Масштабы Вселенной. Нейл турок: Вселенная, в ее крупнейших и малых масштабах, говорит нам,, что она на самом деле очень проста.

Масштабы Вселенной. Нейл турок: Вселенная, в ее крупнейших и малых масштабах, говорит нам,, что она на самом деле очень проста.

Вселенная - это богатое и сложное место, но его геометрия удивительно простая. Возможно, она заставит нас сделать следующую большую революцию в физике мышления.

Наша вселенная проста на самом деле очень. Она представляет собой наши космологические теории, которые получаются неоправданно сложными. Такую мысль выразил один из ведущих физиков - теоретиков мира.

Этот вывод может показаться нелогичным. В конце концов, чтобы полностью понять истинную сложность природы, вы должны думать масштабнее, изучать вещи в более детальном виде, добавлять новые переменные уравнений, и придумать "Новую" и "экзотическую" физику. В конце концов, мы узнаем, что такое темная материя и получим представление о том, где эти гравитационные волны прячутся - если только наши теоретические модели были более развитыми и более … сложными.

"Это не Совсем так", - говорит нейл турок, директор института периметра теоретической физики в онтарио, Канаде. По его мнению, вселенная, в ее крупнейших и малых масштабах, говорит нам, что она на самом деле очень проста. Но, чтобы в полной мере осознать, что это значит, мы должны будем произвести революцию в физике.

В интервью с Discovery News, турок отметил, что самые большие открытия последних десятилетий подтвердили структуру вселенной в космологических и квантовых масштабах.

"На Большие Масштабы, мы Нанесли Карту Всего Неба - Космический Микроволновый фон - и Измеряли Эволюцию Вселенной, так, как она Меняется, в Зависимости от Расширения … и эти Открытия Показывают, что Вселенная Поразительно Проста", - сказал он. - "Другими Словами, вы Можете Описать Структуру Вселенной, ее Геометрию, и Плотность Вещества … вы Можете Существенно Описать все при Помощи Одного Номера".

Самый захватывающий исход этого рассуждения состоит в том, что описание геометрии вселенной с одним номером, это на самом деле проще, чем численное описание простейшего атома, который мы знаем - атома водорода. Геометрия атома водорода описывает 3 номера, которые возникают из квантовых характеристик электрона на орбите вокруг протона.

"Это в основном говорит нам, что вселенная является гладкой, но она имеет небольшой уровень колебаний, которые описывает это число. И это все. Вселенная - это самое простое, что мы знаем".

С другой стороны, нечто подобное произошло, когда физики проводили исследования в поле хиггса, используя самую сложную машину, когда-либо построенную человечеством - большой адронный коллайдер. Когда в 2012 году физики внесли историческое открытие частицы в поле хиггса, бозон хиггса, это оказался простой тип хиггса, который описывается в стандартной модели физики.

"Природа Нашла Выход с Минимальным Решением и Минимальным Механизмом, Который вы Могли Себе Представить, Чтобы Придать им Массы Частиц, Электрические Заряды и так Далее, и так Далее", - сказал нейл.

Физики из 20-го века учили нас, как только вы получите более высокую точность, и опустите зонд глубже в квантовую сферу, вы обнаружите зоопарк новых частиц. Так как экспериментальные результаты генерируют щедростью квантовой информации, теоретические модели предсказывали более диковинные частицы и силы. Но теперь мы достигли перекрестка, где многие из наших самых передовых теоретических представлений о том, что лежит "за" нашим текущим пониманием физики, поворачивает до экспериментальных результатов, которые поддерживают свои прогнозы.

"Мы Находимся в Такой Странной Ситуации, Когда Вселенная Разговаривает с Нами, Сообщая нам, что эти Очень Простые в то же Время Теории, Которые Были Популярны (за Последние 100 лет Физики) Становятся все Более и Более Сложным и Произвольными", - сказал он.

Нейл указал на теорию струн, выставленную в качестве "Окончательной Единой Теории", которая представила все тайны мироздания в аккуратной упаковке. Кроме того, поиск доказательств инфляции - быстрого расширения вселенной сразу после большого взрыва около 14 млрд. Лет назад - в виде первичных гравитационных волн, выгравированных в космическом микроволновом фоне (КМФ), или "эхо" большого взрыва. Но пока мы ищем экспериментальные доказательства, мы продолжаем хвататься за соломинку пословиц; экспериментальные данные просто не согласуются с нашими невыносимо сложными теориями.

