Dacă priviți cerul într-o noapte senină fără lună, cele mai strălucitoare obiecte sunt probabil planetele Venus, Marte, Jupiter și Saturn. Și veți vedea, de asemenea, o întreagă împrăștiere de stele asemănătoare cu Soarele nostru, dar situate mult mai departe de noi. Unele dintre aceste stele fixe se mișcă de fapt una față de alta, abia perceptibil, pe măsură ce pământul se mișcă în jurul soarelui. Nu sunt deloc nemișcați! Acest lucru se datorează faptului că astfel de stele sunt relativ aproape de noi. Datorită mișcării Pământului în jurul Soarelui, vedem aceste stele mai apropiate pe fundalul celor mai îndepărtate din poziții diferite. Același efect se observă atunci când conduceți o mașină, iar copacii de-a lungul drumului par să își schimbe poziția pe fundalul peisajului, întinzându-se până la orizont (Fig. 14). Cu cât copacii sunt mai aproape, cu atât mișcarea lor aparentă este mai vizibilă. Această modificare a poziției relative se numește paralaxă. În cazul stelelor, aceasta este o adevărată lovitură de noroc pentru omenire, deoarece paralaxa ne permite să măsurăm direct distanța până la ele.

Orez. 14. Paralaxa stelară.

Indiferent dacă vă deplasați pe un drum sau în spațiu, pozițiile relative ale corpurilor apropiate și îndepărtate se schimbă pe măsură ce vă deplasați. Mărimea acestor schimbări poate fi folosită pentru a determina distanța dintre corpuri.

Cea mai apropiată stea, Proxima Centauri, se află la aproximativ patru ani lumină sau patruzeci de milioane de milioane de kilometri distanță. Majoritatea celorlalte stele vizibile cu ochiul liber se află la câteva sute de ani lumină de noi. Pentru comparație: de la Pământ la Soare doar opt minute lumină! Stelele sunt împrăștiate pe cerul nopții, dar sunt împrăștiate în special în banda pe care o numim Calea Lactee. Încă din 1750, unii astronomi au sugerat că apariția Căii Lactee ar putea fi explicată presupunând că majoritatea stelelor vizibile erau aranjate într-o configurație asemănătoare unui disc, precum cele pe care le numim acum galaxii spirale. Doar câteva decenii mai târziu, astronomul englez William Herschel a confirmat validitatea acestei idei numărând cu minuțiozitate numărul de stele vizibile printr-un telescop în diferite părți ale cerului. Cu toate acestea, abia în secolul al XX-lea ideea a câștigat acceptarea deplină. Știm acum că Calea Lactee - galaxia noastră - se întinde de la o margine la alta timp de aproximativ o sută de mii de ani lumină și se rotește încet; stelele din brațele sale spiralate fac o revoluție în jurul centrului galaxiei la fiecare câteva sute de milioane de ani. Soarele nostru - cea mai comună stea galbenă de mărime medie - este situat la marginea interioară a unuia dintre brațele spiralate. Cu siguranță, am parcurs un drum lung de pe vremea lui Aristotel și Ptolemeu, când oamenii considerau că Pământul este centrul universului.

Imaginea modernă a universului a început să apară în 1924, când astronomul american Edwin Hubble a demonstrat că Calea Lactee nu era singura galaxie. El a descoperit că există multe alte sisteme stelare separate de vaste spații goale. Pentru a confirma acest lucru, Hubble a trebuit să determine distanța de la Pământ la alte galaxii. Dar galaxiile sunt atât de departe încât, spre deosebire de stelele din apropiere, ele par de fapt staționare. Incapabil să folosească paralaxa pentru a măsura distanțe până la galaxii, Hubble a fost forțat să folosească metode indirecte pentru estimarea distanțelor. O măsură evidentă a distanței până la o stea este luminozitatea acesteia. Dar luminozitatea aparentă depinde nu numai de distanța până la stea, ci și de luminozitatea stelei - cantitatea de lumină pe care o emite. O stea slabă, dar apropiată de noi va eclipsa cea mai strălucitoare stea dintr-o galaxie îndepărtată. Prin urmare, pentru a folosi luminozitatea aparentă ca măsură a distanței, trebuie să cunoaștem luminozitatea stelei.

Luminozitatea stelelor din apropiere poate fi calculată din luminozitatea lor aparentă, deoarece datorită paralaxei cunoaștem distanța până la ele. Hubble a observat că stelele din apropiere pot fi clasificate în funcție de natura luminii pe care o emit. Stelele din aceeași clasă au întotdeauna aceeași luminozitate. El a mai sugerat că, dacă am găsi stele din aceste clase într-o galaxie îndepărtată, atunci li s-ar putea atribui aceeași luminozitate ca și stelele similare din vecinătatea noastră. Cu aceste informații, este ușor de calculat distanța până la galaxie. Dacă calculele făcute pentru multe stele din aceeași galaxie dau aceeași distanță, atunci putem fi siguri că estimarea noastră este corectă. În acest fel, Edwin Hubble a calculat distanțele până la nouă galaxii diferite.

Astăzi știm că stelele vizibile cu ochiul liber formează o mică parte din toate stelele. Vedem aproximativ 5.000 de stele pe cer - doar aproximativ 0,0001% din toate stelele din galaxia noastră, Calea Lactee. Iar Calea Lactee este doar una dintre cele peste o sută de miliarde de galaxii care pot fi observate cu telescoapele moderne. Și fiecare galaxie conține aproximativ o sută de miliarde de stele. Dacă o stea ar fi un grăunte de sare, toate stelele vizibile cu ochiul liber ar încăpea într-o linguriță, dar stelele întregului univers ar forma o minge cu un diametru de peste treisprezece kilometri.

Stelele sunt atât de departe de noi încât par a fi puncte de lumină. Nu putem discerne dimensiunea sau forma lor. Dar, după cum a observat Hubble, există multe tipuri diferite de stele și le putem deosebi prin culoarea radiației pe care o emit. Newton a descoperit că, dacă lumina soarelui trece printr-o prismă de sticlă triedră, aceasta se descompune în culorile sale componente, ca un curcubeu (Fig. 15). Intensitatea relativă a diferitelor culori în radiația emisă de o sursă de lumină se numește spectrul acesteia. Prin focalizarea unui telescop pe o singură stea sau galaxie, se poate examina spectrul luminii emise de acestea.

Orez. 15. Spectrul stelar.

Analizând spectrul de radiații al unei stele, se pot determina atât temperatura acesteia, cât și compoziția atmosferei.

Printre altele, radiația unui corp face posibilă aprecierea temperaturii acestuia. În 1860, fizicianul german Gustav Kirchhoff a stabilit că orice corp material, cum ar fi o stea, atunci când este încălzit, emite lumină sau alte radiații, așa cum strălucesc cărbunii încinși. Strălucirea corpurilor încălzite se datorează mișcării termice a atomilor din interiorul lor. Aceasta se numește radiație a corpului negru (în ciuda faptului că corpurile încălzite în sine nu sunt negre). Spectrul de radiații a corpului negru este greu de confundat cu orice: are o formă caracteristică care se modifică odată cu temperatura corpului (Fig. 16). Prin urmare, radiația unui corp încălzit este similară cu citirile unui termometru. Spectrul de emisie al diferitelor stele pe care le observăm este întotdeauna similar cu radiația unui corp negru, acesta este un fel de anunț despre temperatura unei stele.

Orez. 16. Spectrul de radiații al unui corp negru.

Toate corpurile - nu doar stelele - emit radiații datorită mișcării termice a particulelor microscopice constitutive. Distribuția de frecvență a radiațiilor caracterizează temperatura corpului.

