Сегодня существует целый ряд теорий, провозглашающих непостижимость размеров пространства и времени. Какие знания нам дадут исследования рубежей Вселенной? Что можно увидеть, если зайти за пределы нашего мира? Как пустыня уживается с океанами, а горы с водоемами? Что связывает Землю с другими планетами, звездами, с Вселенной?
Ранние модели Вселенной
Античный греческий философ Аристотель, полагал, что Земля лежит в центре 55 небесных сфер, каждая из которых, движется по предсказанным орбитам планет или звезд. Он рассматривал эти сферы, как жилища богов, созданных, по его мнению, из чистой материи, которой нет на Земле.
Греки первыми начали рассматривать небесные явления, как естественный феномен достойный изучения.
Античный звездочет по имени Анаксагор, предположил, что метеоры состоят из земного вещества и могли на ней же обрести свое рождение. Он наряду с другими греческими астрономами положил начало этой науке. Но они испытали бы потрясение от тех открытий, которые сегодня делают их последователи.
Звезды и планеты, когда-то приютившие богов, сейчас рассматриваются, как мельчайшие части огромного строительного материала и энергии, простирающихся далеко в космос.
Геоцентрическая модель космоса по Аристотелю, существовала вплоть до 16 века.
Николай Коперник предположил, что Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца. Основываясь на данных, что у планет есть свои орбиты, ученые создали новую модель, описывающую их движение во времени. Коперник также отметил, что небосвод и звезды распространяются далеко за пределы Солнечной системы.
В 1609 году наша модель Вселенной значительно увеличилась. Случилось это, благодаря первому телескопу Галилео Галилея. Он обнаружил, что Млечный путь, широкая полоса света в небе, на самом деле состоит из звезд.
Спустя века, ученые установили, что Млечный путь, представляет собой громадный вращающийся диск. Они представили Вселенную, как остров из звезд и пыли – огромный, но все же, ограниченный в размерах. Вскоре, такая островная модель Вселенной рухнет под тяжестью новых научных открытий.
Более поздние модели Вселенной
Работая с новым телескопом, диаметром 2,5 метра, в калифорнийской обсерватории, астроном Эдвин Хаббл проанализировал размытое свечение в небе под названием «туманность». Он выяснил, что эти светящиеся участки космоса, были галактиками сами по себе, но на огромном удалении от нашей галактики, и, что эти галактики от нас удаляются. И чем дальше они расположены, тем быстрее они отдаляются. Это открытие вдохновило на создание новой модели Вселенной, наполненной мириадами бесчисленных и постоянно увеличивающихся галактик. Свет от этих галактик идет к нам миллионы, и даже миллиарды лет.
Чем глубже в космос вглядываются ученые, тем дальше в прошлое лежит их путешествие. Для изучения истории космоса, ученые создают все новые и новые телескопы, способные уловить свет из самых дальних уголков Мироздания. Они разглядели, что звезды, как и сама Вселенная, не такие тихие и спокойные, как мы о них думали прежде.
Век атомного оружия и ядерной физики принес возникновение совершенно новой модели мира. Бушующего царства огромных, распадающихся звезд, колоссальных взрывных волн и черных дыр. С этой точки зрения, рождению Вселенной предшествовало поистине ужасающие события – большой взрыв.
Модель большого взрыва держится на четырех столпах. Вселенная, будучи единым целым, расширяется во всех направлениях. Если бы можно было повернуть время вспять, можно было бы увидеть, что и материя, и энергия, зародились в одно время и в одном месте.
В это время появились легкие элементы, такие как водород, которые позднее превратились в элементы тяжелые. Вселенная наполнена светом, появившимся на заре ее зарождения и, который расходится во все концы в виде микроволн. Наконец, она установила временные рамки для эволюции звезд целых галактик и для иных крупномасштабных структур Вселенной. Но и новая теория большого взрыва оказалась неполной.
Где находится край Вселенной?
Недавние точные измерения, собранные космическим телескопом Хаббл и другими инструментами астрономов, позволили определить возраст нашей Вселенной в 13,7 миллиарда лет.
Принимая во внимание удаление галактик в видимой части Вселенной, можно говорить о расстоянии в 46 миллиардов световых лет во всех направлениях. А что дальше, за теми галактиками? У каждой есть свои горизонты, простирающиеся на не меньшее расстояние. Так что же за ними? Где все это заканчивается? И как получилось, что Вселенная достигла таких масштабов?
Еще одно наблюдение озадачило астрономов. Независимо от того, какую часть космоса вы исследуете, распределение галактических скоплений, плотность вещества и температура остаются неизменны. Для достижения такой однородности на всем протяжении, Вселенная должна была расширяться на много быстрее и пространнее, чем позволила бы модель большого взрыва. Как же она стала такой большой и такой однородной?
Новая модель космоса со своим объяснением уже была наготове. Она возникла на основе одного из важнейших наблюдений современной науки и связи сегодняшнего облика Вселенной с ее первозданным видом.
24 апреля 1990 года, космический челнок вывел на орбиту космический телескоп Хаббл. За пять месяцев до этого был еще один, менее приметный запуск. Космическая обсерватория известная под названием «Коби», была запушена для перехвата микроволнового излучения, существующего в космосе с младенчества нашей Вселенной. Это излучение выявило содержание горячих и холодных участков. Другие спутники: «Планк» и спутник «Вилкинсона», пополнили эти данные еще более удивительными деталями. Ученые обнаружили следы элементов, которые мы видим вокруг нас. Спокойные на удалении, но весьма активные при детальном рассмотрении. Астрономы хотят понять, как могла появиться Вселенная из подобной космической матрицы.
Современные модели Вселенной
В эпоху автоматического наблюдения из сверхточных телескопов ученые по всему миру объединяют усилия с целью создания картины видимой части Вселенной в трехмерном пространстве. Полученная карта, уводит нас вдаль от нашего дома на Млечном пути. Мы проносимся сквозь наше окружение из 20 с лишним тысяч галактик местной галактической группы. За ней, на расстоянии 50 миллионов световых лет, мы приближаемся к плотному сверхскоплению Девы, ближайшему к нам, межгалактическому центру. За ним следует обширное галактическое образование из стен и арок. Вот как себя ведет эта модель в большом масштабе.
Вселенная представляет собой паутину из галактических нитей, ограниченную огромными пустотами. Чтобы объяснить происхождение такой структуры, ученые предложили более расширенную модель космоса. Она базируется на открытии того, что энергия постоянно изливается из космического вакуума в виде разнозаряженных частиц материи и антиматерии. Эта теория, названная «расширением», рассматривает возникновение Вселенной, как следствие слияния энергетических полей. Они достигают столь высокого уровня, что буквально заставляют время и пространство слиться воедино. Небольшие энергетические колебания, создают скачки уплотнения – пульсацию.
При эволюционировании Вселенной, такая пульсация придала материи различную плотность, впоследствии, усиленную гравитацией. Чтобы связать пульсацию со структурами окружающих нас галактик, ученые используют мощные компьютеры, позволяющие воссоздать эволюцию Вселенной от начала времен. Начиная со времен, когда возраст Вселенной составлял 10% от нынешнего, такое моделирование показывает, как материя проникает во все более и более плотные уголки мироздания, где образуются звезды, галактики и галактические скопления.
Но эти модели способны показать только часть видимой Вселенной. Сейчас она нам представляется намного более необъятной. Неукротимость космического уплотнения могла стать отправной точкой для перехода Вселенной от размера атома до космогонического, в сжатые сроки.
За миллиарды лет со дня сотворения вся Вселенная могла увеличиться в триллионы триллионов раз по сравнению с ее видимой частью. Это 10 с двадцатью четырьмя нолями. Если сказать иначе, то вся Вселенная по отношению к ее видимой части, такова же, как видимая часть по отношению к атому. Но даже столь непостижимые размеры смоделированной Вселенной, вероятно, не являются пределом.
Четыре столетия назад Галилей показал, что наше Солнце всего лишь одна звезда из множества. Восемь десятилетий назад астроном Хаббл показал, что Млечный путь, всего лишь одна галактика во вселенском галактическом океане. Последние наблюдения выявили колоссальные размеры нашей галактики, галактических скоплений. Неподвластные разуму бескрайние сети материи. Попытки описать внутренние физические процессы, которые могли бы объяснить рождение Вселенной и теория расширения заставляют ученых взглянуть на вещи под иным углом.
К примеру, существует гипотеза, согласно которой, мы живем во Вселенной, которая сосуществует рука об руку с параллельными мирами. Подобно пузырькам в газированной воде такие миры появляются и путешествуют по океанам бесконечности. Эта идея равносильна квантовому скачку в нашем понимании масштабов. В осознании структуры времени и пространства на непостижимо огромном удалении от видимых горизонтов. Загонит ли это нас на нашей крошечной планете в самый удаленный уголок сотворения мира, или же наши способности создавать модели, описывающие величие Вселенных возвысит нашу собственную значимость в великой природе вещей.
Наука 2.0