Пределы наблюдений
Поскольку возраст Вселенной должен соответствовать возрасту самых старых вещей в ней, существует ряд наблюдений, которые устанавливают нижний предел возраста Вселенной; они включают температуру самых холодных белых карликов , которые постепенно охлаждаются , как они стареют, и тусклую точку поворота в главной последовательности звезд в кластерах ( с меньшими массами звезды проводят большее количество времени на главной последовательности, поэтому для звезд с наименьшей массой, которые эволюционировали вдали от главной последовательности, установлен минимальный возраст).
Квантовая реальность
Квантовая теория предлагает нам увидеть мир как гигантскую кошачью колыбель отношений, где объекты существуют только в терминах их взаимодействия друг с другом. Ровелли считает, что теория Гейзенберга – это теория о том, как вещи «влияют» друг на друга. Она составляет основу всех современных технологий – от компьютеров до ядерной энергетики, лазеров, транзисторов и МРТ-сканеров.
В своих измышлениях итальянский физик применяет квантовую теорию к различным философиям. Люди существуют благодаря их непрерывному взаимодействию друг с другом; то же самое происходит с атомами и электронами.
Итак, возьмем электрон, который испускается в точке А и обнаруживается в точке В. Можно было бы предположить, что электрон следует по траектории (как автомобиль из точки А в точку В), однако чтобы объяснить экспериментальные наблюдения, Гейзенберг отверг понятие траектории электрона. А полученная в результате квантовая теория имеет дело с вероятностями и позволяет рассчитать вероятность нахождения электрона в точке B.
При этом, мы ничего не знаем о пути, по которому движется электрон. В своей самой строгой форме квантовая теория и вовсе отрицает какую-либо реальность электрона до тех пор, пока он не будет обнаружен (что приводит некоторых к утверждению, что сознательный наблюдатель каким-то образом создает реальность).
Первые предположения
Сейчас стало известно об удивительных по точности познаниях древних цивилизаций в устройстве космоса. Вавилонские, египетские, а следом за ними древнегреческие философы и математики пытались ответить на вопросы, связанные с моментом рождения и началом эволюции Вселенной. Индуисты шли своим путем, определив еще во II веке до нашей эры возраст галактики в 1 972 949 091 год, оказавшись ближе всех своих современников к настоящему числу.
Космическая шкала времени
Средневековье отбросило поиски астрономов назад, по сравнению с началом христианской эры. Запреты на проведение астрономических исследований и сожжение на костре за научные доказательства устройства мира, отличные от церковных догм, не только стали тормозом на пути прогресса, но и заставили забыть об уникальных достижениях прежних культур. Опираясь на события, описанные в Библии, теолог из протестантской Англии по имени Джон Лайтфут, сообщил европейскому сообществу, что мир был сотворен всего за 3 929 лет до рождения Христа. Но даже такие выдающиеся ученые, как И. Ньютон и И. Кепплер, недалеко ушли от выводов церковных деятелей, прибавив по 500-600 лет к предложенной ими дате сотворения мира.
Где же другие планеты земного типа? (Экзопланеты)
Увлечение возможностью существования жизни в других частях Вселенной привело к третьей теории. Предположительно, инопланетяне, если они вообще существуют, должны жить на планетах, вращающихся вокруг звезд. Из того, что мы узнали о других планетах, вращающихся вокруг Солнца, ясно, что мы одни в нашей Солнечной системе. Но как насчет планет, вращающихся вокруг других звезд?
До недавнего времени у нас не было никаких доказательств существования планет за пределами Солнечной системы. Большинство людей предполагали, что планеты должны быть, но мы просто не могли их обнаружить. Это изменилось 25 лет назад. С тех пор число известных экзопланет увеличилось почти до 4000. Движущей силой поиска экзопланет было желание показать, что планетные системы существуют везде. Не каждая планета подойдет: по-видимому, она должна быть похожей на Землю, чтобы поддерживать жизнь.