Dacă studiem cu atenție lumina stelelor, aceasta ne va oferi și mai multe informații. Vom constata lipsa anumitor culori strict definite, iar acestea vor fi diferite pentru diferite stele. Și întrucât știm că fiecare element chimic își absoarbe setul caracteristic de culori, atunci comparând aceste culori cu cele care sunt absente în spectrul unei stele, putem determina exact ce elemente sunt prezente în atmosfera sa.

În anii 1920, când astronomii au început să studieze spectrele stelelor din alte galaxii, au descoperit ceva foarte interesant: s-au dovedit a fi aceleași seturi caracteristice de culori lipsă ca și stelele din propria noastră galaxie, dar toate au fost mutate spre roșu. sfârşitul spectrului, şi în aceeaşi proporţie. Pentru fizicieni, schimbarea culorii sau a frecvenței este cunoscută ca efect Doppler.

Cu toții suntem familiarizați cu modul în care acest fenomen afectează sunetul. Ascultă sunetul unei mașini care trece. Când se apropie, sunetul motorului sau al claxonului său pare mai ridicat, iar când mașina a trecut deja și a început să se îndepărteze, sunetul scade. O mașină de poliție care se deplasează spre noi cu o viteză de o sută de kilometri pe oră dezvoltă aproximativ o zecime din viteza sunetului. Sunetul sirenei sale este un val, alternând creste și jgheaburi. Amintiți-vă că distanța dintre cele mai apropiate creste (sau jgheaburi) se numește lungime de undă. Cu cât lungimea de undă este mai mică, cu atât este mai mare numărul de vibrații care ajung la urechea noastră în fiecare secundă și cu atât tonul sau frecvența sunetului este mai mare.

Efectul Doppler este cauzat de faptul că mașina care se apropie, emitând fiecare creastă a undei sonore următoare, va fi mai aproape de noi și, ca urmare, distanțele dintre creste vor fi mai mici decât în ​​cazul în care mașina ar sta pe loc. Aceasta înseamnă că lungimile undelor care vin la noi devin mai scurte, iar frecvența lor este mai mare (Fig. 17). În schimb, dacă mașina se îndepărtează, lungimea valurilor pe care le prindem devine mai mare, iar frecvența lor devine mai mică. Și cu cât mașina se mișcă mai repede, cu atât efectul Doppler se manifestă mai puternic, ceea ce îi permite să fie folosit pentru a măsura viteza.

Orez. 17. Efectul Doppler.

Când sursa care emite unde se deplasează spre observator, lungimea de undă scade. Dimpotrivă, atunci când sursa este îndepărtată, aceasta crește. Acesta se numește efect Doppler.

Lumina și undele radio se comportă în mod similar. Poliția folosește efectul Doppler pentru a determina viteza vehiculelor prin măsurarea lungimii de undă a semnalului radio reflectat de acestea. Lumina este o vibrație sau undă a câmpului electromagnetic. După cum am observat în cap. 5, lungimea de undă a luminii vizibile este extrem de mică - de la patruzeci la optzeci de milionimi de metru.

Ochiul uman percepe undele luminoase de diferite lungimi de undă ca culori diferite, cele mai lungi lungimi de undă corespunzând capătului roșu al spectrului, iar cele mai scurte - legate de capătul albastru. Acum imaginați-vă o sursă de lumină la o distanță constantă de noi, cum ar fi o stea, care emite unde luminoase de o anumită lungime de undă. Lungimea undelor înregistrate va fi aceeași cu cea a celor emise. Dar să presupunem acum că sursa de lumină a început să se îndepărteze de noi. Ca și în cazul sunetului, aceasta va crește lungimea de undă a luminii, ceea ce înseamnă că spectrul se va deplasa spre capătul roșu.

După ce a demonstrat existența altor galaxii, Hubble s-a angajat în anii următori să determine distanța până la acestea și să le observe spectrele. La acea vreme, mulți au presupus că galaxiile se mișcau aleatoriu și se așteptau ca numărul de spectre deplasate în albastru să fie aproximativ același cu numărul celor cu deplasare spre roșu. Prin urmare, a fost o surpriză completă să descoperi că spectrele majorității galaxiilor arată o deplasare către roșu - aproape toate sistemele stelare se îndepărtează de noi! Și mai surprinzător a fost faptul descoperit de Hubble și publicat în 1929: magnitudinea deplasării către roșu a galaxiilor nu este întâmplătoare, ci este direct proporțională cu distanța lor față de noi. Cu alte cuvinte, cu cât o galaxie este mai departe de noi, cu atât se retrage mai repede! De aici rezultă că Universul nu poate fi static, neschimbat ca mărime, așa cum se credea anterior. De fapt, se extinde: distanța dintre galaxii este în continuă creștere.

Conștientizarea că universul se extinde a făcut o adevărată revoluție în minți, una dintre cele mai mari din secolul al XX-lea. Când te uiți în urmă, poate părea surprinzător că nimeni nu s-a gândit la asta înainte. Newton și alte minți mari trebuie să fi realizat că un univers static ar fi instabil. Chiar dacă la un moment dat ar fi staționar, atracția reciprocă a stelelor și galaxiilor ar duce rapid la comprimarea acesteia. Chiar dacă universul s-ar extinde relativ lent, gravitația ar pune capăt expansiunii sale și ar face-o să se contracte. Cu toate acestea, dacă rata de expansiune a universului este mai mare decât un punct critic, gravitația nu o va putea opri niciodată și universul va continua să se extindă pentru totdeauna.

Aici puteți vedea o asemănare îndepărtată cu o rachetă care se ridică de la suprafața Pământului. La o viteză relativ mică, gravitația va opri în cele din urmă racheta și va începe să cadă spre Pământ. Pe de altă parte, dacă viteza rachetei este mai mare decât cea critică (mai mult de 11,2 kilometri pe secundă), gravitația nu o poate ține și părăsește Pământul pentru totdeauna.

Pe baza teoriei gravitației a lui Newton, acest comportament al universului ar fi putut fi prezis în orice moment în secolul al XIX-lea sau al XVIII-lea, și chiar la sfârșitul secolului al XVII-lea. Cu toate acestea, credința într-un univers static a fost atât de puternică încât amăgirea a dominat mințile până la începutul secolului al XX-lea. Chiar și Einstein era atât de sigur de natura statică a universului, încât în ​​1915 a făcut o corecție specială teoriei generale a relativității adăugând artificial în ecuații un termen special, numit constantă cosmologică, care asigura natura statică a universului.
Constanta cosmologică s-a manifestat ca acțiunea unei noi forțe - „antigravitația”, care, spre deosebire de alte forțe, nu avea o sursă definită, ci era pur și simplu o proprietate inerentă inerentă în însăși țesutul spațiu-timp. Sub influența acestei forțe, spațiu-timp a manifestat o tendință înnăscută de a se extinde. Alegând valoarea constantei cosmologice, Einstein ar putea varia puterea acestei tendințe. Cu ajutorul lui, el a reușit să echilibreze exact atracția reciprocă a întregii materii existente și să obțină ca rezultat un univers static.
Einstein a respins mai târziu ideea unei constante cosmologice drept „cea mai mare greșeală a sa”. După cum vom vedea în curând, există motive astăzi să credem că Einstein ar fi putut, până la urmă, să fi avut dreptate introducând constanta cosmologică. Dar ceea ce trebuie să-l fi supărat mai mult pe Einstein a fost că a lăsat credința sa într-un univers staționar să depășească concluzia că universul trebuie să se extindă, prezisă de propria sa teorie. Se pare că doar o persoană a văzut această consecință a teoriei generale a relativității și a luat-o în serios. În timp ce Einstein și alți fizicieni căutau modalități de a evita ca universul să fie non-static, fizicianul și matematicianul rus Alexander Friedman, dimpotrivă, a insistat că universul se extinde.

Friedman a făcut două presupuneri foarte simple despre univers: că arată la fel indiferent de unde ne uităm și că această presupunere este adevărată indiferent de unde privim. Pe baza acestor două idei și rezolvând ecuațiile relativității generale, el a demonstrat că universul nu poate fi static. Astfel, în 1922, cu câțiva ani înainte de descoperirea lui Edwin Hubble, Friedman a prezis cu exactitate expansiunea universului!

Presupunerea că universul arată la fel în toate direcțiile nu este în întregime adevărată. De exemplu, după cum știm deja, stelele galaxiei noastre formează o bandă strălucitoare distinctă pe cerul nopții - Calea Lactee. Dar dacă ne uităm la galaxii îndepărtate, se pare că numărul lor va fi mai mult sau mai puțin egal în toate părțile cerului. Deci universul arată aproximativ la fel în toate direcțiile dacă îl observi la scară mare în comparație cu distanțele dintre galaxii și ignori diferențele la scară mică.

Imaginați-vă că vă aflați într-o pădure în care copacii cresc la întâmplare. Privind într-o direcție, vei vedea cel mai apropiat copac la un metru de tine. În cealaltă direcție, cel mai apropiat arbore va fi găsit la o distanță de trei metri. În al treilea, vei vedea mai mulți copaci deodată, la unu, doi și trei metri distanță de tine. Pădurea nu pare să arate la fel în toate direcțiile. Dar dacă luați în considerare toți copacii pe o rază de un kilometru, aceste tipuri de diferențe vor avea o medie și veți vedea că pădurea este aceeași în toate direcțiile (Fig. 18).

Orez. 18. Pădure izotropă.

Chiar dacă distribuția copacilor în pădure în ansamblu este uniformă, la o inspecție mai atentă se poate dovedi că aceștia cresc pe alocuri. În mod similar, Universul nu arată la fel în spațiul exterior cel mai apropiat de noi, în timp ce atunci când mărim, observăm aceeași imagine, în orice direcție am observa.

Multă vreme, distribuția uniformă a stelelor a servit drept bază suficientă pentru acceptarea modelului Friedmann ca primă aproximare a imaginii reale a Universului. Dar mai târziu, o lovitură de noroc a scos la iveală alte dovezi că sugestia lui Friedman este remarcabil de exactă în descrierea universului. În 1965, doi fizicieni americani, Arno Penzias și Robert Wilson de la Bell Telephone Laboratories din New Jersey, depanau un receptor cu microunde foarte sensibil. (Microundele sunt radiații cu o lungime de undă de aproximativ un centimetru.) Penzias și Wilson erau îngrijorați de faptul că receptorul capta mai mult zgomot decât se aștepta. Ei au găsit excremente de păsări pe antenă și au eliminat alte cauze potențiale de defecțiune, dar în curând au epuizat toate sursele posibile de interferență. Zgomotul a fost diferit prin faptul că a fost înregistrat non-stop pe tot parcursul anului, indiferent de rotația Pământului în jurul axei sale și de revoluția sa în jurul Soarelui. Deoarece mișcarea Pământului a trimis receptorul în diferite sectoare ale spațiului, Penzias și Wilson au ajuns la concluzia că zgomotul vine din afara sistemului solar și chiar din afara galaxiei. Părea să vină în egală măsură din toate părțile cosmosului. Știm acum că oriunde este direcționat receptorul, acest zgomot rămâne constant, în afară de variațiile neglijabile. Așa că Penzias și Wilson au dat peste un exemplu izbitor care susține prima ipoteză a lui Friedman că universul este același în toate direcțiile.

Care este originea acestui zgomot cosmic de fond? Cam în aceeași perioadă în care Penzias și Wilson investigau zgomotul misterios din receptor, doi fizicieni americani de la Universitatea Princeton, Bob Dick și Jim Peebles, au devenit și ei interesați de cuptorul cu microunde. Ei au studiat sugestia lui George (George) Gamow (fost student al lui Alexander Friedman) că în primele etape de dezvoltare Universul era foarte dens și încins. Dick și Peebles credeau că, dacă acest lucru este adevărat, atunci ar trebui să putem observa strălucirea universului timpuriu, deoarece lumina din regiuni foarte îndepărtate ale lumii noastre ajunge abia acum până la noi. Cu toate acestea, din cauza expansiunii Universului, această lumină trebuie să fie deplasată atât de puternic către capătul roșu al spectrului, încât se va transforma din radiație vizibilă în radiație cu microunde. Dick și Peebles tocmai se pregăteau să caute această radiație când Penzias și Wilson, auzind despre munca lor, și-au dat seama că o găsiseră deja. Pentru această descoperire, Penzias și Wilson au primit Premiul Nobel în 1978 (ceea ce pare oarecum nedrept pentru Dick și Peebles, ca să nu mai vorbim de Gamow).

La prima vedere, faptul că universul arată la fel în toate direcțiile sugerează că ocupăm un loc special în el. În special, ar putea părea că, deoarece toate galaxiile se îndepărtează de noi, atunci trebuie să fim în centrul universului. Există, totuși, o altă explicație pentru acest fenomen: universul poate arăta la fel în toate direcțiile și din orice altă galaxie. Dacă vă amintiți, aceasta a fost tocmai a doua sugestie a lui Friedman.

Nu avem argumente științifice pentru sau împotriva celei de-a doua ipoteze a lui Friedman. Cu secole în urmă, biserica creștină ar fi recunoscut-o ca eretică, deoarece doctrina bisericească postula că noi ocupăm un loc special în centrul universului. Dar astăzi acceptăm presupunerea lui Friedman din motiv aproape opus, un fel de modestie: ne-ar fi cu totul surprinzător dacă universul ar arăta la fel în toate direcțiile doar pentru noi, dar nu și pentru alți observatori din univers!

În modelul lui Friedmann al universului, toate galaxiile se îndepărtează una de cealaltă. Acest lucru amintește de răspândirea petelor colorate pe suprafața unui balon umflat. Pe măsură ce dimensiunea mingii crește, distanțele dintre oricare două puncte cresc și ele, dar în acest caz, niciunul dintre pete nu poate fi considerat centrul de expansiune. În plus, dacă raza balonului crește în mod constant, atunci cu cât petele de pe suprafața lui sunt mai îndepărtate, cu atât mai repede vor fi îndepărtate în timpul expansiunii. Să presupunem că raza balonului se dublează în fiecare secundă. Apoi două puncte, separate inițial de o distanță de un centimetru, într-o secundă se vor afla deja la o distanță de doi centimetri una de alta (dacă sunt măsurate de-a lungul suprafeței balonului), astfel încât viteza lor relativă va fi de un centimetru pe secundă. . Pe de altă parte, o pereche de pete care au fost separate de zece centimetri se vor depărta, într-o secundă de la începutul expansiunii, cu douăzeci de centimetri, astfel încât viteza lor relativă va fi de zece centimetri pe secundă (Fig. 19). În mod similar, în modelul lui Friedman, viteza cu care oricare două galaxii se îndepărtează una de cealaltă este proporțională cu distanța dintre ele. Astfel, modelul prezice că deplasarea către roșu a unei galaxii ar trebui să fie direct proporțională cu distanța sa de la noi - aceasta este aceeași dependență pe care Hubble a descoperit-o mai târziu. Deși Friedman a reușit să propună un model de succes și să anticipeze rezultatele observațiilor lui Hubble, munca sa a rămas aproape necunoscută în Occident până când, în 1935, un model similar a fost propus de fizicianul american Howard Robertson și de matematicianul britanic Arthur Walker, deja în urma expansiunii universului descoperit de Hubble.

Orez. 19. Universul balonului în expansiune.

Pe măsură ce universul se extinde, galaxiile se îndepărtează unele de altele. De-a lungul timpului, distanța dintre insulele stelare îndepărtate crește mai mult decât între galaxiile din apropiere, așa cum se întâmplă cu petele de pe un balon care se umflă. Prin urmare, pentru un observator din orice galaxie, rata de îndepărtare a unei alte galaxii pare să fie cu atât mai mare, cu cât este mai departe.

Friedman a oferit un singur model al universului. Însă, în ipotezele sale, ecuațiile lui Einstein admit trei clase de soluții, adică există trei tipuri diferite de modele Friedmann și trei scenarii diferite pentru dezvoltarea Universului.

Prima clasă de soluții (cea găsită de Friedman) presupune că expansiunea universului este suficient de lentă încât atracția dintre galaxii să o încetinească treptat și, în cele din urmă, să o oprească. După aceea, galaxiile încep să se apropie unele de altele, iar Universul începe să se micșoreze. Potrivit celei de-a doua clase de soluții, universul se extinde atât de rapid încât gravitația va încetini doar puțin recesiunea galaxiilor, dar nu o va putea opri niciodată. În cele din urmă, există o a treia soluție, conform căreia universul se extinde într-un ritm atât de mare încât să evite colapsul. În timp, viteza de expansiune a galaxiilor devine din ce în ce mai mică, dar nu ajunge niciodată la zero.

O caracteristică uimitoare a primului model al lui Friedman este că în el Universul nu este infinit în spațiu, dar în același timp nu există granițe nicăieri în spațiu. Gravitația este atât de puternică încât spațiul este încovoiat și se închide pe sine. Aceasta este oarecum similară cu suprafața Pământului, care este, de asemenea, finită, dar nu are granițe. Dacă te miști de-a lungul suprafeței Pământului într-o anumită direcție, nu vei da niciodată peste o barieră de netrecut sau o margine a lumii, dar în cele din urmă te vei întoarce de unde ai plecat. În primul model al lui Friedman, spațiul este aranjat exact în același mod, dar în trei dimensiuni, și nu în două, ca în cazul suprafeței Pământului. Ideea că este posibil să ocolești universul și să te întorci la punctul de plecare este bună pentru science fiction, dar nu are valoare practică, deoarece, după cum se poate demonstra, universul se va micșora până la un punct înainte ca călătorul să revină la început. a călătoriei sale. Universul este atât de mare încât trebuie să te miști mai repede decât lumina pentru a avea timp să termini călătoria de unde ai început, iar astfel de viteze sunt interzise (de teoria relativității. - Trad.). În cel de-al doilea model al lui Friedman, spațiul este și el curbat, dar într-un mod diferit. Și numai în al treilea model geometria pe scară largă a Universului este plată (deși spațiul este curbat în vecinătatea corpurilor masive).

Care dintre modelele lui Friedman descrie universul nostru? Se va opri vreodată expansiunea Universului și va fi înlocuită de contracție sau Universul se va extinde pentru totdeauna?

S-a dovedit că a răspunde la această întrebare este mai dificil decât au crezut inițial oamenii de știință. Soluția sa depinde în principal de două lucruri - rata de expansiune observată în prezent a Universului și densitatea medie curentă (cantitatea de materie pe unitatea de volum de spațiu). Cu cât este mai mare rata de expansiune a curentului, cu atât este mai mare gravitația și, prin urmare, densitatea materiei, pentru a opri expansiunea. Dacă densitatea medie este peste o anumită valoare critică (determinată de rata de expansiune), atunci atracția gravitațională a materiei poate opri expansiunea universului și îl poate determina să se contracte. Acest comportament al Universului corespunde primului model Friedman. Dacă densitatea medie este mai mică decât valoarea critică, atunci atracția gravitațională nu va opri expansiunea și Universul se va extinde pentru totdeauna - ca în al doilea model Friedmann. În sfârșit, dacă densitatea medie a universului este exact egală cu valoarea critică, expansiunea universului va încetini pentru totdeauna, apropiindu-se de o stare statică, dar nu ajungând niciodată la ea. Acest scenariu corespunde celui de-al treilea model Friedman.

Deci care model este corect? Putem determina rata actuală de expansiune a universului dacă măsurăm viteza cu care alte galaxii se îndepărtează de noi folosind efectul Doppler. Acest lucru se poate face foarte precis. Cu toate acestea, distanțele până la galaxii nu sunt bine cunoscute, deoarece le putem măsura doar indirect. Prin urmare, știm doar că rata de expansiune a Universului este de la 5 la 10% pe miliard de ani. Și mai vagă este cunoștințele noastre despre densitatea medie actuală a universului. Astfel, dacă adunăm masele tuturor stelelor vizibile din galaxiile noastre și ale celorlalte, suma va fi mai mică de o sutime din ceea ce este necesar pentru a opri expansiunea Universului, chiar și la cea mai mică estimare a ratei de expansiune.

Dar asta nu este tot. Galaxiile noastre și celelalte trebuie să conțină o cantitate mare de un fel de „materie întunecată” pe care nu o putem observa direct, dar a cărei existență o cunoaștem datorită influenței gravitaționale asupra orbitelor stelelor din galaxii. Poate că cele mai bune dovezi ale existenței materiei întunecate provin de la orbitele stelelor de la periferia galaxiilor spirale precum Calea Lactee. Aceste stele se învârt în jurul galaxiilor lor prea repede pentru a fi ținute pe orbită numai de gravitația stelelor vizibile ale galaxiei. În plus, majoritatea galaxiilor fac parte din clustere și, în mod similar, putem deduce prezența materiei întunecate între galaxii din aceste clustere prin efectul său asupra mișcării galaxiilor. De fapt, cantitatea de materie întunecată din Univers depășește cu mult cantitatea de materie obișnuită. Dacă luăm în considerare toată materia întunecată, obținem aproximativ o zecime din masa necesară pentru a opri expansiunea.

Cu toate acestea, este imposibil să excludem existența altor forme de materie, necunoscute încă de la noi, distribuite aproape uniform în tot Universul, care ar putea crește densitatea medie a acestuia. De exemplu, există particule elementare numite neutrini care interacționează foarte slab cu materia și sunt extrem de greu de detectat.

(Unul dintre cele mai noi experimente cu neutrini folosește un rezervor subteran plin cu 50.000 de tone de apă.) Se crede că neutrinii sunt lipsiți de greutate și, prin urmare, nu provoacă atracție gravitațională.

Cu toate acestea, studiile din ultimii câțiva ani arată că neutrinul are încă o masă neglijabil de mică, care nu a putut fi detectată înainte. Dacă neutrinii au masă, ar putea fi o formă de materie întunecată. Cu toate acestea, chiar și cu o astfel de materie întunecată, pare să existe mult mai puțină materie în univers decât este necesar pentru a opri expansiunea sa. Până de curând, majoritatea fizicienilor au fost de acord că al doilea model al lui Friedmann este cel mai apropiat de realitate.

Dar apoi au apărut noi observații. În ultimii câțiva ani, diferite grupuri de cercetători au studiat cele mai mici ondulații din fundalul microundelor pe care le-au găsit Penzias și Wilson. Mărimea acestei ondulații poate servi ca un indicator al structurii la scară largă a universului. Personajul ei pare să indice că Universul este încă plat (ca în cel de-al treilea model al lui Friedman)! Dar, din moment ce cantitatea totală de materie obișnuită și întunecată nu este suficientă pentru aceasta, fizicienii au postulat existența unei alte substanțe, încă nedescoperite, - energia întunecată.

Și parcă ar complica și mai mult problema, observațiile recente au arătat că expansiunea universului nu încetinește, ci se accelerează. Contrar tuturor modelelor lui Friedman! Acest lucru este foarte ciudat, deoarece prezența materiei în spațiu - densitate mare sau scăzută - nu poate decât să încetinească expansiunea. La urma urmei, gravitația acționează întotdeauna ca o forță de atracție. Accelerarea expansiunii cosmologice este ca o bombă care colectează mai degrabă decât disipează energia după explozie. Ce forță este responsabilă pentru expansiunea accelerată a cosmosului? Nimeni nu are un răspuns de încredere la această întrebare. Cu toate acestea, poate că Einstein avea încă dreptate când a introdus constanta cosmologică (și efectul antigravitațional corespunzător) în ecuațiile sale.

Odată cu dezvoltarea noilor tehnologii și apariția telescoapelor spațiale excelente, am început să învățăm din când în când lucruri uimitoare despre univers. Și iată vestea bună: acum știm că universul va continua să se extindă într-un ritm din ce în ce mai mare în viitorul apropiat, iar timpul promite să dureze pentru totdeauna, cel puțin pentru cei care sunt suficient de înțelepți pentru a nu cădea într-o gaură neagră. Dar ce s-a întâmplat în primele momente? Cum a început universul și ce l-a determinat să se extindă?

Creat: 25.10.2013, 11224 46

„El a creat pământul cu puterea Sa, a întărit lumea prin înțelepciunea Sa și prin priceperea Lui a întins cerurile"

Ieremia 10:12

În cursul dezvoltării științei, mulți oameni de știință au început să caute o oportunitate de a-L exclude pe Dumnezeu din opiniile lor ca Prima Cauză a universului. Ca urmare a acestui fapt, au apărut multe teorii diferite despre originea universului, precum și despre apariția și dezvoltarea organismelor vii. Cele mai populare dintre acestea sunt teoria „Big Bang” și teoria „Evoluției”. În procesul de fundamentare a teoriei Big Bang, a fost creată una dintre teoriile fundamentale ale evoluţioniştilor, Universul în Expansiune. Această teorie sugerează că există o expansiune a spațiului exterior la scara universului, care se observă datorită separării treptate a galaxiilor unele de altele.

Să ne uităm la argumentele cu care unii oameni de știință încearcă să demonstreze această teorie. Oamenii de știință evoluționist, în special Stephen Hawking, cred că universul în expansiune este rezultatul Big Bang-ului și că după explozie a avut loc o expansiune rapidă a universului, iar apoi a încetinit și acum această expansiune este lentă, dar acest proces continuă. . Ei argumentează acest lucru prin măsurarea vitezei altor galaxii care se îndepărtează de galaxia noastră folosind efectul Doppler și, de asemenea, prin faptul că ei cunosc viteza ca procent, despre care Stephen Hawking spune: „Prin urmare, știm doar că rata de expansiune. din Univers este de la 5 la 10% pe miliard de ani. (S. Hawking „Cea mai scurtă istorie a timpului” trad. L. Mlodinov, p. 38). Totuși, aici apar întrebări: cum a fost obținut acest procent și cine și cum a realizat acest studiu? Stephen Hawking nu explică acest lucru, dar o spune ca pe un fapt. După ce am investigat această problemă, am primit informații că astăzi, pentru a măsura viteza galaxiilor în retragere, se folosește legea Hubble, folosind teoria „deplasării spre roșu”, care, la rândul ei, se bazează pe efectul Doppler. Să vedem care sunt aceste concepte:

Legea lui Hubble este legea care se referădeplasarea către roșu a galaxiilorși distanța lor într-o manieră liniară. Această lege are forma: cz = H 0 D, unde z este deplasarea către roșu a galaxiei; H0 - coeficient de proporționalitate, numit „constanta Hubble”; D este distanța până la galaxie. Unul dintre cele mai importante elemente pentru legea lui Hubble este viteza luminii.

Tura roșie -deplasarea liniilor spectrale ale elementelor chimice spre partea roșie. Se crede că acest fenomen poate fi o expresie a efectului Doppler sau a deplasării gravitaționale spre roșu, sau o combinație a ambelor, dar efectul Doppler este cel mai adesea luat în considerare. Acest lucru este pur și simplu exprimat prin faptul că, cu cât galaxia este mai îndepărtată, cu atât mai mult lumina ei este deplasată spre partea roșie.

Efectul Doppler -modificarea frecvenței și lungimii undelor sonore înregistrate de receptor, cauzată de mișcarea sursei acestora ca urmare a mișcării receptorului. Mai simplu spus, cu cât obiectul este mai aproape, cu atât frecvența undelor sonore este mai mare și invers, cu cât obiectul este mai departe, cu atât frecvența undelor sonore este mai mică.

Cu toate acestea, există o serie de probleme cu aceste principii pentru măsurarea vitezei galaxiilor în retragere. Pentru legea lui Hubble, este o problemă să estimăm „constantea Hubble”, deoarece pe lângă viteza galaxiilor în retragere, acestea au și propria lor viteză, ceea ce duce la faptul că legea lui Hubble este prost îndeplinită, sau deloc pt. obiecte situate la o distanţă mai mică de 10-15 milioane de ani lumină. Legea Hubble este, de asemenea, slab îndeplinită pentru galaxiile aflate la distanțe foarte mari (miliarde de ani lumină), care corespund unei deplasări spre roșu mai mare de 1. Distanțele până la obiectele cu o deplasare către roșu atât de mare își pierd unicitatea, deoarece depind de modelul acceptat al Univers și pe care sunt alocate unui moment în timp. În acest caz, doar deplasarea spre roșu este de obicei folosită ca măsură de distanță. Astfel, se dovedește că este practic imposibil să se determine viteza de retragere a galaxiilor îndepărtate și este determinată doar de modelul universului pe care îl acceptă cercetătorul. Acest lucru sugerează că toată lumea crede în propria viteză subiectivă a retragerii galaxiilor.

De asemenea, trebuie spus că este imposibil să se măsoare distanța până la galaxiile îndepărtate în raport cu strălucirea sau deplasarea lor spre roșu. Acest lucru este împiedicat de unele fapte, și anume că viteza luminii nu este constantă și se modifică, iar aceste schimbări merg în direcția încetinirii. LA1987 anîntr-un raport de la Institutul de Cercetare Stanford, matematicienii australieni Trevor Norman și Barry Setterfield au postulat că a existat o scădere mare a vitezei luminii în trecut (B. Setterfield, The Viteză de ușoară și cel Vârstă de cel Univers.). LA 1987 an Fizicianul teoretic de la Nijni Novgorod V.S. Troitsky a postulat că în timp a existat o scădere uriașă a vitezei luminii. Dr. Troitsky a vorbit despre declinvitezăSvetaîn10 miliono singura data comparativ cu valoarea sa actuală (V.S. Troitskii, Fizic constante și evoluţie de cel Univers, Astrophysics and Space Science 139 (1987): 389-411.). LA1998 an Fizicienii teoreticieni de la Imperial College London Albrecht și Joao Mageijo au postulat, de asemenea, o scădere a vitezei luminii. Pe 15 noiembrie 1998, The London Times a publicat un articol „Viteza luminii – cea mai rapidă din univers – este în scădere” ( The viteză de ușoară - cel cel mai rapid lucru în cel univers - este obtinerea Mai lent, The London Times, nov. 15, 1998.).Referitor la aceasta, trebuie spus că mulți factori afectează viteza luminii, de exemplu, elementele chimice prin care trece lumina, precum și temperatura pe care o au acestea, deoarece lumina trece prin unele elemente mai lent, iar prin altele mult mai repede. , ceea ce a fost demonstrat experimental . Asa de18 februarie1999 al anuluiîn revista științifică foarte respectată (și 100% evolutivă) Nature, a fost publicat un articol științific care detaliază un experiment în carevitezăSvetagestionatescădeainainte de17 metriînda-mi o secunda,apoiexistăinainte deniste60 kilometriînora.Aceasta înseamnă că ar putea fi observat ca o mașină care conducea pe stradă. Acest experiment a fost realizat de fizicianul danez Lene Howe și de o echipă internațională de oameni de știință de la universitățile Harvard și Stanford. Au trecut lumină prin vapori de sodiu răciți la temperaturi incredibil de scăzute, măsurate în nanokelvin (adică miliarde de kelvin; acesta este practic zero absolut, care prin definiție este -273,160C). În funcție de temperatura exactă a vaporilor, viteza luminii a fost redusă la valori în intervalul 117 km/h - 61 km/h; adică în esențăinainte de1/20.000.000dincomunvitezăSveta(L.V. Hau, S.E. Harris, Ştiinţă știri, 27 martie, p. 207, 1999).

În iulie 2000, oamenii de știință de la Institutul de Cercetare NEC din Pringston au raportat accelerarelorSvetainainte deviteză,depăşindvitezăSveta! Experimentul lor a fost publicat în revista britanică Nature. Ei au îndreptat un fascicul laser către o cameră de sticlă care conținea vapori de cesiu. Ca urmare a schimbului de energie între fotonii fasciculului laser și atomii de cesiu, a apărut un fascicul, a cărui viteză la ieșirea din cameră era mai mare decât viteza fasciculului de intrare. Se consideră că lumina se deplasează la viteza maximă într-un vid unde nu există rezistență și mai lentă în orice alt mediu datorită rezistenței suplimentare. De exemplu, știm cu toții că lumina călătorește mai lent în apă decât în ​​aer. În experimentul descris mai sus, Raya iesitdincamere de luat vederiCuin perechicesiuMai multinainte deA merge,Cumin totalitatea intratîna ei. Această diferență a fost foarte interesantă. laserRaya sărit pestepe18 metriredirecţionadinA mergelocuri,Undetrebuie saa fosta fi.În teorie, aceasta ar putea fi privită ca o consecință anterioară cauzei, dar acest lucru nu este în întregime adevărat. Există și o zonă științifică care studiază propagarea superluminală a impulsurilor. Interpretarea corectă a acestui studiu este: vitezăSvetanestatornicșiușoarăpoate saacceleracaoricineo altafizicobiectînunivers dat fiind condiţiile potrivite şi o sursă adecvată de energie. Oamenii de știință au obținut materie din energie fără pierderi; lumina accelerată la o viteză mai mare decât viteza luminii acceptată în prezent.

Relativ roșiedespre deplasare, trebuie spus că nimeni nu poate spune cu exactitate motivul apariției deplasării spre roșu și de câte ori se refractă lumina, ajungând la sol, iar acest lucru face ca baza măsurării distanțelor folosind deplasarea spre roșu să fie absurdă. . De asemenea, schimbarea vitezei luminii respinge toate ipotezele existente cu privire la distanța până la galaxiile îndepărtate și nivelează metoda de măsurare a acestei distanțe prin deplasarea către roșu. De asemenea, trebuie spus că aplicarea efectului Doppler la lumină este pur teoretică și, având în vedere că viteza luminii se modifică, acest lucru face de două ori dificilă aplicarea acestui efect la lumină. Toate acestea sugerează că metoda de determinare a distanței până la galaxii îndepărtate prin deplasare spre roșu și chiar mai mult argumentare că universul se extinde este pur și simplu neștiințific și o farsă. Să ne gândim că, chiar dacă știm viteza de retragere a galaxiilor, este imposibil să spunem că are loc expansiunea spațiului universului. Nimeni nu poate spune dacă o astfel de expansiune are loc deloc. Mișcarea planetelor și galaxiilor în univers nu indică o schimbare în spațiu în sine, dar conform teoriei Big Bang, spațiul a apărut ca urmare a big bang-ului și se extinde. Această afirmație nu este științifică, deoarece nimeni nu a găsit marginea universului, cu atât mai puțin a măsurat distanța până la acesta.

Explorând teoria „Big Bang-ului” întâlnim un alt fenomen neexplorat și nedovedit, dar despre care se vorbește ca pe un fapt, și anume „materia neagră”. Să vedem ce spune Stephen Hawking despre asta: „Galaxiile noastre și celelalte ar trebui să conțină o cantitate mare de un fel de „materie întunecată” pe care nu o putem observa direct, dar a cărei existență o cunoaștem datorită influenței gravitaționale asupra orbitelor stelelor din galaxii. . Poate că cele mai bune dovezi ale existenței materiei întunecate provin de la orbitele stelelor de la periferia galaxiilor spirale precum Calea Lactee. Aceste stele se învârt în jurul galaxiilor lor prea repede pentru a fi ținute pe orbită numai de gravitația stelelor vizibile ale galaxiei.”(S. Hawking „Cea mai scurtă istorie a timpului” trad. L. Mlodinov, p. 38).Vrem să subliniem că „materia neagră” este denumită „pe care nu o putem observa direct”, aceasta indică faptul că nu există fapte despre existența acestei materii, dar comportamentul galaxiilor din univers, de neînțeles pentru evoluționiști, le face cred în existența a ceva, dar nu știu ce.Interesantă este și afirmația: „de fapt, cantitatea de materie întunecatăîn univers depășește cu mult cantitatea de materie obișnuită”. Această afirmație vorbește despre cantitatea de „materie întunecată”, dar se pune întrebarea cum și prin ce metodă, această cantitate a fost determinată în condițiile în care este imposibil să se observe și să studieze această „materie”? Se poate spune că nimeni nu știe ce s-a luat și cât s-a obținut, nu este clar cum. Faptul că oamenii de știință nu înțeleg modul în care stelele galaxiilor spirale rămân pe orbita lor, la viteză mare, nu înseamnă existența unei „materie” fantomatice pe care nimeni nu a văzut-o și nu a putut-o observa direct.

Știința modernă este într-un dezavantaj în ceea ce privește fanteziile sale big bang. Astfel, concluzând gândindu-se la existența diverselor materii, Stephen Hawking spune: „Nu putem, totuși, exclude existența altor forme de materie care nu ne sunt încă cunoscute, distribuite aproape uniform în tot Universul, care ar putea să-i crească media. densitate. De exemplu, există particule elementare numite neutrini care interacționează foarte slab cu materia și sunt extrem de greu de detectat.”(S. Hawking „Cea mai scurtă istorie a timpului” trad. L. Mlodinov, p. 38). Aceasta arată cât de neputincioasă este știința modernă în încercarea de a demonstra că universul a luat ființă de la sine, fără un Creator. Dacă nu se găsesc particule, atunci argumentele științifice nu pot fi construite pe aceasta, deoarece probabilitatea ca alte forme de materie să nu existe este mai mare decât probabilitatea existenței lor.

Oricum ar fi, mișcarea galaxiilor, planetelor și a altor corpuri cosmice nu indică expansiunea spațiului universului, deoarece o astfel de mișcare nu are nimic de-a face cu definiția expansiunii spațiului. De exemplu, dacă sunt două persoane în aceeași cameră și una se îndepărtează de cealaltă, atunci asta nu înseamnă că camera se extinde, ci că există spațiu în care se poate deplasa. În mod similar, în această situație, există o mișcare a galaxiilor în spațiul cosmic, dar asta nu înseamnă o schimbare în spațiul cosmic. De asemenea, este absolut imposibil de demonstrat că cele mai îndepărtate galaxii sunt la marginea universului și nu există alte galaxii în spatele lor, iar acest lucru, la rândul său, sugerează că marginea universului nu a fost găsită.

Astfel, avem toate faptele pentru a afirma că nu există nicio dovadă pentru expansiunea universului până în prezent, iar aceasta, la rândul său, confirmă inconsecvența teoriei „Big Bang”.

Material din neciclopedie

Analizând rezultatele observațiilor galaxiilor și radiațiilor relicve, astronomii au ajuns la concluzia că distribuția materiei în Univers (regiunea spațiului studiat a depășit 100 Mpc în diametru) este uniformă și izotropă, adică nu depinde de poziție și direcție în spațiu (vezi Cosmologie) . Și astfel de proprietăți ale spațiului, conform teoriei relativității, implică inevitabil o schimbare în timp a distanțelor dintre corpurile care umplu Universul, adică Universul trebuie să se extindă sau să se contracte, iar observațiile indică expansiune.

Expansiunea Universului diferă semnificativ de expansiunea obișnuită a materiei, de exemplu, de expansiunea gazului într-un cilindru. Gazul, în expansiune, schimbă poziția pistonului în cilindru, dar cilindrul rămâne neschimbat. În Univers există o expansiune a întregului spațiu ca întreg. Prin urmare, întrebarea în ce direcție are loc expansiunea își pierde sensul în Univers. Această expansiune are loc la scară foarte mare. În cadrul sistemelor stelare, galaxii, clustere și superclustere de galaxii, expansiunea nu are loc. Astfel de sisteme legate gravitațional sunt izolate de expansiunea generală a Universului.

Concluzia că Universul se extinde este susținută de observațiile deplasării spre roșu în spectrele galaxiilor.

Să fie trimise semnale luminoase dintr-un punct din spațiu în două momente, care sunt observate într-un alt punct din spațiu.

Din cauza schimbării scarii Universului, adică a creșterii distanței dintre punctele de emisie și de observare a luminii, al doilea semnal trebuie să parcurgă o distanță mai mare decât primul. Și deoarece viteza luminii este constantă, al doilea semnal este întârziat; intervalul dintre semnale în punctul de observaţie va fi mai mare decât în ​​punctul de plecare a acestora. Întârzierea este cu atât mai mare, cu atât distanța dintre sursă și observator este mai mare. Standardul natural de frecvență este frecvența radiației în timpul tranzițiilor electromagnetice în atomi. Datorită efectului descris al expansiunii Universului, această frecvență scade. Astfel, atunci când se observă spectrul de radiații al unei galaxii îndepărtate, toate liniile sale ar trebui să se dovedească a fi deplasate spre roșu în comparație cu spectrele de laborator. Acest fenomen de deplasare spre roșu este efectul Doppler (vezi Viteza radială) de la „retragerea” reciprocă a galaxiilor și este observat în realitate.

Valoarea deplasării spre roșu este măsurată prin raportul dintre frecvența de radiație modificată și cea originală. Modificarea frecvenței este mai mare, cu atât distanța până la galaxia observată este mai mare.

Astfel, prin măsurarea deplasării spre roșu din spectre, se dovedește a fi posibilă determinarea vitezelor v ale galaxiilor cu care acestea se îndepărtează de observator. Aceste viteze sunt legate de distanțele r până la observator prin legea Hubble v = Hr; valoarea lui H se numește constantă Hubble.

Determinarea exactă a valorii lui H este asociată cu mari dificultăți. Pe baza observațiilor pe termen lung, valoarea H ≈ (0,5÷1) 10 -10 an -1 este în prezent acceptată.

Această valoare a lui H corespunde unei creșteri a vitezei de recesiune a galaxiilor, egală cu aproximativ 50-100 km/s pentru fiecare megaparsec de distanță.

Legea lui Hubble face posibilă estimarea distanțelor până la galaxii aflate la distanțe mari de deplasările spre roșu ale liniilor măsurate în spectrele lor.

Legea galaxiilor în retragere este derivată din observațiile de pe Pământ (sau, s-ar putea spune, din Galaxia noastră), și astfel descrie îndepărtarea galaxiilor de pe Pământ (galaxia noastră). Cu toate acestea, nu se poate concluziona din aceasta că Pământul (galaxia noastră) este cel care se află în centrul expansiunii Universului. Construcțiile geometrice simple ne convinge că legea lui Hubble este valabilă pentru un observator situat în oricare dintre galaxiile care participă la recesiune.

Legea expansiunii Hubble indică faptul că odată materia din Univers a fost în condiții de densități foarte mari. Timpul care ne separă de această stare poate fi numit condiționat vârsta Universului. Este determinat de valoare

t V ~ 1/H ≈ (10÷20) 10 9 ani.

Deoarece viteza luminii este finită, vârsta finită a universului corespunde regiunii finite a universului pe care o putem observa în prezent. În acest caz, cele mai îndepărtate părți observabile ale Universului corespund celor mai timpurii momente ale evoluției sale. În aceste momente, diverse particule elementare ar putea să se nască și să interacționeze în Univers. Analizând procesele care au avut loc cu participarea unor astfel de particule în prima secundă a expansiunii Universului, cosmologia teoretică, bazată pe teoria particulelor elementare, găsește răspunsuri la întrebările de ce nu există antimaterie în Univers și chiar de ce. Universul se extinde.

Multe predicții ale teoriei despre procesele fizice ale particulelor elementare se referă la regiunea de energie, care este de neatins în condițiile moderne de laborator terestru, de exemplu, în acceleratoare. Cu toate acestea, în perioada până în prima secundă a expansiunii Universului, particulele cu o astfel de energie ar fi trebuit să existe. Prin urmare, fizicienii consideră Universul în expansiune ca un laborator natural de particule elementare.

În acest laborator, se pot efectua „experimente de gândire”, se pot analiza modul în care existența unei anumite particule ar afecta procesele fizice din Univers, cum s-ar manifesta una sau alta predicție a teoriei în observațiile astronomice.

Teoria particulelor elementare este implicată în explicarea „masei ascunse” a Universului. Pentru a explica cum s-au format galaxiile, cum se mișcă în grupuri de galaxii și multe alte caracteristici ale distribuției materiei vizibile, se dovedește a fi necesar să presupunem că mai mult de 80% din masa Universului este ascunsă sub formă de particule invizibile, care interacționează slab. În acest sens, neutrinii cu masă de repaus diferită de zero, precum și noi particule ipotetice, sunt discutate pe larg în cosmologie.

Natura energiei întunecate este subiectul unor dezbateri acerbe. Descoperita cu putin mai putin de treizeci de ani in urma, componenta invizibila a universului inca nu a primit nici o explicatie. Este timpul să ne dăm seama: de ce energia întunecată cauzează atât de multe probleme și cum încearcă oamenii de știință să o detecteze?

Forma universului

Cu un grad bun de acuratețe, Universul nostru este omogen și izotrop din punct de vedere spațial - nu conține puncte și direcții „speciale”, în raport cu care se schimbă proprietățile sale. Nu este ușor să creezi un astfel de spațiu: este necesar să se mențină o anumită densitate energetică a tuturor componentelor sale.

Deja în anii 1980, oamenii de știință cunoșteau exact așa-numita densitate critică, care asigură un Univers plan spațial. Dar rezultatele obținute la măsurarea cantității de materie barionică din clusterele galactice, împreună cu densitatea pe care Big Bang-ul ar putea-o oferi, au indicat mai degrabă o densitate scăzută a materiei în spațiu.

De asemenea, epoca clusterelor globulare, conglomerate foarte vechi de stele, vorbea despre lipsa materiei. S-a dovedit că astfel de clustere s-au născut cu cel puțin 10 miliarde de ani în urmă: dar odată cu cantitatea de materie observată după Big Bang, expansiunea Universului ar fi trebuit să încetinească treptat și, în general, vârsta estimată a acestuia a fost mai mică. Lumea noastră s-a dovedit a fi mai tânără decât constituenții ei.

Supernove de tip Ia

În cele din urmă, oamenii de știință s-au convins de necesitatea căutării unei noi surse de energie în Univers prin intermediul supernovelor de tip Ia – stele al căror ciclu de viață se încheie cu un fulger atât de intens încât poate fi observat pe Pământ.

Două echipe de oameni de știință, Supernova Cosmology Project, condus de Saul Perlmutter, și High-Z Supernova Research Team, condusă de Brian Schmidt, au propus o procedură pentru utilizarea celor mai puternice telescoape din lume pentru a studia supernove.

Descoperirea a fost făcută de Mark Phillips, un astronom care lucrează în Chile: el a propus o nouă modalitate de a determina luminozitatea internă a supernovelor de tip Ia, care este direct legată de distanța până la un corp ceresc. Pe de altă parte, distanța până la unele dintre stele ar putea fi determinată folosind legea Hubble, care descrie modificarea lungimii de undă a fotonilor emiși de un obiect datorită expansiunii Universului.

S-a dovedit că supernovele din galaxiile îndepărtate sunt mult mai „palide”: luminozitatea lor a fost mult mai mică decât cea prevăzută pe baza distanței calculate folosind legea Hubble. Cu alte cuvinte, supernovele ar fi trebuit să fie mult mai departe: așa au sugerat oamenii de știință pentru prima dată că Universul nu se extinde doar, ci cu o oarecare accelerație.

Observarea peste noapte a supernovelor îndepărtate de tip Ia a schimbat înțelegerea oamenilor de știință asupra universului. Studiile au arătat că aproximativ 70% din densitatea de energie este o componentă nouă, necunoscută, cu presiune negativă.

Termenul de „energie întunecată” a fost propus ulterior de cosmologul Michael Turner, iar oamenii de știință s-au confruntat cu un nou mister: să explice natura apariției sale.

Poate fi explicată expansiunea accelerată a universului?

În prezent, există trei clase de teorii care pretind a fi energie întunecată. Prima varianta postulează existența energiei în vid: de fapt, aceasta a fost o întoarcere la constanta cosmologică propusă de Einstein pentru a menține un univers static. În noua versiune, densitatea vidului este aceeași în tot spațiul, dar nu este exclus ca aceasta să se modifice în timp.

A doua varianta numită chintesență, propusă de fizicianul german Christoph Wetterich, sugerează prezența unui nou câmp - de fapt, noi particule care contribuie la densitatea globală a universului. Energia unor astfel de particule nu se schimbă doar în timp, ci și în spațiu: pentru a nu exista fluctuații puternice în densitatea energiei întunecate, particulele trebuie să fie suficient de luminoase. Aceasta este, probabil, principala problemă a chintesenței: variantele propuse de particule, conform principiilor de bază ale fizicii moderne, nu se pot dovedi a fi ușoare, ci, dimpotrivă, dobândesc o masă semnificativă și, în prezent, nu există indicii. din acest scenariu au fost primite.

La a treia varianta includ diverse teorii ale gravitației modificate, în care interacțiunea dintre obiecte masive nu respectă legile standard ale Teoriei Generale a Relativității (GR). Există o mulțime de modificări ale gravitației, dar până acum nu s-au găsit abateri de la relativitatea generală în experimente.

Energia întunecată, în ciuda contribuției sale uriașe la starea Universului, se „ascunde” cu încăpățânare de observatori și sunt studiate numai manifestările indirecte ale proprietăților sale. Printre acestea, rolul principal este jucat de oscilațiile acustice barionice, anizotropia radiației cosmice de fond cu microunde și lentila gravitațională slabă.

Oscilații acustice barione

Oscilațiile acustice barionice, sau pe scurt BAO, sunt o schimbare periodică observată a densității materiei obișnuite, barionice, la scară mare. În plasma cosmică originală, fierbinte, formată din barioni și fotoni, au concurat două procese: atracția gravitațională, pe de o parte, și repulsia datorată eliberării de energie în timpul reacțiilor dintre materie și fotoni, pe de altă parte. O astfel de „opoziție” a dus la vibrații acustice, ca undele sonore în aer între zone de densitate diferită.

Când Universul s-a răcit, recombinarea a avut loc la un moment dat - a devenit mai profitabil pentru particulele individuale să formeze atomi, iar fotonii au devenit de fapt „liberi” și separați de materie. În același timp, din cauza vibrațiilor, substanța a reușit să se împrăștie pe o anumită distanță, numită orizont sonor. Efectele orizontului sunt în prezent observate în distribuția galaxiilor în univers.

Orizontul sonor în sine este o cantitate previzibilă din punct de vedere cosmologic. Depinde direct de parametrul Hubble, care determină rata de expansiune a Universului, care, la rândul său, este determinată și de parametrii energiei întunecate.

radiația CMB

Radiația de relicve cu microunde este un „eco” îndepărtat al Big Bang-ului, umplând uniform Universul cu fotoni cu aproape aceeași energie. În prezent, radiația relicvă este principala sursă de restricții asupra diferitelor modele cosmologice.

Cu toate acestea, pe măsură ce sensibilitatea instrumentelor a crescut, s-a constatat că radiația cosmică de fond cu microunde este anizotropă și are neomogenități - puțin mai mulți fotoni provin din unele direcții decât din altele. O astfel de diferență, printre altele, este cauzată și de prezența neomogenităților în distribuția materiei, iar scara de distribuție a punctelor „fierbinte” și „reci” de pe cer este determinată de proprietățile energiei întunecate.

Lentila gravitațională slabă

Un alt efect important pentru studiul energiei întunecate este lentila întunecată gravitațională, care constă în devierea fasciculelor de lumină în câmpul materiei. Lentila vă permite simultan să studiați structura Universului și geometria acestuia, adică forma spațiului-timp.

Există diferite tipuri de lentile gravitaționale, printre care cea mai convenabilă pentru studierea energiei întunecate este lentila slabă din cauza deviației luminii de către structura pe scară largă a Universului, ceea ce duce la estomparea imaginilor galaxiilor îndepărtate.

Energia întunecată afectează simultan atât proprietățile sursei, cum ar fi distanța până la aceasta, cât și proprietățile spațiului care distorsionează imaginea. Prin urmare, lentila slabă, având în vedere datele astronomice actualizate constant, este o modalitate de două ori importantă de a stabili limite asupra proprietăților energiei întunecate.

Energia întunecată este încă în umbră

În concluzie, ce au reușit să învețe fizicienii pe parcursul a aproape treizeci de ani de experiență în studierea energiei întunecate?

Se știe cu mare acuratețe că energia întunecată are o presiune negativă: în plus, ecuația pentru dependența presiunii de densitatea energiei este determinată cu mare siguranță și niciun alt mediu cunoscut de noi nu are asemenea proprietăți.

Energia întunecată este omogenă din punct de vedere spațial, iar contribuția sa la densitatea energetică a devenit dominantă relativ recent, cu aproximativ cinci miliarde de ani în urmă; în același timp, afectează simultan distanțele dintre obiecte și însăși structura Universului.

Diverse experimente cosmologice fac posibilă studierea energiei întunecate, dar în prezent erorile de măsurare sunt prea mari pentru a face predicții precise. Până acum, oamenii de știință sunt încă departe de a răspunde la întrebarea despre natura energiei întunecate, care controlează în secret structura Universului de multe miliarde de ani.

Studiile astronomilor americani confirmă informațiile din cărțile Anastasiei Novykh. Rata de expansiune a Universului s-a dovedit a fi mult mai mare decât au arătat calculele anterioare. Oamenii de știință ajung la concluzia că acest fapt poate indica prezența unui fel de radiație întunecată sau incompletitudinea teoriei relativității. acceptat pentru publicare în Astrophysical Journal.

Astrofizicianul american, laureatul Nobel Adam Riess, observă că această descoperire poate ajuta la înțelegerea ce este materia întunecată, precum și energia întunecată și radiația întunecată. Acest lucru este considerat destul de important, deoarece, conform oamenilor de știință moderni, diferite combinații de materie întunecată reprezintă mai mult de 95% din totalul masele universului.

Anterior, pentru a măsura viteza de expansiune a Universului, au fost studiate supernove îndepărtate și au fost folosite date de la sondele WMAP și Planck, care studiază „ecoul” cu microunde al Big Bang-ului. