները, որոնք ներառված չեն մեր 100 մեգապարսեկ չափի մեր տեղական գերկլաստերի մեջ, կանհետանան իրադարձությունների հորիզոնից այն կողմ:

Անցյալ և ապագա

«Ես սկսեցի մտածել հորիզոնի խնդիրների մասին ասպիրանտուրայում, նույնիսկ ոչ իմ նախաձեռնությամբ», - ասում է պրոֆեսոր Վոլֆգանգ Ռինդլերը, ով դեռևս ֆիզիկա է դասավանդում Դալլասի Տեխասի համալսարանում: - Այդ ժամանակ Տիեզերքի տեսությունը, որը հայտնի էր որպես կայուն վիճակի տիեզերագիտություն, մեծ նորաձեւություն էր: Իմ ղեկավարը կատաղի վիճաբանության մեջ մտավ այս տեսության հեղինակների հետ և հրավիրեց ինձ հասկանալու անհամաձայնության էությունը։ Ես չհրաժարվեցի առաջարկված առաջադրանքից, և արդյունքում հայտնվեց իմ աշխատանքը տիեզերական հորիզոնների վրա։

Ըստ պրոֆեսոր Ռինդլերի. Մեր աշխարհի երկու հորիզոնների շատ հստակ մեկնաբանություն կա.«Իրադարձությունների հորիզոնը ձևավորվում է լույսի ճակատով, որն ի վերջո կմիավորվի մեր Գալակտիկայի հետ, երբ Տիեզերքի տարիքը մեծանա մինչև անսահմանություն: Ի հակադրություն, մասնիկների հորիզոնը համապատասխանում է լույսի ճակատին, որը արձակվել է Մեծ պայթյունի պահին։ Պատկերավոր ասած, իրադարձությունների հորիզոնը ուրվագծվում է մեր Գալակտիկա հասնող լուսային ճակատներից ամենավերջինով, իսկ մասնիկների հորիզոնն առաջինն է: Այս սահմանումից պարզ է դառնում, որ

Մասնիկների հորիզոնը սահմանում է առավելագույն հեռավորությունը, որից մեր ներկայիս դարաշրջանում մենք կարող ենք դիտարկել անցյալում տեղի ունեցածը: Իրադարձությունների հորիզոնը, ընդհակառակը, արձանագրում է առավելագույն հեռավորությունը, որից կարելի է տեղեկատվություն ստանալ անսահման հեռավոր ապագայի մասին։

Սրանք իսկապես երկու տարբեր հորիզոններ են, որոնք անհրաժեշտ են տիեզերքի էվոլյուցիան ամբողջությամբ նկարագրելու համար»:

Բնության մեջ շատ զարմանալի բաներ կան, և փորձում ենք առանձնացնել ամենաշատ, ամենաանշնորհակալ առաջադրանքը: Ինչ-որ մեկը հավատում է, որ Կյանքն ամենազարմանալին է Բնության մեջ: Ինչ-որ մեկը - այդ միտքը: Եթե ​​դիմենք անշունչ բնությանը, ոմանք կխոսեն միկրոաշխարհի զարմանալի օրենքների մասին, մյուսները՝ ինքնակազմակերպման ու քաոսի գործընթացների մասին։ Բայց, հավանաբար, եթե ցուցակ կազմեք, Տիեզերքի ընդլայնումը միշտ կլինի ամենազարմանալի երևույթների առաջին տասնյակում։

Մենք այստեղ չենք քննարկի տիեզերագիտական ​​դիտարկումների հիման վրա Տիեզերքի ընդարձակման վերաբերյալ եզրակացությունների վավերականությունը: Նույնպես, մենք չենք քննարկի հարաբերականության հատուկ և ընդհանուր տեսությունների (STR և GTR) հիմքերը: Մի կողմ թողնելով «հենց սկզբի» հարցը, որն այստեղ մեզ էապես չի վերաբերի («սկիզբը» կհամարենք բավական հեռավոր պահ, ասենք՝ առաջնային նուկլեոսինթեզից առաջ, որպեսզի չմտնենք ենթադրությունների մեջ. շատ վաղ Տիեզերք, եթե կուզեք, ապա կարելի է ենթադրել, որ «սկիզբը» գնաճային փուլի ավարտի պահն է, եթե այդպիսին եղել է), ապա Տիեզերքի ընդլայնման վերաբերյալ տվյալների մեջ կասկած չկա, պարզապես. քանի որ այս դեպքում հարաբերականության ընդհանուր տեսության կիրառելիության վերաբերյալ մեծ կասկածներ չկան (այստեղ կարևոր չեն քվանտային գրավիտացիայի բոլոր հնարավոր ազդեցությունները և այլն): Մենք կքննարկենք ստանդարտ պատկերը՝ հիմնականում հետևելով Թամարա Մ. Դևիսի և Չարլզ Հ. Լայնվիվերի վերջին հոդվածին՝ «Ընդլայնվող խառնաշփոթությունը. տիեզերական հորիզոնների ընդհանուր սխալ պատկերացումները և տիեզերքի գերլուսավոր ընդլայնումը» և Էդվարդ Գարիսոնի գրքին (Էդվարդ Հարիսոն) «Տիեզերագիտություն. գիտություն տիեզերքի մասին». Հարկ է նշել նաև Կիանգի - Տ. Բացի այդ, քննարկված հարցերը քննարկվում են տիեզերագիտության բազմաթիվ դասագրքերում և մենագրություններում։

Նուրբ մանրամասներ

«Մենք, անկասկած, շատ բան չգիտենք...»:
(Ա. Գունիցկի)

Տիեզերքի ընդարձակումը (Տիեզերքը կգրենք մեծատառով, թեև խոսքը կոնկրետ դիտելի աշխարհի մասին է, որը երբեմն գրվում է փոքրատառով) շատ տարօրինակ գործընթաց է, որի ըմբռնումը, առաջին հերթին, առաջացնում է. որոշակի ինտելեկտուալ անհարմարություն, և երկրորդ՝ հանգեցնում է որոշակի շփոթության։ Իհարկե, գլուխների խառնաշփոթը չի վերաբերում պրոֆեսիոնալ տիեզերաբաններին և նրանց, ովքեր լրջորեն զբաղվել են այդ հարցերով (տիեզերագիտության ստանդարտ դասագրքերում ամեն ինչ սովորաբար ուրվագծված է կոկիկորեն): Սակայն անճշտություններն առատ են ժողովրդական գրականության մեջ։ Դեյվիսը և Լայնվիվերը, որևէ կերպ չպնդելով, որ հայտնաբերել են նոր երևույթ, փորձեցին քննարկել Տիեզերքի ընդարձակման հետ կապված որոշ մանրամասների հանրաճանաչ (և ոչ միայն) ներկայացման հետ կապված հիմնական անճշտությունները, և, մեր կարծիքով, դա նրանց հաջողվեց: Այնպես որ նրանց աշխատանքն ավելի շատ կրում է ուսումնամանկավարժական բնույթ։ Իրենց հոդվածի հավելվածում նրանք մեջբերում են հայտնի մարդկանց հայտնի գրքերից, որտեղ այս մանրամասները այս կամ այն ​​չափով նկարագրված են ոչ ճշգրիտ (առանց մեզ մեծերի շարքում համարվելու, հարկ է նշել, որ մենք էլ ժամանակին նպաստել ենք. շփոթված գիտելիքների տարածում, որի համար մենք շատ ենք ցավում): Նայելով առաջ՝ մենք կասենք, որ շփոթության հիմնական աղբյուրը հարաբերական դոպլեր էֆեկտի բանաձևի օգտագործումն է, որտեղ այն չի կարող կիրառվել։

Եկեք քննարկենք երկու մանրամասներ՝ գերլուսավոր ընդլայնում (երբ գալակտիկայի նահանջի արագությունը գերազանցում է լույսի արագությունը) և հորիզոնները։ Դևիսի և Լայնվիվերի հոդվածից գծագրերը կօգնեն մեզ դրանում։

Տեսական ներածություն

«Զգուշության հայեցակարգ 14, զգուշության հայեցակարգ 14»

Նախ՝ մի փոքր պարզաբանում.