Наши космические истоки.
Теоретическая работа турок сосредоточена вокруг происхождения вселенной, предмет, который собрал много внимания в последние месяцы.

В прошлом году организация Bicep2, в которой используется телескоп, расположенный на южном полюсе, для изучения реликтового излучения, объявила об открытии первичных гравитационных сигналов волн от эха большого взрыва. По сути это "Святой Грааль" космологии - открытие гравитационных волн, которые были порождены большим взрывом. Это смогло бы подтвердить определенные инфляционные теории вселенной. Но, к сожалению, для команды Bicep2, они объявили "Открытие" преждевременно и космический телескоп планка (что также отслеживает реликтовые излучения) показали, что сигнал Bicep2 был вызван пылью в нашей галактике, а не древними гравитационными волнами.

Но что делать, если эти исконные гравитационные волны никогда не найдут? Многие теоретики, которые возлагали свои надежды на большой взрыв с последующим быстрым периодом инфляции, могут быть разочарованы, но в соответствии с нейлом "это Очень Мощный Ключ", что большой взрыв (в классическом смысле) не может быть абсолютным началом вселенной.

"Самой Большой Проблемой для Меня Было Описание Самого Большого Взрыва Математически", - добавил нейл.

Возможно, это циклическая модель универсальной эволюции - где наша вселенная разрушается и заново отскакивает - может лучше соответствовать наблюдениям. Эти модели не обязательно генерируют первичные гравитационные волны, и если эти волны не обнаружены, возможно, наши инфляционные теории должны быть выброшены или изменены.

Что касается гравитационных волн, которые согласно прогнозам будут получены в результате быстрого движения массивных объектов в нашей современной вселенной, нейл уверен, что мы достигаем царства чувствительности, что наши детекторы гравитационных волн обнаружат их очень скоро, подтверждающие еще один эйнштейно - временной прогноз.

"Мы Ожидаем, что Гравитационные Волны Появятся от Столкновений Черных дыр в Течение Ближайших 5 лет", - сказал он.

Следующая революция?
От больших масштабов до маленьких, вселенная кажется "Безмасштабной". И эта Находка на самом деле предполагает, что вселенная имеет гораздо более простую природу, чем предполагают нынешние теории.

"Да, это Кризис, но это Кризис в Лучшем Виде", - сказал нейл.

Таким образом, чтобы объяснить происхождение вселенной и прийти к согласию с некоторыми из самых загадочных ее тайн, таких как темная материя и темная энергия, нам, возможно, потребуется смотреть на наш космос по-разному. Для этого нужна революция в физике.

"Нам нужно совсем другое представление о фундаментальной физике. Пришло время для радикальных новых идей", - заключил он, отметив, что это прекрасное время в человеческой истории для молодых людей, чтобы отметиться в области теоретической физики. Скорее всего, они изменят способ, которым мы рассматриваем вселенную.

Структура Вселенной.

Вселенной на самых разных уровнях, от условно элементарных частиц и до гигантских сверхскоплений галактик, присуща структурность. Современная структура Вселенной является результатом космической эволюции, в ходе которой из протогалактик образовались галактики, из протозвезд – звезды, из протопланетного облака – планеты.

Метагалактика представляет собой совокупность звездных систем – галактик, а ее структура определяется их распределением в пространстве, заполненном чрезвычайно разреженным межгалактическим газом и пронизываемом межгалактическими лучами.

Согласно современным представлениям, для Метагалактики характерна ячеистая (сетчатая, пористая) структура. Эти представления основываются на данных астрономических наблюдений, показавших, что галактики распределены не равномерно, а сосредоточены вблизи границ ячеек, внутри которых галактик почти нет. Кроме того, найдены огромные объемы пространства (порядка миллиона кубических мегапарсек), в которых галактик пока не обнаружено. Пространственной моделью такой структуры может служить кусок пемзы, которая неоднородна в небольших выделенных объемах, но однородна в больших объемах.

Если брать не отдельные участки Метагалактики, а ее крупномасштабную структуру в целом, то очевидно, что в этой структуре не существует каких-то особых, чем-то выделяющихся мест или направлений и вещество распределено сравнительно равномерно.

Возраст Метагалактики близок к возрасту Вселенной, поскольку образование ее структуры приходится на период, следующий за разъединением вещества и излучения. По современным данным, возраст Метагалактики оценивается в 15 млрд. лет. Ученые считают, что, по-видимому, близок к этому и возраст галактик, которые сформировались на одной из начальных стадий расширения Метагалактики.