Что же обнаружило открытие этой сокровищницы экзопланет? Данные показали, что планеты, вращающиеся вокруг других звезд, и даже планетные системы, действительно распространены. Более того, в отчетах утверждается, что некоторые из экзопланет (хотя и не многие) похожи на Землю.
Но когда вы ознакомитесь с данными ближе, то увидите, что с каждой из планет возникают проблемы. Каким критериям должна отвечать планета, чтобы действительно быть похожей на Землю? Во-первых, она должна быть примерно такого же размера. Если планета слишком велика, ее сильная гравитация сохранит неправильный состав газов для поддержания жизни. Но если планета слишком мала, слабая гравитация вряд ли удержит атмосферу вообще. Поэтому только очень малый диапазон масс может претендовать на звание «земной».
Во-вторых, похожая на Землю планета должна иметь подобный состав. Земля имеет много железа и никеля в своем составе, большая часть которых находится в ее ядре. Это создает магнитное поле, которое является ключевым для защиты жизни от смертоносных частиц, испускаемых звездами, вокруг которых планета вращается, и других источников излучения в космосе. Но необходимы и другие элементы, такие как кремний (силиций). Без кремния любая планета, вероятно, была бы газовым гигантом, таким как Юпитер, или водным миром без суши.
В-третьих, планета земного типа должна вращаться в узком диапазоне, называемом «обитаемой зоной». Если экзопланета вращается вокруг своей звезды слишком близко, то жар будет выпаривать всю жидкую воду, необходимую для жизни. Но если экзопланета находится слишком далеко, вся вода на ней замерзнет, что затруднит выживание населяющих ее существ.
Но это поднимает четвертую проблему: вращение вокруг звезды правильного типа. Даже если планета вращается в пределах обитаемой зоны своей звезды, что хорошего в том, если нестабильная звезда испускает смертельное излучение? Большинство «земных» планет, которые появляются в новостях, вращаются вокруг очень тусклых красных карликов. Последние печально известны своими магнитными бурями, которые высвобождают огромное количество заряженных частиц. Любая экзопланета, вращающаяся слишком близко, будет купаться в излучении, которое в сотни, если не тысячи раз больше, чем на Земле.
Поскольку красные карлики весьма малы, обитаемая зона находится очень близко к звезде. Это создает еще одну проблему: исключает возможность защитного магнитного поля. Как? Поскольку такие планеты вращаются вокруг своих родительских звезд очень близко, то приливные силы, вероятно, замедляют вращение планеты, что предотвращает образование магнитного поля. Без магнитного поля заряженные частицы уничтожат атмосферу экзопланеты.
В-пятых, сильная приливная сила, вероятно, зафиксировала бы эти экзопланеты в синхронном вращении, причем одна сторона планеты будет постоянно обращена к звезде, а другая — в сторону. Половина планеты будет слишком горячей для жизни, в то время как другая половина будет постоянно заморожена. Только узкий диапазон территории вдоль границы мог бы поддерживать жизнь, при условии, что других проблем нет. Во всяком случае, ни одна из предполагаемых планет земного типа не похожа на Землю вообще.
Если бы вы спросили большинство ученых 30 лет назад, сколько планет земного типа они ожидали бы найти среди 4000 экзопланет, мало кто сказал бы: «Ни одной». Вместо этого большинство полагало бы, что мы найдем много планет, похожих на Землю.
Детство Нострадамуса
О детстве Нострадамуса известно мало, но он с самого юного возраста подавал большие надежды
К сожалению, точных сведений о том, когда именно родился Мишель де Нострадам, нет: по одной версии произошло это знаковое событие 14 декабря, по другим — 21 декабря 1503 года. На тот момент семья Нострадамуса жила во французском городке Сен-Реми-де-Прованс.
У Мишеля было ещё восемь братьев и сестёр. Семья не бедствовала, так как Ренье де Сен-Реми и её муж Жоме де Нострадам занимались торговлей зерном. Кроме того, отец Мишеля был нотариусом. Любопытно, но по стороне отца Нострадамус был евреем: его деда звали Гай Гассонет, но, чтобы избежать гонений, он стал католиком и изменил фамилию.
Мальчишкой Нострадамус был весьма смышлёным, и с удовольствием учился. Дед по материнской линии Жан де Сен-Реми обучал его языкам, а также познакомил с такой необычной наукой, как астрология. С самого детства Мишель знал обо всех небесных светилах и звёздах, которые были открыты на тот момент, и умел предугадывать по ним человеческие судьбы.
Возраст Белых карликов
Любому человеку, знакомому с азами астрономической науки, известно, что к состоянию белого карлика может прийти любая звезда, при наличии определенных процессов в ее внутреннем устройстве. Звезды встречают свою долгую и спокойную старость именно в таком состоянии, когда ее изначальный термоядерный реактор медленно остывает. Зная физико-химические характеристики бывшего светила, современные астрономы могут рассчитать ее изначальные температурные показатели, а также скорость охлаждения космического реактора. Сопоставив все полученные данные можно примерно вычислить возраст любой звезды, ставшей в итоге эволюции белым карликом. Самых холодных, а значит и старых белых карликов удалось обнаружить с помощью орбитального телескопа Хаббл, в исследовательских работах 2002-2007 годов. Эти бывшие светила прошли свой жизненный и эволюционный путь примерно за 12 миллиардов лет. Поскольку они являются самыми древними из всех обнаруженных, то к ним можно прибавить возраст тех звезд, из которых они произошли. Таким образом, получается примерная цифра возраста Вселенной, если к 12 миллиардам прибавить еще полтора.
Множество Белых карликов в шаровом скоплении М4, снимок Хаббла
Нострадамус, чума и оккультизм
Нострадамус лечил людей от чумы простыми, но эффективными способами
После того, как его исключили из университета, Мишель начал путешествовать по Италии и Франции: он лечил людей, которые были больны чумой. На то время самыми «прогрессивными» способами лечения этой хвори считались кровопускание, зелья из ртути и пропитывание одежд больных чесноком.
Нострадамус же лечил людей несколько иначе: к примеру, учил их соблюдать гигиену, инициировал уборку с улиц «чумных» трупов и выписывал людям «розовую таблетку». На самом деле она представляла собой подстилку из плодов шиповника, в которых много витамина С — такое снадобье немного помогало людям с лёгкой формы чумы.
Именно тогда Нострадамс стал местной знаменитостью, хотя, по сути, он просто заставлял пациентов соблюдать чистоту, прописывал им правильную диету и вынуждал дышать свежим воздухом.
Позже Нострадамус стал сотрудничать с известным учёным Скалигером и часто «выходил в свет». Однако общество отвернулось от Мишеля после того, как жена и двое детей Нострадамуса скончались, предположительно от чумы. В этот момент сам Мишель ездил в Италию, и не смог помочь собственной семье.
В какой-то момент Нострадамуса обвинили в ереси: Мишель сделал бесцеремонное замечание по поводу религиозной статуи. Понимая, что суд инквизиции вряд ли его пощадит, лекарь бежал из провинции, и несколько лет провёл в путешествиях.
Считается, что «пробуждение» дара Нострадамуса произошло в Италии, когда он назвал простого монаха будущим Папой. И в 1585 году пророчество исполнилось, а мир получил Папу Римского Сикста V.
Из-за того, что Нострадамус не смог спасти от чумы собственную жену и детей, общество от него отвернулось
Но инквизиция «не отставала» от Мишеля, и он вернулся во Францию, продолжив медицинскую практику — лечил людей от чумы. Мишель женился на Анне Понсарде, которая была богатой вдовой, и супруга родила Нострадамусу шестерых ребятишек.
В этот момент лекарь не только занимался медициной, но и написал две книги. А затем он увлёкся оккультизмом: часами медитировал, вдыхая запахи травяного отвара и «просматривая» видения, которые у него возникали. На основе этих видений Мишель и написал все свои пророчества. Первая же книга Нострадамуса, которая включала как видения Мишеля, так и прогноз на будущий год, имела оглушительный успех.
Космическая пыль подтверждает молодость Земли
Космическая пыль десятками тонн проникает из космоса в атмосферу Земли. Удивительным является то, что ее довольно сложно обнаружить в межпланетном пространстве в связи с ничтожными размерами, частички пыли подвергаются даже давлению солнечных лучей.
По приблизительным подсчетам каждую тысячу лет поверхность планеты за счет межпланетного явления увеличивается в радиусе на 3 миллиметра. Конечно, существуют такие факторы, как ветер и человеческая деятельность. Но это никоим образом не способствует исчезновению пыли, она просто перемещается с места на место. Если допустить, что возраст планеты Земля — несколько миллионов лет, то ее поверхность была бы покрыта ее огромным слоем (до десятков метров в высоту). Кроме этого в земной коре существовали бы значительные отложения никеля, содержание которого в метеорной пыли примерно 2,8%. Исходя из этих предположений, возраст Земли составляет около 6000 — 7000 лет.
Комета. Ядро этого небесного тела представляет собой подобие большого кома смерзшейся грязеобразной массы, который по мере приближения к Солнцу развеивается солнечным ветром, экспроприируясь в хвост. Это приводит к ее постепенному разрушению вплоть до исчезновения. Время полного оборота этого космического тела вокруг Солнца именуется периодом обращения. Коротким периодом считается срок до 150 лет, что по временным рамкам составляет срок жизни не более 10000 лет. По предположению ученых, все кометы вращаются вокруг Солнца и являются частью целостной системы, что говорит об их одинаковом возрасте. Следовательно, Солнечной системе, включая и планету Земля, не более 10000 лет.
Последствия Большого взрыва
Во время самого раннего устройства Вселенной был период ускоренного расширения, называемый инфляцией. Первоначально она объясняла, почему сфера Хаббла почти однородна по температуре. Однако инфляция также предсказала спектр флуктуаций температуры вокруг этого равновесия, который позднее был подтвержден несколькими космическими аппаратами.
Хотя точные детали теории все еще горячо обсуждаются, инфляция широко принимается физиками. Однако следствие этой теории состоит в том, что должны быть другие объекты во Вселенной, которые все еще ускоряются. Из-за квантовых флуктуаций пространства-времени некоторые ее части никогда не достигнут конечного состояния. Это означает, что пространство будет вечно расширяться.
Этот механизм генерирует бесконечное количество Вселенных. Комбинируя этот сценарий с теорией струн, есть вероятность, что каждая из них обладает другой компактификацией дополнительных размеров и, следовательно, имеет разные физические законы Вселенной.
Согласно учению Мультиверс, предсказанному теорией струн и инфляцией, все Вселенные живут в одном и том же физическом пространстве и могут пересекаться. Они неизбежно должны сталкиваться, оставляя следы в космическом небе. Их характер имеет широкий спектр — от холодных или горячих точек на космическом микроволновом фоне до аномальных пустот в распределение галактик.
Поскольку столкновение с другими Вселенными должно происходить в определенном направлении, ожидается, что любые вмешательства нарушают однородность.
Некоторые ученые ищут их через аномалии в космическом микроволновом фоне, послесвечении Большого Взрыва. Другие в гравитационных волнах, которые рябят в пространстве-времени по мере прохождения массивных объектов. Эти волны могут непосредственно доказывать существование инфляции, которая в конечном итоге усиливает поддержку теории Мультивселенной.
Прошлое вселенной
Любое исследование, любое наблюдение, будь то наблюдение ребенка за кошкой, физика — за тем, как расщепляется ядро атома, или астронома, следящего за невообразимо далекой галактикой,- все это наблюдения за Вселенной, вернее — за ее отдельными частями.
Каждая из этих частей является предметом изучения для естественных наук, а Вселенной как единым целым занимается космология — наука, возникшая на стыке астрономии и физики. Астрономические наблюдения позволили установить факт расширения Вселенной и точно определить ее возраст.
Двигаясь в прошлое, с помощью точных математических методов и физических теорий космологам удалось описать первоначальное состояние Вселенной и первые этапы ее существования, хотя многие процессы, происходившие в те отдаленные времена, не укладываются в рамки привычных физических законов.
Некоторые философы, ученые и религиозные деятели говорят о Большом Взрыве как о моменте «сотворения»
Вселенной, однако в наше время появляется все больше доводов в пользу того, что Вселенная никогда не возникала, а существовала вечно и будет существовать вечно,- изменяются лишь ее формы и проявления.
Сегодня главные усилия космологов-теоретиков и астрономов-наблюдателей сосредоточены на определении точных размеров Вселенной, на истории ее развития от первых мгновений после Большого Взрыва и до наших дней, на особенностях расширения Вселенной и установлении космологической шкалы расстояний.
Многое еще остается неясным и спорным, ведь почти вся информация о Вселенной, которая у нас есть сегодня, получена косвенным путем.
Поэтому такую огромную важность приобретают создание все более мощных средств наблюдения за объектами в удаленных частях мироздания и поиски подтверждений теоретических предположений ученых
Космологические параметры
Возраст Вселенной может быть определен путем измерения постоянной Хаббла сегодня и экстраполяции назад во времени с наблюдаемым значением параметров плотности (Ω). До открытия темной энергии считалось, что во Вселенной преобладает материя ( Вселенная Эйнштейна – де Ситтера , зеленая кривая)
Обратите внимание, что вселенная де Ситтера имеет бесконечный возраст, а закрытая вселенная имеет наименьший возраст.
Значение поправочного коэффициента возраста F показано как функция двух космологических параметров : текущей фракционной плотности вещества Ω m и космологической постоянной плотности Ω Λ. В наиболее подходящие значения этих параметров приведены в поле в левом верхнем углу; Вселенная, в которой преобладает материя, показана звездой в правом нижнем углу.
Проблема определения возраста Вселенной тесно связана с проблемой определения значений космологических параметров. Сегодня это в основном осуществляется в контексте модели ΛCDM , где предполагается, что Вселенная содержит нормальную (барионную) материю, холодную темную материю , излучение (включая фотоны и нейтрино ) и космологическую постоянную . Дробный вклад каждого из них в текущую плотность энергии Вселенной дается параметрами плотности Ω m , Ω r и Ω Λ. Полная модель ΛCDM описывается рядом других параметров, но для целей вычисления ее возраста эти три вместе с параметром Хаббла H{\ displaystyle H_ {0}}, являются самыми важными.
Если у кого-то есть точные измерения этих параметров, то возраст Вселенной можно определить с помощью уравнения Фридмана . Это уравнение связывает скорость изменения масштабного фактора a ( t ) с содержанием вещества во Вселенной. Изменяя это соотношение, мы можем вычислить изменение во времени на изменение масштабного фактора и, таким образом, вычислить общий возраст Вселенной, интегрировав эту формулу. Тогда возраст t задается выражением вида
- t=1HF(Ωr,Ωm,ΩΛ,…){\ displaystyle t_ {0} = {\ frac {1} {H_ {0}}} F (\ Omega _ {r}, \ Omega _ {m}, \ Omega _ {\ Lambda}, \ dots)}
куда H{\ displaystyle H_ {0}}— параметр Хаббла, а функция F зависит только от дробного вклада в энергосодержание Вселенной от различных компонентов. Первое наблюдение, которое можно сделать из этой формулы, заключается в том, что именно параметр Хаббла управляет возрастом Вселенной с поправкой, связанной с содержанием вещества и энергии. Таким образом, приблизительная оценка возраста Вселенной происходит по времени Хаббла , обратному параметру Хаббла. Со значением дляH{\ displaystyle H_ {0}} около 69 км / с / Мпк , время Хаббла оценивается как1H{\ displaystyle 1 / H_ {0}} знак равно 14,5 миллиарда лет.
Чтобы получить более точное число, необходимо вычислить поправочный коэффициент F. Обычно это нужно делать численно, и результаты для диапазона значений космологических параметров показаны на рисунке. Для значений Планка (Ом м , Ом Λ ) = (0,3086, 0,6914), показанных рамкой в верхнем левом углу рисунка, этот поправочный коэффициент составляет примерно F = 0,956. Для плоской вселенной без какой — либо космологической постоянной, показанной звездой в нижнем правом углу, Р = 23 намного меньше , и , таким образом вселенная моложе на фиксированном значении параметра Хаббла. Чтобы составить эту фигуру, Ω rподдерживается постоянным (примерно эквивалентно поддержанию постоянной температуры реликтового излучения ), а параметр плотности кривизны фиксируется значением трех других.
Помимо спутника Planck, зонд Wilkinson Microwave Anisotropy Probe ( WMAP ) сыграл важную роль в установлении точного возраста Вселенной, хотя другие измерения должны быть сложены, чтобы получить точное число. Измерения реликтового излучения очень хороши при ограничении содержания вещества Ω m и параметра кривизны Ω k
Он не так чувствителен непосредственно к Ω Λ отчасти потому, что космологическая постоянная становится важной только при малом красном смещении. Наиболее точные определения параметра Хаббла H получены по сверхновым типа Ia.
Объединение этих измерений приводит к общепринятому значению возраста Вселенной, указанному выше.
Космологическая постоянная делает Вселенную «старше» при фиксированных значениях других параметров
Это важно, так как до того, как космологическая постоянная стала общепринятой, модель Большого взрыва не могла объяснить, почему шаровые скопления в Млечном Пути оказались намного старше возраста Вселенной, рассчитанного на основе параметра Хаббла и материальной Вселенной
Введение космологической постоянной позволяет Вселенной быть старше этих скоплений, а также объясняет другие особенности, которые космологическая модель, основанная только на материи, не могла.
Космологический принцип
Это понятие означает, что независимо от места и направления наблюдателя, каждый видит одну и ту же картину Вселенной. Разумеется, это не относится к исследованиям меньшего масштаба. Такая однородность пространства вызвана равноправием всех его точек. Обнаружить это явление можно лишь в масштабах скопления галактик.
Что-то, сродни этому понятию было впервые предложено сэром Исааком Ньютоном в 1687 году. И впоследствии, в 20 веке, это же было подтверждено наблюдениями других ученых. Логично, если все возникло из одной точки Большого взрыва, а затем расширилось до Вселенной, то будет оставаться довольно однородным.
Расстояние, на котором можно наблюдать за космологическим принципом, чтобы найти это очевидное равномерное распределение материи, занимает примерно 300 миллионов световых лет от Земли.
Однако все изменилось в 1973 году. Тогда была обнаружена аномалия, нарушающая космологический принцип.
Очень большая структура
Уже в начале 20 в. стало известно, что звезды группируются в звездные скопления, которые, в свою очередь, образуют галактики. Позже были обнаружены скопления и сверхскопления галактик.
Изучая распределение звезд и звездных скоплений по небесной сфере, астрономы давно обнаружили, что оно неоднородно.
Так, почти все близкие шаровые скопления группировались в области с центром в созвездии Стрельца, а плотность «звездного населения» нашей Галактики увеличивалась в плоскости ее диска и по мере приближения к ядру.
Но в больших масштабах — порядка 1 млрд световых лет — оказалось, что Вселенная почти однородна, и новых уровней космической иерархии, открытия которых все ожидали, не существует.
Время Хаббла
Известный многим современникам телескоп, с помощью которого производилось множество важных открытий, носит имя американского астрофизика Э. Хаббла. Он является основоположником многих астрономических теорий, среди которых формула о зависимости между скоростью удаления космического объекта и изначальным расстоянием до него от Земли. Постоянную Хаббла , обратно пропорциональную времени существования галактики, удалось открыть, благодаря теории Ж. Леметра о происхождении всего огромного мира из одно атома, который расширился посредством Большого Взрыва. Ученый придавал этому термину символический характер, но он оказался настолько близким реальным космогоническим процессам, что на несколько столетий пережил своего создателя и закрепился в научной астрономии. Значительное уточнение формулы и постоянной Хаббла (Н) произошло в 1999-м году, когда астрофизики узнали о постоянном расширении галактического пространства, начавшемся 5-6 миллиардов лет назад. Избавившись от погрешности, появившейся из-за ошибочного мнения о замедлении Вселенной, астрономы вывели окончательную на данный момент цифру в 13,8 миллиардов лет.
Закон Хаббла
Научная постановка вопроса о возрасте Вселенной стала возможной лишь в начале второй четверти прошлого века. В конце 1920-х годов Эдвин Хаббл и его ассистент Милтон Хьюмасон занялись уточнением расстояний до десятков туманностей за пределами Млечного Пути, которые лишь несколькими годами ранее стали считать самостоятельными галактиками.
Эти галактики удаляются от Солнца с радиальными скоростями, которые были измерены по величине красного смещения их спектров. Хотя дистанции до большинства таких галактик удалось определить с большой погрешностью, Хаббл все же выяснил, что они примерно пропорциональны радиальным скоростям, о чем и написал в статье, опубликованной в начале 1929 года. Два года спустя Хаббл и Хьюмасон подтвердили этот вывод на основании результатов наблюдений других галактик — некоторые из них отдалены более чем на 100 млн световых лет.
Эти данные легли в основу прославленной формулы v=H0d, известной как закон Хаббла. Здесь v — радиальная скорость галактики по отношению к Земле, d — расстояние, H0 — коэффициент пропорциональности, чья размерность, как легко видеть, обратна размерности времени (раньше его называли постоянной Хаббла, что неверно, поскольку в предшествующие эпохи величина H0 была иной, чем в наше время). Сам Хаббл и еще многие астрономы долгое время отказывались от предположений о физическом смысле этого параметра. Однако Жорж Леметр еще в 1927 году показал, что общая теория относительности позволяет интерпретировать разлет галактик как свидетельство расширения Вселенной. Четырьмя годами позже он имел смелость довести этот вывод до логического конца, выдвинув гипотезу, что Вселенная возникла из практически точечного зародыша, который он, за неимением лучшего термина, назвал атомом. Этот первородный атом мог пребывать в статичном состоянии любое время вплоть до бесконечности, однако его «взрыв» породил расширяющееся пространство, заполненное материей и излучением, которое за конечное время дало начало нынешней Вселенной. Уже в своей первой статье Леметр вывел полный аналог хаббловской формулы и, располагая известными к тому времени данными о скоростях и дистанциях ряда галактик, получил примерно такое же значение коэффициента пропорциональности между дистанциями и скоростями, что и Хаббл. Однако его статья была напечатана на французском языке в малоизвестном бельгийском журнале и поначалу осталась незамеченной. Большинству астрономов она стала известна лишь в 1931 году после публикации ее английского перевода.
Эволюция Вселенной определяется начальной скоростью ее расширения, а также воздействием гравитации (в том числе темной материи) и антигравитации (темной энергии). В зависимости от соотношения между этим факторами график размера Вселенной имеет разную форму и в будущем, и в прошлом, что влияет на оценку ее возраста. Текущие наблюдения показывают, что Вселенная расширяется экспоненциально (красный график).
Строение Вселенной
Во все времена люди предпочитали считать Вселенную вечной и неизменной. Эта точка зрения господствовала вплоть до 20-х годов нашего века. В то время считалось, что она ограничена размерами нашей Галактики. Пути могут рождаться и умирать, Галактика все равно остается все той же, как неизменным остается лес, в котором поколение за поколением сменяются деревья.
Настоящий переворот в науке о Вселенной произвели в 1922 — 1924 годах работы ленинградского математика и физика А. Фридмана. Опираясь на только что созданную тогда А. Эйнштейном общую теорию относительности, он математически доказал, что мир — это не нечто застывшее и неизменное. Как единое целое он живет своей динамической жизнью, изменяется во времени, расширяясь или сжимаясь по строго определённым законам.
Структура Вселенной довольно сложна и имеет несколько уровней организации, которые мы можем классифицировать в соответствии с масштабом объектов:
- Астрономические тела во Вселенной обычно группируются в системы. Звезды нередко образуют пары или входят в состав скоплений, которые содержат десятки, а то и сотни светил. В этом отношении наше Солнце довольно нетипично, так как оно не имеет «двойника»;
- Следующей ступенью организации являются галактики. Они могут быть спиральными, эллиптическими, линзовидными, неправильными. Ученые пока не до конца понимают, почему галактики обладают разной формой. На этом уровне мы обнаруживаем такие чудеса Вселенной, как черные дыры, темную материю, межзвездный газ, двойные звезды. Кроме звезд, в их состав входит пыль, газ, электромагнитное излучение. В известной Вселенной обнаружено несколько сотен миллиардов галактик.
- Несколько галактик образуют Местную группу. В нашу, кроме Млечного пути, входит Туманность Треугольника, Туманность Андромеды и еще 31 система. Скопления галактик – самые крупные из известных устойчивых структур Вселенной, их удерживает воедино гравитационная сила и еще какой-то фактор. Ученые подсчитали, что одного лишь притяжения явно недостаточно для поддержания стабильности этих объектов. Научного обоснования данного феномена пока не существует;
- Следующим уровнем структуры Вселенной являются сверхскопления галактик, каждая из которых содержит десятки, а то и сотни галактик и скоплений. Однако тяготение их уже не удерживает, поэтому они следуют за расширяющейся Вселенной;
- Последним уровнем организации мироздания являются ячейки или пузыри, стенки которых формируют сверхскопления галактик. Между ними находятся пустотные области, именуемые войдами. Эти структуры Вселенной имеют масштабы около 100 Мпк. На этом ярусе наиболее заметны процессы расширения Вселенной, также с ним связано реликтовое излучение – отголосок Большого взрыва.
Каждый из вселенских объектов — это уникальное формирование с таинственной структурой.
Сегодня мы гораздо лучше понимаем устройство Вселенной, но каждое полученное знание лишь рождает новые вопросы. Исследование атомных частиц в коллайдере, наблюдение за жизнью в дикой природе, высадку межпланетного зонда на астероиде также можно назвать изучением Вселенной, ибо данные объекты входят в ее состав. Человек тоже часть нашей прекрасной звездной Вселенной. Изучая Солнечную систему или далекие галактики, мы больше узнаем о самих себе.
Методы определения возраста планеты
Существуют совершено противоположные методы определения возраста Земли: креационный (планета была сотворена Творцом) и эволюционный, согласно которому она была сформирована в результате длительных природных процессов, растянувшихся на миллионы, а то и миллиарды лет. Данная версия взяла свое начало в 18 веке, с легкой руки французского натуралиста Жоржа – Луи Леклерка де Бюффона.
Он считал, что планета возникла в результате струи раскаленного материала, образовавшегося от вылетевшей из Солнца кометы. Для подтверждения своей теории ученый на протяжении 11 лет проводил опыты с железными и каменными шарами различного радиуса, засекая время их охлаждения. В 1775 году он объявил результаты: примерный возраст планеты Земля составил 75000 лет, начиная с момента возникновения до настоящего охлажденного состояния.