Մենք կօգտագործենք Ռոբերտսոն-Ուոքերի չափանիշը պարզեցված տարբերակով.

ds 2 =-c 2 dt 2 +R(t) 2 dχ 2

Այստեղ χ-ն ուղեկցող կոորդինատն է։ Երկու գալակտիկաների համար (անտեսելով յուրահատուկ արագությունները) այս արժեքը չի փոխվում: Տարածվող ֆոտոնի համար այն, իհարկե, փոխվում է (ֆոտոնի յուրահատուկ արագությունը հավասար է լույսի արագությանը)։ Բայց ds=0 ֆոտոնի համար, հետևաբար մենք կարող ենք գրել cdt=R(t)dχ դրա համար։ R(t)-ը մասշտաբի գործոնն է: Ընդարձակվող տիեզերքում այն ​​ավելանում է ժամանակի ընթացքում՝ արտացոլելով ընդլայնման գործընթացը: Օրինակ, R(t 0)/R(t)=3-ը ցույց է տալիս, որ t պահից մինչև t 0 բոլոր պատշաճ հեռավորությունները զրոյական յուրօրինակ արագություններով (χ=const) օբյեկտների միջև աճել են երեք անգամ: Սանդղակի գործակիցի և ուղեկցող կոորդինատի արտադրյալը կոչվում է պատշաճ հեռավորություն, այն կնշանակենք D, D=R(t) χ. Հենց այս հեռավորությունն է «մեր սովորական» հասկացությունը։ Բացի այդ, դուք կարող եք մուտքագրել այսպես կոչված համընկնող ժամանակ, τ:

Սովորական ժամանակի հետ մեկտեղ այս մեծություններն օգտագործվում են ստորև բերված թվերը կառուցելու համար: Ուղղահայաց առանցքը ներկայացնում է ժամանակը, իսկ հորիզոնական առանցքը՝ հեռավորությունը: «Գալակտիկաների» աշխարհի գծերը նշվում են կետագծով։ Դրանք համարակալվում են կարմիր տեղաշարժով ժամանակի ընթացիկ պահին (տիեզերագիտության մեջ կարմիր տեղաշարժն ուղղակիորեն կապված չէ արագության հետ, այն որոշվում է բանաձևով՝ 1+z=R(t 0)/R(t), նշենք, որ Տվյալ օբյեկտի կարմիր շեղումը փոխվում է ժամանակի հետ, տարբեր մոդելներում այն ​​կարող է կա՛մ աճել, կա՛մ նվազել): «Us»-ը համապատասխանում է χ=0 տողին (և, իհարկե, D=0): Ինչպես երևում է երկրորդ (1b) և երրորդ (1c) նկարներում, ուղեկցող հեռավորությունն օգտագործելիս բոլոր «գալակտիկաների» աշխարհի գծերը ուղիղ գծեր են: Առաջին նկարը (1ա) ցույց է տալիս Տիեզերքի ընդլայնումը. «գալակտիկաների» համաշխարհային գծերը հեռանում են մեզանից, նրանց սեփական հեռավորությունը մեծանում է:

Հիշեցնենք, որ Հաբլի հաստատունը ժամանակի հետ փոփոխվող մեծություն է: Այն հավասար է մասշտաբի գործոնի ածանցյալի հարաբերությանը ժամանակի նկատմամբ բուն մասշտաբի գործակցին` H=(dR/dt)/R: Փախուստի արագությունը սահմանվում է որպես համապատասխան հեռավորության ածանցյալ.

V rec =dD/dt=H(t)D(t)=(dR(t)/dt)χ(z):

Այստեղ մենք նաև նկարագրեցինք, թե ինչպես է փախուստի արագությունն արտահայտվում տարբեր մեծությունների տեսքով։ Գրավոր արտահայտությունների մեջ կա նաև V rec =H(t)D(t)։ Հաբլի օրենքը. Նկատի ունեցեք, որ այս արտահայտությունը բխում է տիեզերաբանական սկզբունքից (Տիեզերքը միատարր է, իզոտրոպ և ցանկացած դիտորդի համար նույն տեսքն ունի ժամանակի տվյալ պահին): Եթե ​​Հաբլը կարողանար ժամանակին չափել կարմիր շեղումները և որոշել հեռավորությունները մինչև z>1, ապա պարզ օրենքից շեղում կհայտնաբերվեր, քանի որ Հաբլի մոտեցումը օգտագործեց Դոպլերի օրենքը՝ արագությունը կարմիր շեղումից որոշելու համար։ Եթե ​​Հաբլը կարողանար հասնել բարձր կարմիր շեղումների և օգտագործեր հարաբերական Դոպլերի օրենքը արագությունը որոշելու համար, ապա Հաբլի հարաբերությունների գեղեցիկ ուղիղ գիծը կսկսի թեքվել: Մինչդեռ, եթե օգտագործեք հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը, ապա ամեն ինչ կարգին կլինի. V rec =H(t)D(t) արտահայտությունը մնում է վավեր ցանկացած կարմիր շեղման դեպքում:

Տիեզերագիտության մեջ կարող է վտանգավոր լինել SRT-ի օգտագործումը (և դրա վրա հիմնված ինտուիցիան), քանի որ սա կարող է հանգեցնել սխալ եզրակացությունների (Kiang-ը սա անվանում է «SRT-ի ստվերներ»): Փաստն այն է, որ փախուստի արագությունը զգալիորեն տարբերվում է արագության ծանոթ հասկացությունից: Նրա համար SRT-ն «գլխով» կիրառելի չէ: Փախուստի արագությունը աղբյուրի հատկություն չէ, այլ տարածության կետի հատկություն: Հետևաբար, չպետք է ակնկալել SRT-ում ինտուիտիվ կերպով մշակված հասկացությունների ուղղակի կիրառելիություն տիեզերագիտության մեջ:

Ակնհայտ է, որ կա հեռավորություն՝ Հաբլի գունդ, DH, որի դեպքում փախուստի արագությունը հավասար է լույսի արագությանը: Ավելին, ինչպես ցույց կտանք ստորև, մենք կարող ենք տեսնել այդ առարկաները (իհարկե, պետք է հաշվի առնել, որ լույսին ժամանակ է պետք, և բավականին շատ, որպեսզի մեզ հասնի այդ օբյեկտներից): Այս զարմանալի փաստը ոչ մի բանի չի հակասում (այդ թվում՝ SRT-ն, որն այստեղ ուղղակի չի կարող կիրառվել)։

Սովորական ինտուիցիան կիրառելի է կարճ հեռավորությունների վրա։ Մոտավորապես մինչև z=0.1, վերը նշված բանաձևերից և Դոպլերի էֆեկտից ստացված արդյունքները մոտ կլինեն միմյանց: Նաև նման մոտ աղբյուրների համար հեռավորությունները կարելի է գնահատել լույսի արագությունը բազմապատկելով ((Տիեզերքի տարիքը այժմ) - (Տիեզերքի տարիքը ճառագայթման պահին)):

Հորիզոններ

«Երբ հունվարյան կապույտ երեկոն դրոշ է բարձրացնում հորիզոնում...»:
(Ա. Գունիցկի)

Գրականության մեջ հորիզոնների հետ կապված մեծ շփոթություն չկա։ Պարզապես օգտակար է դա պարզել: Դիտարկենք երկու կարևոր հորիզոններ՝ մասնիկների հորիզոնը և իրադարձությունների հորիզոնը:

Մասնիկների հորիզոնը հեռավորությունն է մինչև ամենահեռավոր աղբյուրը, որը սկզբունքորեն դիտարկելի է ժամանակի տվյալ պահին (միայն դեպքում, պարզաբանենք, որ խոսքը գնում է դեպի օբյեկտ հեռավորության մասին ֆոտոն ստանալու պահին, և ոչ թե արտանետման պահը): Երբեմն այս շառավիղը սահմանվում է այլ կերպ՝ հեռավորությունը, որը ֆոտոնը կարող է անցնել t=0-ից մինչև տվյալ պահը (այսինքն՝ սա այն հեռավորությունն է, որով տեղեկատվությունը կարող է փոխանցվել Տիեզերքի տարիքին հավասար ժամանակում): Սկսած Նկ. 1c-ը հստակ ցույց է տալիս, որ երկու սահմանումները համարժեք են: Վերջավոր տարիքի չընդլայնվող Տիեզերքում (այսինքն՝ «սկիզբով»), այս շառավիղը ժամանակի հետ գծայինորեն կաճի: Ավելի դանդաղ տեմպերով ընդլայնվող Տիեզերքում շառավիղը միշտ կաճի, բայց ավելի դանդաղ: Արագացող Տիեզերքում շառավիղը հակված է դեպի վերջավոր արժեք (ուղեկցող կոորդինատներում), քանի որ ժամանակը ձգտում է դեպի անսահմանություն (այսինքն՝ կան առարկաներ, որոնք մենք երբեք չենք տեսնի, անկախ նրանից, թե որքան երկար ենք սպասում): Այս հորիզոնը չի կարող սահմանվել որպես լույսի արագություն՝ բազմապատկված ընդլայնման սկսվելուց հետո: Մասնիկների հորիզոնում գտնվող օբյեկտի ուղեկցող կոորդինատը t պահին սահմանվում է որպես լույսի արագություն, որը բազմապատկվում է ինտեգրալով 0-ից մինչև տրված t ինտեգրալը dt"/R(t") - կոնֆորմալ ժամանակ: Համապատասխանաբար, ձեր սեփական հեռավորությունը որոշելու համար դուք պետք է արդյունքը բազմապատկեք տվյալ պահին սանդղակի գործակցով: Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ մասնիկների հորիզոնում աղբյուրների կարմիր շեղումը անսահման է:

Նկարներում մասնիկների հորիզոնը պատկերված է լուսային կոնով t=0 կետից, χ=0 դեպի ապագա: Այնուամենայնիվ, այս կոնն ինքնին մասնիկների հորիզոն չէ: Յուրաքանչյուր տրված պահին t i հորիզոնը այս կոնի հատվածն է t=t i հարթության վրա: Նրանք. դա մեզ շրջապատող եռաչափ ոլորտն է, որը ժամանակի ընթացքում փոխվում է: Բայց գծված կոնը թույլ է տալիս տեսնել, թե ինչպես է ժամանակի ընթացքում փոխվում մասնիկների հորիզոնը (մասնավորապես, թե ինչպես են «գալակտիկաները» մտնում այնտեղ, այսինքն՝ տեսանելի են դառնում մեզ համար):

Իրադարձությունների հորիզոնը բավականին բարդ հասկացություն է (և այն գոյություն չունի բոլոր տիեզերաբանական մոդելներում): Կրկին նայենք Նկ. 1-ին դար Բացի մեր լուսային կոնից (ժամանակի ներկա պահին), մենք մի պահ տեսնում ենք լուսային կոն անսահման ապագայում. սա է իրադարձությունների հորիզոնը: Այն հարթությունը (տարածություն-ժամանակ) բաժանում է երկու մասի։ Իրադարձությունները կոնի ներսում (հիշենք, որ այս հարթության կետը ճշգրիտ իրադարձություն է տարածության և ժամանակի մեջ) բաժանված են երկու խմբի: Նրանք, որոնք գտնվում են կոնի ներսում, կամ նախկինում հասանելի են եղել մեզ դիտարկման համար, կամ հասանելի կլինեն ապագայում: Կոնից դուրս իրադարձությունները մեզ համար սկզբունքորեն անհասանելի են դիտարկման համար:

Նկատի ունեցեք, որ 30/70 մոդելում անսահման ապագան համապատասխանում է վերջավոր կոնֆորմալ ժամանակի:

Փորձենք որոշակի հավելում/պարզաբանում տալ իրադարձությունների հորիզոնի վերաբերյալ։ Միջոցառումների հորիզոնից հեռավորությունը տվյալ պահին այն մասնիկի հեռավորությունն է, որին կարող է հասնել տվյալ պահին ուղարկված մեր լուսային ազդանշանը: Նկ. 1c պարզ է, որ եթե մենք շարունակենք մեր լուսային կոնը դեպի ապագա, այն կհարվածի վերին հորիզոնականին մի կետում, որը գտնվում է նույն ուղեկցող հեռավորության վրա, որտեղ անսահման ապագայի կոնը հատում է մեր հորիզոնականը («հիմա»): Կամ մենք կարող ենք այսպես ասել. իրադարձությունների հորիզոնում գտնվող մասնիկի լուսային կոնը կհատի մեր աշխարհի գիծը անսահման ապագայում:

Նկար 2b-ը ցույց է տալիս, որ ուղեկցող հեռավորության համար իրադարձությունների հորիզոնը փոքրանում է: Եվ սա հասկանալի է. Տիեզերքում, որը ընդլայնվում է արագացված արագությամբ, ժամանակի ընթացքում ազդանշանի համար ավելի ու ավելի դժվար է դառնում հեռավոր գալակտիկաների հասնելը. նրանք շատ արագ են հեռանում (և ավելի արագ կլինեն): Այս հորիզոնում գտնվող մասնիկին ուղեկցող հեռավորությունը սահմանվում է որպես լույսի արագության և ինտեգրալի արտադրյալ ժամանակի տվյալ պահից մինչև «վերջ» (մինչև անսահմանություն), ինտեգրալի տակ, ինչպես վերևում, dt"/R( տ»):

Եզրակացություն

«Սա օրատորիոն է, եղբայր...»:
(Ա. Գունիցկի)

Վերևում մենք փորձեցինք պարզաբանել Տիեզերքի ընդարձակման հետ կապված որոշ նուրբ կետեր: Մենք կարող ենք դիտարկել (և դիտարկում ենք) աղբյուրներ, որոնք և՛ արտանետման պահին, և՛ հիմա ունեն լույսի արագությունը գերազանցող փախուստի արագություն: Հեռավոր օբյեկտների հեռավորությունները գերազանցում են լույսի արագության և Տիեզերքի տարիքի արտադրյալը: Հեռավորությունը, որով փախուստի արագությունը համեմատվում է լույսի արագության հետ, հորիզոնը չէ (այսինքն՝ Տիեզերքի տեսանելի մասի սահմանը) և ամենևին էլ ֆիզիկապես տարբերվող հեռավորություն չէ (օբյեկտներ այս սահմանի ուղիղ դիմաց և ուղղակիորեն դրա հետևում սկզբունքորեն տարբեր չեն, ճիշտ այնպես, ինչպես նրանց դիտարկումների պայմանները): Դիտելի Տիեզերքի հորիզոնը մասնիկների հորիզոնն է, որի վրա աղբյուրներն ունեն անսահման կարմիր տեղաշարժեր։

Իմ խորին շնորհակալությունն եմ հայտնում Ս. Բլիննիկովին, Պ. Իվանովին, Մ. Պրոխորովին մի շարք արժեքավոր մեկնաբանությունների համար։

Գիտեի՞ք, որ Տիեզերքը, որը մենք դիտում ենք, ունի բավականին հստակ սահմաններ: Մենք սովոր ենք Տիեզերքը կապել ինչ-որ անսահման և անհասկանալի բանի հետ: Սակայն ժամանակակից գիտությունը, երբ հարցնում են Տիեզերքի «անսահմանության» մասին, բոլորովին այլ պատասխան է տալիս նման «ակնհայտ» հարցին։

Ժամանակակից պատկերացումների համաձայն՝ դիտարկելի Տիեզերքի չափը մոտավորապես 45,7 միլիարդ լուսային տարի է (կամ 14,6 գիգապարսեկ): Բայց ի՞նչ են նշանակում այս թվերը:

Առաջին հարցը, որ գալիս է սովորական մարդու մտքին, այն է, թե ինչպես կարող է Տիեզերքը անսահման չլինել: Թվում է, թե անվիճելի է, որ մեր շուրջ գոյություն ունեցող ամեն ինչի տարան սահմաններ չպետք է ունենա։ Եթե ​​այս սահմանները գոյություն ունեն, ապա կոնկրետ որո՞նք են դրանք:

Ասենք ինչ-որ տիեզերագնաց հասնում է Տիեզերքի սահմաններին: Ի՞նչ կտեսնի նա իր առջև։ Ամուր պատ? Հրդեհային պատնե՞ր: Իսկ ի՞նչ է դրա հետևում` դատարկությո՞ւն: Մեկ այլ Տիեզերք? Բայց մի՞թե դատարկությունը կամ մեկ այլ Տիեզերք կարող է նշանակել, որ մենք գտնվում ենք տիեզերքի սահմանին: Ի վերջո, դա չի նշանակում, որ այնտեղ «ոչինչ» չկա։ Դատարկությունն ու մեկ այլ Տիեզերք նույնպես «ինչ-որ բան» են։ Բայց Տիեզերքը մի բան է, որը պարունակում է բացարձակապես ամեն ինչ «ինչ-որ բան»:

Մենք հասնում ենք բացարձակ հակասության. Ստացվում է, որ Տիեզերքի սահմանը մեզնից պետք է թաքցնի մի բան, որը չպետք է գոյություն ունենա։ Կամ Տիեզերքի սահմանը պետք է պարսպի «ամեն ինչ» «ինչ-որ բանից», բայց այս «ինչ-որ բանը» նույնպես պետք է լինի «ամեն ինչի» մաս: Ընդհանրապես, կատարյալ աբսուրդ. Այդ դեպքում ինչպե՞ս կարող են գիտնականները հայտարարել մեր Տիեզերքի սահմանափակ չափը, զանգվածը և նույնիսկ տարիքը: Այս արժեքները, թեև աներևակայելիորեն մեծ են, այնուամենայնիվ, վերջավոր են: Գիտությունը վիճո՞ւմ է ակնհայտի հետ: Սա հասկանալու համար նախ հետևենք, թե ինչպես են մարդիկ եկել Տիեզերքի մեր ժամանակակից ըմբռնմանը:

Ընդլայնելով սահմանները

Հին ժամանակներից մարդկանց հետաքրքրում էր, թե ինչպիսին է իրենց շրջապատող աշխարհը։ Կարիք չկա երեք սյուների օրինակներ բերելու և տիեզերքը բացատրելու նախնիների այլ փորձերի։ Որպես կանոն, վերջում ամեն ինչ հանգում էր նրան, որ ամեն ինչի հիմքը երկրագնդի մակերեսն է։ Նույնիսկ անտիկ ժամանակներում և միջնադարում, երբ աստղագետները լայնածավալ գիտելիքներ ունեին «ֆիքսված» երկնային ոլորտի երկայնքով մոլորակների շարժման օրենքների մասին, Երկիրը մնում էր Տիեզերքի կենտրոնը:

Բնականաբար, նույնիսկ Հին Հունաստանում կային մարդիկ, ովքեր հավատում էին, որ Երկիրը պտտվում է Արեգակի շուրջը։ Կային մարդիկ, ովքեր խոսում էին բազմաթիվ աշխարհների և Տիեզերքի անսահմանության մասին։ Բայց այս տեսությունների կառուցողական հիմնավորումները ծագեցին միայն գիտական ​​հեղափոխության վերջում:

16-րդ դարում լեհ աստղագետ Նիկոլա Կոպեռնիկոսը կատարեց Տիեզերքի մասին գիտելիքի առաջին խոշոր բեկումը: Նա հաստատապես ապացուցեց, որ Երկիրը Արեգակի շուրջ պտտվող մոլորակներից միայն մեկն է։ Նման համակարգը մեծապես պարզեցրեց երկնային ոլորտում մոլորակների նման բարդ և խճճված շարժման բացատրությունը: Անշարժ Երկրի դեպքում աստղագետները պետք է հայտնեին բոլոր տեսակի խելացի տեսություններ՝ մոլորակների այս վարքագիծը բացատրելու համար: Մյուս կողմից, եթե Երկիրն ընդունվում է որպես շարժվող, ապա նման բարդ շարժումների բացատրությունը բնական է: Այսպիսով, աստղագիտության մեջ տարածվեց նոր պարադիգմ, որը կոչվում է «հելիոցենտրիզմ»։

Շատ Արևներ

Այնուամենայնիվ, նույնիսկ դրանից հետո աստղագետները շարունակեցին սահմանափակել Տիեզերքը «ֆիքսված աստղերի ոլորտով»։ Մինչև 19-րդ դարը նրանք չէին կարողանում գնահատել աստղերի հեռավորությունը։ Մի քանի դար շարունակ աստղագետները անօգուտ են փորձել հայտնաբերել աստղերի դիրքի շեղումները Երկրի ուղեծրային շարժման համեմատ (տարեկան պարալաքսներ): Այն ժամանակների գործիքները թույլ չէին տալիս նման ճշգրիտ չափումներ կատարել։

Ի վերջո, 1837 թվականին ռուս-գերմանացի աստղագետ Վասիլի Ստրուվեն չափեց պարալաքսը։ Սա նշանավորեց նոր քայլ տիեզերքի մասշտաբը հասկանալու համար: Այժմ գիտնականները կարող են վստահորեն ասել, որ աստղերը հեռավոր նմանություններ են Արեգակի հետ: Եվ մեր լուսատուն այլևս ամեն ինչի կենտրոնը չէ, այլ անվերջ աստղային կլաստերի հավասար «բնակիչ»:

Աստղագետներն էլ ավելի են մոտեցել Տիեզերքի մասշտաբների ըմբռնմանը, քանի որ աստղերի հեռավորությունները իսկապես հրեշավոր են դարձել: Նույնիսկ մոլորակների ուղեծրերի չափերը համեմատության մեջ աննշան էին թվում: Այնուհետև անհրաժեշտ էր հասկանալ, թե ինչպես են աստղերը կենտրոնացած .

Շատ Ծիր Կաթիներ

Հայտնի փիլիսոփա Իմանուել Կանտը Տիեզերքի լայնածավալ կառուցվածքի ժամանակակից ըմբռնման հիմքերը կանխատեսել է դեռևս 1755 թ. Նա ենթադրեց, որ Ծիր Կաթինը հսկայական պտտվող աստղային կուտակում է: Իր հերթին, դիտարկված միգամածություններից շատերը նույնպես ավելի հեռավոր «կաթնային ճանապարհներ» են՝ գալակտիկաներ: Չնայած դրան, մինչև 20-րդ դարը աստղագետները կարծում էին, որ բոլոր միգամածությունները աստղերի ձևավորման աղբյուրներ են և հանդիսանում են Ծիր Կաթինի մի մասը:

Իրավիճակը փոխվեց, երբ աստղագետները սովորեցին չափել գալակտիկաների միջև հեռավորությունը՝ օգտագործելով . Այս տեսակի աստղերի բացարձակ պայծառությունը խստորեն կախված է դրանց փոփոխականության ժամանակաշրջանից։ Նրանց բացարձակ պայծառությունը տեսանելիի հետ համեմատելով՝ հնարավոր է բարձր ճշգրտությամբ որոշել դրանց հեռավորությունը։ Այս մեթոդը մշակվել է 20-րդ դարի սկզբին Էյնար Հերցշրունգի և Հարլոու Սկելպիի կողմից։ Նրա շնորհիվ խորհրդային աստղագետ Էռնստ Էպիկը 1922 թվականին որոշեց Անդրոմեդայի հեռավորությունը, որը պարզվեց, որ մեծության կարգով ավելի մեծ է, քան Ծիր Կաթինի չափը։

Էդվին Հաբլը շարունակեց Epic-ի նախաձեռնությունը։ Չափելով ցեֆեիդների պայծառությունը այլ գալակտիկաներում՝ նա չափեց նրանց հեռավորությունը և համեմատեց այն իրենց սպեկտրների կարմիր շեղման հետ։ Այսպիսով, 1929 թվականին նա մշակեց իր հայտնի օրենքը. Նրա աշխատանքը վերջնականապես հերքեց հաստատված տեսակետը, որ Ծիր Կաթինը Տիեզերքի եզրն է: Այժմ այն ​​բազմաթիվ գալակտիկաներից մեկն էր, որոնք ժամանակին համարվում էին դրա մի մասը: Կանտի վարկածը հաստատվեց դրա զարգացումից գրեթե երկու դար անց։

Հետագայում, Հաբլի կողմից հայտնաբերված կապը դիտորդից գալակտիկայի հեռավորության միջև՝ համեմատած նրանից հեռացման արագության հետ, հնարավոր դարձրեց ամբողջական պատկերացում կազմել Տիեզերքի լայնածավալ կառուցվածքի մասին: Պարզվեց, որ գալակտիկաները դրա միայն աննշան մասն էին։ Նրանք միացել են կլաստերների, կլաստերները՝ գերկլաստերների։ Իր հերթին, գերկույտերը կազմում են Տիեզերքի ամենամեծ հայտնի կառուցվածքները՝ թելերն ու պատերը։ Այս կառույցները, որոնք հարում են հսկայական գերփույթներին (), կազմում են ներկայումս հայտնի Տիեզերքի լայնածավալ կառուցվածքը:

Թվացյալ անսահմանություն

Վերոնշյալից հետևում է, որ ընդամենը մի քանի դարում գիտությունը աշխարհակենտրոնությունից աստիճանաբար անցել է Տիեզերքի ժամանակակից ըմբռնման: Այնուամենայնիվ, սա չի պատասխանում, թե ինչու ենք մենք այսօր սահմանափակում Տիեզերքը: Ի վերջո, մինչ այժմ մենք խոսում էինք միայն տարածության մասշտաբի մասին, այլ ոչ թե դրա բնույթի մասին։

Առաջին մարդը, ով որոշեց ապացուցել Տիեզերքի անսահմանությունը, Իսահակ Նյուտոնն էր: Բացահայտելով համընդհանուր ձգողության օրենքը՝ նա կարծում էր, որ եթե տիեզերքը վերջավոր լիներ, նրա բոլոր մարմինները վաղ թե ուշ կմիավորվեին մեկ ամբողջության մեջ։ Նրանից առաջ, եթե որևէ մեկն արտահայտում էր Տիեզերքի անսահմանության գաղափարը, դա բացառապես փիլիսոփայական երակով էր: Առանց որևէ գիտական ​​հիմքի։ Դրա օրինակն է Ջորդանո Բրունոն։ Ի դեպ, նա, ինչպես Կանտը, շատ դարերով առաջ էր գիտությունից։ Նա առաջինն էր, ով հայտարարեց, որ աստղերը հեռավոր արևներ են, և մոլորակները նույնպես պտտվում են դրանց շուրջ։

Թվում է, թե անսահմանության փաստը միանգամայն արդարացված է և ակնհայտ, բայց 20-րդ դարի գիտության շրջադարձային պահերը սասանեցին այս «ճշմարտությունը»:

Ստացիոնար տիեզերք

Տիեզերքի ժամանակակից մոդելի մշակմանն ուղղված առաջին նշանակալից քայլն արեց Ալբերտ Էյնշտեյնը: Հայտնի ֆիզիկոսը անշարժ տիեզերքի իր մոդելը ներկայացրել է 1917 թվականին։ Այս մոդելը հիմնված էր հարաբերականության ընդհանուր տեսության վրա, որը նա մշակել էր մեկ տարի առաջ։ Նրա մոդելի համաձայն՝ Տիեզերքը ժամանակի մեջ անսահման է և տարածության մեջ՝ վերջ։ Սակայն, ինչպես նշվեց ավելի վաղ, ըստ Նյուտոնի, վերջավոր չափով Տիեզերքը պետք է փլուզվի: Դրա համար Էյնշտեյնը ներմուծեց տիեզերական հաստատուն, որը փոխհատուցում էր հեռավոր օբյեկտների գրավիտացիոն ձգողականությունը:

Որքան էլ պարադոքսալ հնչի, Էյնշտեյնը չի սահմանափակել Տիեզերքի բուն վերջավորությունը: Նրա կարծիքով՝ Տիեզերքը հիպերսֆերայի փակ պատյան է։ Անալոգիան սովորական եռաչափ գնդիկի մակերեսն է, օրինակ՝ գլոբուս կամ Երկիր։ Ինչքան էլ ճանապարհորդը ճանապարհորդի Երկրի վրայով, նա երբեք չի հասնի դրա եզրին: Սակայն դա չի նշանակում, որ Երկիրն անսահման է։ Ճամփորդը պարզապես կվերադառնա այն վայրը, որտեղից սկսել է իր ճանապարհորդությունը։

Հիպերսֆերայի մակերեսին

Նույն կերպ, տիեզերական թափառականը, որը անցնում է Էյնշտեյնի տիեզերքը աստղանավով, կարող է վերադառնալ Երկիր: Միայն թե այս անգամ թափառականը կշարժվի ոչ թե գնդի երկչափ մակերեսով, այլ հիպերսֆերայի եռաչափ մակերեսով։ Սա նշանակում է, որ Տիեզերքն ունի վերջավոր ծավալ, հետևաբար՝ վերջավոր թվով աստղեր և զանգված: Այնուամենայնիվ, Տիեզերքը չունի ոչ սահմաններ, ոչ էլ կենտրոն:

Այս եզրակացություններին Էյնշտեյնը հանգեց՝ իր հայտնի տեսության մեջ կապելով տարածությունը, ժամանակը և ձգողականությունը։ Նրանից առաջ այս հասկացությունները համարվում էին առանձին, այդ իսկ պատճառով Տիեզերքի տարածությունը զուտ էվկլիդեսյան էր։ Էյնշտեյնն ապացուցեց, որ գրավիտացիան ինքնին տարածություն-ժամանակի կորություն է։ Սա արմատապես փոխեց վաղ պատկերացումները Տիեզերքի բնույթի մասին՝ հիմնված դասական Նյուտոնյան մեխանիկայի և Էվկլիդեսի երկրաչափության վրա։

Ընդարձակվող տիեզերք

Անգամ «նոր Տիեզերքի» հայտնաբերողն ինքը խորթ չէր մոլորություններին։ Չնայած Էյնշտեյնը սահմանափակեց Տիեզերքը տարածության մեջ, նա շարունակում էր այն համարել ստատիկ: Նրա մոդելի համաձայն՝ Տիեզերքը եղել և մնում է հավերժ, և նրա չափերը միշտ մնում են նույնը։ 1922 թվականին խորհրդային ֆիզիկոս Ալեքսանդր Ֆրիդմանը զգալիորեն ընդլայնեց այս մոդելը։ Նրա հաշվարկներով Տիեզերքն ընդհանրապես ստատիկ չէ։ Ժամանակի ընթացքում այն ​​կարող է ընդլայնվել կամ կրճատվել: Հատկանշական է, որ Ֆրիդմանը նման մոդելի է եկել հարաբերականության նույն տեսության հիման վրա։ Նրան հաջողվել է ավելի ճիշտ կիրառել այս տեսությունը՝ շրջանցելով տիեզերական հաստատունը։

Ալբերտ Էյնշտեյնը անմիջապես չընդունեց այս «փոփոխումը»։ Այս նոր մոդելը օգնեց նախկինում հիշատակված Հաբլի հայտնագործությանը։ Գալակտիկաների անկումը անվիճելիորեն ապացուցեց Տիեզերքի ընդարձակման փաստը։ Այսպիսով, Էյնշտեյնը ստիպված էր ընդունել իր սխալը: Այժմ Տիեզերքն ուներ որոշակի տարիք, որը խստորեն կախված է Հաբլի հաստատունից, որը բնութագրում է դրա ընդլայնման արագությունը:

Տիեզերագիտության հետագա զարգացումը

Երբ գիտնականները փորձում էին լուծել այս հարցը, հայտնաբերվեցին Տիեզերքի շատ այլ կարևոր բաղադրիչներ և մշակվեցին դրա տարբեր մոդելներ: Այսպիսով, 1948 թվականին Ջորջ Գամովը ներկայացրեց «տաք տիեզերքի» վարկածը, որը հետագայում վերածվեց մեծ պայթյունի տեսության: 1965 թվականին կատարված հայտնագործությունը հաստատեց նրա կասկածները։ Այժմ աստղագետները կարող էին դիտարկել լույսը, որը եկավ այն պահից, երբ Տիեզերքը դարձավ թափանցիկ:

Մութ նյութը, որը կանխատեսել էր 1932 թվականին Ֆրից Ցվիկին, հաստատվել է 1975 թվականին։ Մութ մատերիան իրականում բացատրում է գալակտիկաների, գալակտիկաների կլաստերների և ամբողջ Տիեզերական կառուցվածքի գոյությունը: Այսպես գիտնականները իմացան, որ Տիեզերքի զանգվածի մեծ մասն ամբողջովին անտեսանելի է:

Ի վերջո, 1998 թվականին, մինչև հեռավորության ուսումնասիրության ժամանակ պարզվեց, որ Տիեզերքը ընդլայնվում է արագացող արագությամբ: Գիտության այս վերջին շրջադարձը ծնեց տիեզերքի բնության մեր ժամանակակից ըմբռնումը: Տիեզերական գործակիցը, որը ներկայացրեց Էյնշտեյնը և հերքեց Ֆրիդմանը, կրկին իր տեղը գտավ Տիեզերքի մոդելում։ Տիեզերական գործակցի (տիեզերական հաստատունի) առկայությունը բացատրում է նրա արագացված ընդլայնումը։ Տիեզերական հաստատունի առկայությունը բացատրելու համար ներկայացվեց Տիեզերքի զանգվածի մեծ մասը պարունակող հիպոթետիկ դաշտի գաղափարը:

Դիտելի Տիեզերքի չափի ժամանակակից ըմբռնումը

Տիեզերքի ժամանակակից մոդելը կոչվում է նաև ΛCDM մոդել։ «Λ» տառը նշանակում է տիեզերական հաստատունի առկայություն, որը բացատրում է Տիեզերքի արագացված ընդլայնումը։ «CDM» նշանակում է, որ Տիեզերքը լցված է սառը մութ նյութով։ Վերջին ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ Հաբլի հաստատունը կազմում է մոտ 71 (կմ/վ)/Mpc, ինչը համապատասխանում է Տիեզերքի 13,75 միլիարդ տարվա տարիքին: Իմանալով Տիեզերքի տարիքը՝ մենք կարող ենք գնահատել նրա դիտելի շրջանի չափը:

Համաձայն հարաբերականության տեսության՝ որևէ առարկայի մասին տեղեկատվությունը չի կարող դիտորդին հասնել լույսի արագությունից (299,792,458 մ/վ) ավելի մեծ արագությամբ։ Պարզվում է, որ դիտորդը տեսնում է ոչ միայն առարկան, այլ նրա անցյալը: Ինչքան առարկան հեռու է նրանից, այնքան ավելի հեռավոր անցյալ է նա նայում։ Օրինակ, Լուսնին նայելով, մենք տեսնում ենք այնպես, ինչպես այն եղել է մի փոքր ավելի, քան մեկ վայրկյան առաջ, Արեգակը` ավելի քան ութ րոպե առաջ, մոտակա աստղերը` տարիներ, գալակտիկաները` միլիոնավոր տարիներ առաջ և այլն: Էյնշտեյնի անշարժ մոդելում Տիեզերքը տարիքային սահմանափակում չունի, ինչը նշանակում է, որ նրա դիտելի տարածքը նույնպես ոչնչով սահմանափակված չէ: Դիտորդը, որը զինված է ավելի ու ավելի բարդ աստղագիտական ​​գործիքներով, կդիտարկի գնալով ավելի հեռու և հնագույն առարկաներ:

Մենք այլ պատկեր ունենք Տիեզերքի ժամանակակից մոդելի հետ կապված։ Ըստ դրա՝ Տիեզերքն ունի տարիք, հետեւաբար՝ դիտարկման սահման։ Այսինքն՝ Տիեզերքի ծնունդից ի վեր ոչ մի ֆոտոն չէր կարող անցնել 13,75 միլիարդ լուսատարուց ավելի մեծ տարածություն։ Ստացվում է, որ կարելի է ասել, որ դիտարկելի Տիեզերքը դիտորդից սահմանափակված է 13,75 միլիարդ լուսային տարի շառավղով գնդաձև շրջանով։ Այնուամենայնիվ, սա այնքան էլ ճիշտ չէ: Պետք չէ մոռանալ Տիեզերքի տարածության ընդլայնման մասին։ Մինչ ֆոտոնը կհասնի դիտորդին, այն արձակած օբյեկտը մեզնից արդեն 45,7 միլիարդ լուսային տարի հեռավորության վրա կլինի: տարիներ։ Այս չափը մասնիկների հորիզոնն է, այն դիտելի Տիեզերքի սահմանն է։

Հորիզոնի վրայով

Այսպիսով, դիտելի Տիեզերքի չափը բաժանված է երկու տեսակի. Տեսանելի չափը, որը նաև կոչվում է Հաբլի շառավիղ (13,75 միլիարդ լուսային տարի): Իսկ իրական չափը, որը կոչվում է մասնիկների հորիզոն (45,7 միլիարդ լուսային տարի): Կարևորն այն է, որ այս երկու հորիզոններն էլ բնավ չեն բնութագրում Տիեզերքի իրական չափերը։ Նախ, դրանք կախված են տիեզերքում դիտորդի դիրքից: Երկրորդ՝ դրանք ժամանակի ընթացքում փոխվում են։ ΛCDM մոդելի դեպքում մասնիկների հորիզոնը ընդլայնվում է ավելի մեծ արագությամբ, քան Հաբլի հորիզոնը։ Ժամանակակից գիտությունը չի պատասխանում այն ​​հարցին, թե արդյոք այս միտումը կփոխվի ապագայում։ Բայց եթե ենթադրենք, որ Տիեզերքը շարունակում է ընդլայնվել արագացումով, ապա բոլոր այն առարկաները, որոնք մենք հիմա տեսնում ենք, վաղ թե ուշ կվերանան մեր «տեսադաշտից»:

Ներկայումս աստղագետների կողմից նկատված ամենահեռավոր լույսը տիեզերական միկրոալիքային ֆոնային ճառագայթումն է: Նայելով դրան՝ գիտնականները Տիեզերքը տեսնում են այնպիսին, ինչպիսին այն եղել է Մեծ պայթյունից 380 հազար տարի անց: Այս պահին Տիեզերքը այնքան սառեց, որ կարողացավ ազատ ֆոտոններ արձակել, որոնք այսօր հայտնաբերվում են ռադիոաստղադիտակների օգնությամբ։ Այդ ժամանակ Տիեզերքում աստղեր կամ գալակտիկաներ չկային, այլ միայն ջրածնի, հելիումի և աննշան քանակությամբ այլ տարրերի շարունակական ամպ: Այս ամպում նկատված անհամասեռություններից հետո գալակտիկաների կուտակումներ կձևավորվեն: Պարզվում է, որ հենց այն առարկաները, որոնք կձևավորվեն տիեզերական միկրոալիքային ֆոնային ճառագայթման անհամասեռություններից, գտնվում են մասնիկների հորիզոնին ամենամոտ:

Իրական սահմաններ

Արդյոք Տիեզերքն ունի ճշմարիտ, աննկատելի սահմաններ, դեռևս կեղծ գիտական ​​ենթադրությունների առարկա է: Այսպես թե այնպես, բոլորը համաձայն են Տիեզերքի անսահմանության մասին, բայց այս անսահմանությունը մեկնաբանում են բոլորովին այլ կերպ։ Ոմանք Տիեզերքը համարում են բազմաչափ, որտեղ մեր «տեղական» եռաչափ Տիեզերքը նրա շերտերից միայն մեկն է: Մյուսներն ասում են, որ Տիեզերքը ֆրակտալ է, ինչը նշանակում է, որ մեր տեղական Տիեզերքը կարող է լինել մեկ ուրիշի մասնիկ: Չպետք է մոռանալ Բազմաթիվ տիեզերքի տարբեր մոդելների մասին՝ իր փակ, բաց, զուգահեռ Տիեզերքներով և որդնածորերով: Եվ կան շատ ու շատ տարբեր վարկածներ, որոնց թիվը սահմանափակվում է միայն մարդկային երեւակայությամբ։

Բայց եթե մենք միացնենք սառը ռեալիզմը կամ պարզապես հետ կանգնենք այս բոլոր վարկածներից, ապա կարող ենք ենթադրել, որ մեր Տիեզերքը բոլոր աստղերի և գալակտիկաների անսահման միատարր կոնտեյներ է: Ավելին, ցանկացած շատ հեռավոր կետում, լինի դա մեզանից միլիարդավոր գիգապարսեկ, բոլոր պայմանները կլինեն նույնը: Այս պահին մասնիկների հորիզոնը և Հաբլի գունդը լրիվ նույնը կլինեն՝ իրենց եզրին նույն ռելիկտային ճառագայթմամբ: Շուրջը նույն աստղերն ու գալակտիկաները կլինեն: Հետաքրքիր է, որ դա չի հակասում Տիեզերքի ընդարձակմանը: Ի վերջո, ոչ միայն Տիեզերքն է ընդլայնվում, այլ հենց նրա տարածությունը: Այն փաստը, որ Մեծ պայթյունի պահին Տիեզերքը առաջացել է մեկ կետից միայն նշանակում է, որ անսահման փոքր (գործնականում զրոյական) չափերը, որոնք այն ժամանակ էին, այժմ վերածվել են աներևակայելի մեծերի: Հետագայում մենք կօգտագործենք հենց այս վարկածը, որպեսզի հստակ հասկանանք դիտելի Տիեզերքի մասշտաբները:

Տեսողական ներկայացում

Տարբեր աղբյուրներ տրամադրում են բոլոր տեսակի տեսողական մոդելներ, որոնք թույլ են տալիս մարդկանց հասկանալ Տիեզերքի մասշտաբները: Այնուամենայնիվ, մեզ համար բավարար չէ հասկանալու, թե որքան մեծ է տիեզերքը։ Կարևոր է պատկերացնել, թե ինչպես են իրականում դրսևորվում այնպիսի հասկացություններ, ինչպիսիք են Հաբլի հորիզոնը և մասնիկների հորիզոնը: Դա անելու համար եկեք պատկերացնենք մեր մոդելը քայլ առ քայլ։

Եկեք մոռանանք, որ ժամանակակից գիտությունը չգիտի Տիեզերքի «օտար» տարածաշրջանի մասին։ Հրաժարվելով բազմատեսակներից, ֆրակտալ տիեզերքից և նրա մյուս «տարբերակներից», եկեք պատկերացնենք, որ այն պարզապես անսահման է: Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, դա չի հակասում իր տարածքի ընդլայնմանը: Իհարկե, եկեք հաշվի առնենք, որ նրա Հաբլի գունդը և մասնիկների գունդը համապատասխանաբար 13,75 և 45,7 միլիարդ լուսային տարի են։

Տիեզերքի մասշտաբը

Սեղմե՛ք ՍԿՍԵԼ կոճակը և բացահայտե՛ք նոր, անհայտ աշխարհ:
Նախ, եկեք փորձենք հասկանալ, թե որքան մեծ է Ունիվերսալ սանդղակը: Եթե ​​դուք ճանապարհորդել եք մեր մոլորակի շուրջը, ապա կարող եք լավ պատկերացնել, թե որքան մեծ է Երկիրը մեզ համար։ Հիմա պատկերացրեք մեր մոլորակը որպես հնդկաձավարի հատիկ, որը շարժվում է ֆուտբոլի կես դաշտի չափ ձմերուկ-Արևի շուրջ: Այս դեպքում Նեպտունի ուղեծիրը կհամապատասխանի փոքր քաղաքի չափին, տարածքը կհամապատասխանի Լուսնին, իսկ Արեգակի ազդեցության սահմանի տարածքը կհամապատասխանի Մարսին։ Պարզվում է, որ մեր Արեգակնային համակարգը նույնքան մեծ է, քան Երկիրը, որքան Մարսն ավելի մեծ է, քան հնդկացորենը: Բայց սա դեռ սկիզբն է։

Հիմա եկեք պատկերացնենք, որ այս հնդկաձավարը կլինի մեր համակարգը, որի չափը մոտավորապես հավասար է մեկ պարսեկի։ Այնուհետև Ծիր Կաթինը կլինի երկու ֆուտբոլային մարզադաշտի չափ։ Սակայն դա մեզ չի բավականացնի։ Ծիր Կաթինը նույնպես պետք է հասցվի սանտիմետրի: Այն ինչ-որ չափով նման է սուրճի փրփուրին, որը փաթաթված է հորձանուտի մեջ՝ սուրճի պես սև միջգալակտիկական տարածության մեջտեղում: Դրանից քսան սանտիմետր հեռավորության վրա կա նույն պարուրաձև «փշուրը»՝ Անդրոմեդայի միգամածությունը: Նրանց շուրջը կլինի մեր Տեղական Կլաստերի փոքր գալակտիկաների պարս: Մեր Տիեզերքի ակնհայտ չափը կլինի 9,2 կիլոմետր: Մենք հասկացել ենք Ունիվերսալ չափերը:

Համընդհանուր փուչիկի ներսում

Սակայն մեզ համար բավարար չէ բուն մասշտաբը հասկանալը։ Կարևոր է գիտակցել Տիեզերքը դինամիկայի մեջ: Եկեք պատկերացնենք մեզ որպես հսկաներ, որոնց համար Ծիր Կաթինը ունի սանտիմետր տրամագիծ։ Ինչպես հենց հիմա նշվեց, մենք կհայտնվենք 4,57 շառավղով և 9,24 կիլոմետր տրամագծով գնդակի մեջ: Եկեք պատկերացնենք, որ մենք կարող ենք լողալ այս գնդակի ներսում, ճանապարհորդել՝ մեկ վայրկյանում ծածկելով ամբողջ մեգապարսեկները: Ի՞նչ կտեսնենք, եթե մեր Տիեզերքն անսահման լինի:

Իհարկե, մեր առջև կհայտնվեն բոլոր տեսակի անթիվ գալակտիկաներ։ Էլիպսաձև, պարուրաձև, անկանոն: Որոշ տարածքներ լցված կլինեն դրանցով, մյուսները դատարկ կլինեն: Հիմնական առանձնահատկությունն այն կլինի, որ տեսողականորեն նրանք բոլորն անշարժ կլինեն, իսկ մենք՝ անշարժ։ Բայց հենց որ մենք քայլ անենք, գալակտիկաներն իրենք կսկսեն շարժվել։ Օրինակ, եթե մենք կարողանանք սանտիմետր երկարությամբ Ծիր Կաթինում նկատել մանրադիտակային Արեգակնային համակարգը, մենք կկարողանանք դիտարկել դրա զարգացումը։ Շարժվելով մեր գալակտիկայից 600 մետր հեռավորության վրա՝ մենք ձևավորման պահին կտեսնենք նախաստղ Արեգակը և նախամոլորակային սկավառակը։ Մոտենալով դրան՝ կտեսնենք, թե ինչպես է հայտնվում Երկիրը, առաջանում կյանքն ու հայտնվում մարդը։ Նույն կերպ մենք կտեսնենք, թե ինչպես են գալակտիկաները փոխվում և շարժվում, երբ հեռանում ենք կամ մոտենում ենք նրանց:

Հետևաբար, որքան հեռավոր գալակտիկաներին նայենք, այնքան դրանք մեզ համար ավելի հին կլինեն: Այսպիսով, ամենահեռավոր գալակտիկաները կգտնվեն մեզանից ավելի քան 1300 մետր հեռավորության վրա, իսկ 1380 մետր շրջադարձին մենք արդեն կտեսնենք ռելիկտային ճառագայթում: Ճիշտ է, այս հեռավորությունը մեզ համար երեւակայական կլինի։ Այնուամենայնիվ, երբ մենք մոտենում ենք տիեզերական միկրոալիքային ֆոնային ճառագայթմանը, մենք կտեսնենք հետաքրքիր պատկեր: Բնականաբար, մենք կդիտարկենք, թե ինչպես են գալակտիկաները ձևավորվելու և զարգանալու ջրածնի սկզբնական ամպից: Երբ հասնենք այս ձևավորված գալակտիկաներից մեկին, կհասկանանք, որ մենք անցել ենք ոչ թե 1,375 կիլոմետր, այլ բոլոր 4,57-ը։

Մեծացում

Արդյունքում մենք էլ ավելի մեծանալու ենք չափերով։ Այժմ մենք կարող ենք բռունցքի մեջ տեղադրել ամբողջ դատարկություններ և պատեր: Այսպիսով, մենք կհայտնվենք բավականին փոքր փուչիկի մեջ, որից անհնար է դուրս գալ։ Պղպջակի եզրին գտնվող առարկաների հեռավորությունը ոչ միայն կմեծանա, երբ դրանք մոտենան, այլև եզրն ինքը անորոշ ժամանակով կշարժվի: Սա է դիտելի Տիեզերքի չափի ողջ կետը:

Անկախ նրանից, թե որքան մեծ է Տիեզերքը, դիտորդի համար այն միշտ կմնա սահմանափակ փուչիկ: Դիտորդը միշտ կլինի այս պղպջակի կենտրոնում, իրականում նա է դրա կենտրոնը: Փորձելով հասնել պղպջակի եզրին գտնվող ցանկացած օբյեկտի, դիտորդը կտեղափոխի դրա կենտրոնը: Երբ դուք մոտենում եք օբյեկտին, այս առարկան ավելի ու ավելի կշարժվի պղպջակի եզրից և միևնույն ժամանակ կփոխվի: Օրինակ՝ ջրածնի անձև ամպից այն կվերածվի լիարժեք գալակտիկայի կամ, ավելին, գալակտիկական կլաստերի։ Բացի այդ, դեպի այս օբյեկտ տանող ուղին կավելանա, երբ մոտենաք դրան, քանի որ շրջապատող տարածությունն ինքնին կփոխվի: Հասնելով այս օբյեկտին՝ մենք միայն այն կտեղափոխենք պղպջակի եզրից դեպի կենտրոն։ Տիեզերքի եզրին ռելիկտային ճառագայթումը դեռ կթողնի:

Եթե ​​ենթադրենք, որ Տիեզերքը կշարունակի ընդլայնվել արագացված տեմպերով, ապա լինելով պղպջակի կենտրոնում և ժամանակն առաջ տանելով միլիարդներով, տրիլիոններով և նույնիսկ ավելի բարձր կարգերով, մենք կնկատենք ավելի հետաքրքիր պատկեր։ Թեև մեր պղպջակը նույնպես մեծանալու է, նրա փոփոխվող բաղադրիչներն էլ ավելի արագ կհեռանան մեզանից՝ թողնելով այս պղպջակի եզրը, մինչև Տիեզերքի յուրաքանչյուր մասնիկ առանձին թափառի իր միայնակ պղպջակի մեջ՝ առանց այլ մասնիկների հետ փոխազդելու հնարավորության:

Այսպիսով, ժամանակակից գիտությունը տեղեկություն չունի Տիեզերքի իրական չափերի և սահմանների մասին: Բայց մենք հաստատ գիտենք, որ դիտելի Տիեզերքն ունի տեսանելի և իրական սահման, որը կոչվում է համապատասխանաբար Հաբլի շառավիղ (13,75 միլիարդ լուսային տարի) և մասնիկների շառավիղ (45,7 միլիարդ լուսային տարի): Այս սահմանները լիովին կախված են տիեզերքում դիտորդի դիրքից և ժամանակի ընթացքում ընդլայնվում են: Եթե ​​Հաբլի շառավիղը ընդլայնվում է խիստ լույսի արագությամբ, ապա մասնիկների հորիզոնի ընդլայնումն արագանում է։ Հարցը, թե արդյոք դրա արագացումը մասնիկների հորիզոնում կշարունակվի հետագա, և արդյոք այն կփոխարինվի սեղմումով, մնում է բաց:

Դիտորդին շրջապատող, որից այն կողմ առարկաները դիտորդից հեռանում են լույսի արագությունից ավելի մեծ արագությամբ։

Տիեզերքի ընդարձակման փոփոխություններ

Հեռավորությունը $c/H\_0$հայտնի է որպես Հաբլի երկարություն։ Ստանդարտ տիեզերական մոդելում այն ​​հավասար է 13,8 միլիարդ լուսային տարվա: Ենթադրվում է, որ այս արժեքը մի փոքր ավելի մեծ է, քան Տիեզերքի տարիքը՝ բազմապատկած լույսի արագությամբ: Այս արժեքը վերցվել է, քանի որ $1/H\_0$ցույց է տալիս մեզ Տիեզերքի տարիքը էքստրապոլացիայի մեջ՝ հաշվի առնելով այն փաստը, որ Մեծ պայթյունից ի վեր յուրաքանչյուր գալակտիկայի շարժման արագության նվազումը մշտական ​​է եղել։ Ներկայումս ընդունված է, որ գրավիտացիայի ազդեցության տակ գալակտիկաների ռեցեսիայի արագության սկզբնական նվազմանը հակադրվում է մութ էներգիայի արագացնող ազդեցությունը, հետևաբար. $1/H\_0$-Սա ընդամենը իրական տարիքի մոտավորացում է։

Հաբլի սահմանաչափը

Արագորեն ընդլայնվող Տիեզերքում Հաբլի գունդն ավելի դանդաղ է ընդլայնվում, քան Տիեզերքը: Սա նշանակում է, որ առարկաները վաղ թե ուշ դուրս են գալիս Հաբլի ոլորտից, և դրանցից եկող լույսն այլևս չի կարող հասնել դիտորդին: Բայց միևնույն ժամանակ, օբյեկտի և դիտորդի միջև մեծ հեռավորության պատճառով, դիտորդը որոշ ժամանակ կշարունակի տեսնել առարկան՝ չհեռանալով ոլորտից։

տես նաեւ

Գրեք ակնարկ «Habble Volume» հոդվածի մասին

Նշումներ

Հղումներ

Հատված, որը նկարագրում է Հաբլի ծավալը

Ետևում՝ երեքով չորսով, նեղ, ցեխոտ ու մաշված անտառային ճանապարհով եկան հուսարները, հետո կազակները, ոմանք բուրկայով, ոմանք ֆրանսիական վերարկուով, ոմանք՝ վերմակը գցած գլխին։ Ձիերը՝ և՛ կարմիր, և՛ ծովածոց, բոլորը սև էին թվում նրանցից հոսող անձրևից։ Ձիերի վիզը թաց մաներից տարօրինակ բարակ թվաց։ Ձիերից գոլորշի բարձրացավ։ Եվ շորերը, և թամբերը, և սանձերը, ամեն ինչ թաց էր, ցեխոտ ու թրջված, ինչպես հողն ու թափված տերևները, որոնցով շարված էր ճանապարհը։ Մարդիկ նստած էին կռացած՝ ջանալով չշարժվել, որպեսզի տաքացնեն իրենց մարմնի վրա թափված ջուրը և ներս չթողնեն նոր սառը ջուրը, որը հոսում էր նստատեղերի, ծնկների և պարանոցների տակից։ Փռված կազակների մեջտեղում երկու վագոն ֆրանսիական ձիերի վրա և կազակական թամբեր կցված թամբերը դղրդում էին կոճղերի ու ճյուղերի վրա և դղրդում էին ճանապարհի ջրով լցված գոգավորների երկայնքով։
Դենիսովի ձին, խուսափելով ճանապարհի վրա գտնվող ջրափոսից, մոտեցավ կողքին և ծունկը հրեց ծառին։
«Էհ, ինչո՞ւ», բարկացած բղավեց և, մերկացնելով ատամները, մտրակով երեք անգամ հարվածեց ձիուն, ցեխով շաղ տալով իրեն և իր ընկերներին առավոտից ինչ-որ բան է կերել), և գլխավորն այն է, որ Դոլոխովից դեռ լուր չկա, և լեզուն վերցնելու ուղարկվածը չի վերադարձել։
«Հազիվ թե նման առիթ լինի տրանսպորտի վրա հարձակվելու համար։ Ինքնուրույն հարձակվելը չափազանց ռիսկային է, և եթե դա հետաձգես մեկ այլ օր, խոշոր պարտիզաններից մեկը կխլի քո քթի տակից ավարը», - մտածեց Դենիսովը, անընդհատ առաջ նայելով ՝ մտածելով Դոլոխովից սպասված սուրհանդակին տեսնելու մասին:
Հասնելով բացատ, որի երկայնքով կարելի էր տեսնել աջից հեռու, Դենիսովը կանգ առավ։
«Ինչ-որ մեկը գալիս է», - ասաց նա:
Եսավլը նայեց Դենիսովի նշած ուղղությամբ։
- Երկու հոգի են գալիս՝ սպա ու կազակ։ «Դա պարզապես չպետք է լինի փոխգնդապետը», - ասաց Էսաուլը, որը սիրում էր կազակներին անծանոթ բառեր օգտագործել:
Սարից իջնողներն անհետացել են տեսադաշտից ու մի քանի րոպե անց նորից հայտնվել։ Առջևում, հոգնած վազքով, մտրակը քշելով, հեծավ մի սպա՝ փշրված, ամբողջովին թաց և տաբատը ծնկներից վեր բարձրացած: Նրա ետևում, պարանոցներով կանգնած, մի կազակ վազվզում էր։ Այս սպան, շատ երիտասարդ տղա, լայն, կոպիտ դեմքով և արագ, զվարթ աչքերով, վազքով մոտեցավ Դենիսովին և մի թաց ծրար տվեց նրան։
— Գեներալից,— ասաց սպան,— կներեք, որ լրիվ չորացել եմ...
Դենիսովը, խոժոռվելով, վերցրեց ծրարը և սկսեց բացել։
«Նրանք ասացին այն ամենը, ինչ վտանգավոր էր, վտանգավոր», - ասաց սպան՝ դառնալով դեպի Էսաուլը, մինչդեռ Դենիսովը կարդում էր իրեն տրված ծրարը։ «Սակայն ես և Կոմարովը,- ցույց տվեց նա կազակին,- պատրաստ էինք»: Մենք երկու պիստո ունենք... Սա ի՞նչ է։ - հարցրեց նա՝ տեսնելով ֆրանսիացի թմբկահարին, - բանտարկյալի՞: Նախկինում եղե՞լ եք մարտի: Կարո՞ղ եմ խոսել նրա հետ:
- Ռոստով! Պետրոս! - այս պահին բղավեց Դենիսովը՝ վազելով իրեն հանձնված ծրարի միջով։ - Ինչո՞ւ չասացիր, թե ով ես: - Իսկ Դենիսովը ժպտալով շրջվեց ու ձեռքը մեկնեց սպային։
Այս սպան Պետյա Ռոստովն էր։
Ողջ ճանապարհին Պետյան պատրաստվում էր, թե ինչպես կպահի Դենիսովի հետ, ինչպես պետք է մեծ մարդն ու սպային՝ առանց նախորդ ծանոթության ակնարկելու։ Բայց հենց որ Դենիսովը ժպտաց նրան, Պետյան անմիջապես շողաց, ուրախությունից կարմրեց և, մոռանալով պատրաստված ձևականությունը, սկսեց խոսել այն մասին, թե ինչպես է նա մեքենայով անցել ֆրանսիացիների կողքով, և որքան ուրախ է, որ իրեն նման հանձնարարություն են տվել, և որ. նա արդեն կռվում էր Վյազմայի մոտ, և այդ մեկ հուսարն առանձնացավ այնտեղ։