Галактика – гигантская система, состоящая из скоплений звезд и туманностей, образующих в пространстве достаточно сложную конфигурацию.

По форме галактики условно разделяются на три типа: эллиптические, спиральные и неправильные.

Эллиптические галактики обладают пространственной формой эллипсоида с разной степенью сжатия. Они являются наиболее простыми по структуре: распределение звезд равномерно убывает от центра.

Спиральные галактики представлены в форме спирали, включая спиральные ветви. Это самый многочисленный вид галактик, к которому относится и наша Галактика – Млечный путь.

Неправильные галактики не обладают выраженной формой, в них отсутствует центральное ядро.

Некоторые галактики характеризуются исключительно мощным радиоизлучением, превосходящим видимое излучение. Это радиогалактики.

В строении «правильных» галактик очень упрощенно можно выделить центральное ядро и сферическую периферию, представленную либо в форме огромных спиральных ветвей, либо в форме эллиптического диска, включающих наиболее горячие и яркие звезды и массивные газовые облака.

Ядра галактик проявляют свою активность в разных формах: в непрерывном истечении потоков вещества; в выбросах сгустков газа и облаков газа с массой в миллионы солнечных масс; в нетепловом радиоизлучении из околоядерной области.

В ядре галактики сосредоточены самые старые звезды, возраст которых приближается к возрасту галактики. Звезды среднего и молодого возраста расположены в диске галактики.

Звезды и туманности в пределах галактики движутся довольно сложным образом: вместе с галактикой они принимают участие в расширении Вселенной, кроме того, они участвуют во вращении галактики вокруг оси.

Звезды. На современном этапе эволюции Вселенной вещество в ней находится преимущественно в звездном состоянии. 97% вещества в нашей Галактике сосредоточено в звездах, представляющих собой гигантские плазменные образования различной величины, температуры, с разной характеристикой движения. У многих других галактик, если не у большинства, «звездная субстанция» составляет более чем 99,9% их массы.

Возраст звезд меняется в достаточно большом диапазоне значений: от 15 млрд. лет, соответствующих возрасту Вселенной, до сотен тысяч – самых молодых. Есть звезды, которые образуются в настоящее время и находятся в протозвездной стадии, т.е. они еще не стали настоящими звездами.

Огромное значение имеет исследование взаимосвязи между звездами и межзвездной средой, включая проблему непрерывного образования звезд из конденсирующейся диффузной (рассеянной) материи.

Рождение звезд происходит в газово-пылевых туманностях под действием гравитационных, магнитных и других сил, благодаря которым идет формирование неустойчивых однородностей и диффузная материя распадается на ряд сгущений. Если такие сгущения сохраняются достаточно долго, то с течением времени они превращаются в звезды. Важно отметить, что происходит процесс рождения не отдельной изолированной звезды, а звездных ассоциаций. Образовавшиеся газовые тела притягиваются друг к другу, но не обязательно объединяются в одно громадное тело. Вместо этого они, как правило, начинают вращаться относительно друг друга, и центробежная сила этого движения противодействует силе притяжения, ведущей к дальнейшей концентрации. Звезды эволюционируют от протозвезд, гигантских газовых шаров, слабо светящихся и с низкой температурой, к звездам – плотным плазменным телам с температурой внутри в миллионы градусов. Затем начинается процесс ядерных превращений, описываемый в ядерной физике. Основная эволюция вещества во Вселенной происходила и происходит в недрах звезд. Именно там находится тот «плавильный тигель», который обусловил химическую эволюцию вещества во Вселенной.

Млечный Путь. Основные характеристики и параметры

Млечный Путь – типичная спиральная галактика класса SBbc, у которой есть перемычка. Диаметр Млечного Пути составляет 100 тыс. световых лет. В пределах этих границ пребывает от 200 до 400 миллиардов звезд различных типов, каждая из которых находится на определенной стадии своего развития. Толщина галактического диска варьируется в пределах 1000 световых лет.

Состав галактики

Масса галактики Млечный Путь включает в себя не только массу звезд. Большая часть галактического диска — это масса темной материи и межзвездного газа. Все это вместе составляет колоссальный вес, равный 4,8·10¹¹ M☉. Другими словами, Млечный Путь в 150 млрд. раз тяжелее нашего Солнца .

Место Солнца в галактике

Гравитационное образование вращается вокруг центра, при этом отдельные части галактики вращаются с разной скоростью. Если в центре скорость вращения галактического диска достаточно умеренная, то на периферии этот параметр достигает значений 200-250 км/с. На одном из этих участков, ближе к центру галактического диска, расположено Солнце. Расстояние от него до центра галактики составляет 25-28 тыс. световых лет. Полный оборот вокруг центральной оси гравитационного образования Солнце и Солнечная система совершают за 225-250 млн. лет. Соответственно, за всю историю своего существования Солнечная система только 30 раз облетела вокруг центра.

Видео Масштабы вселенной

Масштабы Вселенной. Про строение Солнечной системы

Чтобы говорить про масштабы Вселенной нужно сначала разобраться с тем, что находится к нам ближе всего. Во-первых, это звезда, которая называется Солнцем. Во-вторых – планеты, обращающиеся вокруг нее. Кроме них, есть еще спутники, движущиеся вокруг некоторых космических объектов. И не нужно забывать про пояс астероидов.

Планеты в этом перечне интересуют людей с давних пор, поскольку они являются самыми доступными для наблюдения. С их изучения начала развиваться наука о строении Вселенной — астрономия. Центром Солнечной системы признана звезда. Она является еще и самым большим её объектом. Если сравнивать с Землей, то Солнце по объему больше в миллион раз. Оно только кажется сравнительно маленьким, поскольку сильно удалено от нашей планеты.

Все планеты Солнечной системы делятся на три группы:

• Земная. В неё входят планеты, которые похожи на Землю по внешним признакам. Например, это Меркурий, Венера и Марс.
• Объекты-гиганты. Они имеют гораздо большие размеры по сравнению с первой группой. К тому же в их составе много газов, поэтому они еще называются газовыми. Сюда относят Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
• Планеты-карлики. Они, по сути, являются крупными астероидами. Один из них до недавнего времени был включен в состав основных планет — это Плутон.

Планеты «не разлетаются» от Солнца благодаря силе притяжения. А упасть на звезду они не могут из-за больших скоростей. Объекты действительно очень «шустрые». К примеру, скорость Земли приблизительно равна 30 километрам в секунду.

Вселенная. Расшифровка понятия

Вселенная – грандиозное, непостижимых размеров пространство, заполненное квазарами, пульсарами, черными дырами, галактиками и материей. Все эти компоненты находятся в постоянном взаимодействии и формируют наше мироздание в том виде, каким мы его себе представляем. Нередко звезды во Вселенной находятся не поодиночке, а в составе грандиозных скоплений. В некоторых из них может быть несколько сотен, а то и тысяч такого рода объектов. Астрономы говорят, что небольшие и средние скопления («лягушачья икра») образовались совсем недавно. А вот шаровидные образования – древние и очень древние, «помнящие» еще первичный космос. Вселенная таких образований содержит много.

Космос (философия)

Античное и средневековое представление Космоса изображенное в книге Петра Апиана «Космография» ( Антверпен , 1539 год )

Космос ( греч. κόσμος –  порядок ) — понятие древнегреческой философии и культуры , представление о природном мире как о пластически упорядоченном гармоническом целом. Противопоставлялся хаосу . Греки соединяли в понятии «космос» две функции — упорядочивающую и эстетическую .

Термин «Космос» начинает употребляться в философском смысле уже в период становления первых философских школ Древней Греции. Согласно Диогену Лаэрцию , Пифагор был первым, кто назвал Вселенную «Космосом». Однако использование этого понятия зафиксировано ещё до Пифагора у Анаксимена и Анаксимандра . Он широко употребляется у Гераклита , Парменида , Эмпедокла , Анаксагора , Демокрита и других досократиков .

Как отмечают, в поэмах Гомера общую картину мира можно рассматривать как первую – эпическую модель античного космоса: «это как бы огромное жилище, в котором живут, действуют и борются люди и боги».

Платон в диалоге « Тимей » рассматривает космос как живой, соразмерный организм, обладающий разумной душой, а человека — как часть космоса. Здесь же Платон формулирует трудность в объяснении устройства космоса: он божественен, значит, все небесные тела должны двигаться равномерно по круговым орбитам, однако движение планет противоречит этому требованию. Эту проблему пытались решить Евдокс и Каллипп в рамках теории гомоцентрических сфер .

Аристотель выступил с критикой пифагорейского и платоновского учения о строении космоса, в частности, отказался от учения о космической душе, заменив её космическим Умом.

В древнегреческой космологии Космос считался ограниченным, в его центре располагалась неподвижная Земля, вокруг которой вращались все небесные тела, включая Солнце. Звёзды располагались на периферии Космоса. Геоцентрическая система мира , доработанная в эллинистическую эпоху в рамках теории эпициклов ( Гиппархом , Птолемеем и др.), господствовала до XVI в.

Стоики и неоплатоники в поздней античности, схоласты и христианские богословы в Средние века также включили в свои философские концепции учение о космосе. Философы и ученые эпохи Возрождения и раннего Нового времени (например, Коперник и Кеплер ) обычно опирались на принципы античной космологии, однако в центре Космоса размещалось Солнце, а не Земля (см. Гелиоцентрическая система мира ).

В Новое время понятие «космос» вытесняется из научного употребления, заменяясь понятием « Вселенная ».

В некоторых славянских языках (русском, польском, болгарском, сербском) под космосом в настоящее время подразумевают пространство за пределами Земли (« космическое пространство »).

Сравнение объектов во Вселенной. Размеры звезд в сравнении с Солнцем

Из известных науке объектов Солнце занимает четвертое место касательно яркости. Его масса составляет 333 тыс. наших планет. Преимущественное большинство явлений, открытых во Вселенной, имеют вес от 0,08 до 50 солнечных. К самым изученным объектам относятся белые карлики и красные гиганты, причем последние могут весить в несколько дестяков раз больше, но быть совершенно маленькими по размеру, что достигается за счет повышенной плотности состава вещества. Проанализируем размеры Солнца в сравнении с другими звездами.  Информация получена путем сравнения их массы и размера относительно Солнца.

1. Сириус. Самая яркая точка небосвода и одновременно самая близкая к нам. Состоит из двух так называемых компонентов – А   + Б. Площадь первого умещает два светила, второй чуть меньше него.
2. Поллукс. Относится к созвездию Близнецов. Является одним из гигантов, так как её вес больше в 1,7 раз, радиус – 8,8.
3. Арктур. Относится к Волопасу. Ярчайшее небесное тело северного полушария. Весит как полтора Солнца, но   учитывая окружность, можно вписать целых 26.
4. Ригель. Располагается экваториально. Сверхгигантом называется не зря, ведь он диаметрально крупнее в 68 раз, при этом весит как 17 светил.
5. Альдебран. Звезда Тельца. Масса являет собой 2,5 Солнца, радиус – 38 светил.
6. Антарес. Созвездие Скорпиона. Красный сверхгигант. По весу выдержит 15-18 наших главных звезд, а вот окружностей впишется аж 700. Легкость плюс гигантские габариты свидетельствуют о его низкой плотности.
7. Бетельгейзе. Как предыдущий экземпляр, превосходит своего сородича существенно (18-19 раз), диаметрально   — 1000.
8. ВВ Цефея. Красный гигант второй по габаритам относительно нашей галактики. Превышает светило до 25-40 раз по весу и 1600-1900 по радиусу.

Зарождение Вселенной. Космология и ее предмет

Современная космология - наука о структуре и развитии Вселенной - рассматривает вопрос о ее происхождении как одну из интереснейших и до сих пор недостаточно изученных загадок. Природа процессов, способствовавших возникновению звезд, галактик, солнечных систем и планет, их развитие, источник появления Вселенной, а также ее размеры и границы: все это лишь краткий перечень изучаемых современными учеными вопросов.

Поиски ответов на основополагающую загадку об образовании мира привели к тому, что сегодня существуют различные теории возникновения, существования, развития Вселенной. Волнение специалистов, ищущих ответы, строящих и проверяющих гипотезы, оправдано, ведь достоверная теория рождения Вселенной раскроет для всего человечества вероятность существования жизни в других системах и планетах.

Теории возникновения Вселенной имеют характер научных концепций, отдельных гипотез, религиозных учений, философских представлений и мифов. Их все условно разделяют на две основные категории:

1. Теории, в соответствии с которыми Вселенная создана творцом. Иначе говоря, их суть в том, что процесс создания Вселенной был осознанным и одухотворенным действием, проявлением воли высшего разума.
2. Теории возникновения Вселенной, построенные на основе научных факторов. Их постулаты категорически отвергают как существование творца, так и возможность осознанного создания мира. Такие гипотезы зачастую основаны на том, что называется принципом заурядности. Они предполагают вероятность наличия жизни не только на нашей планете, но и на других.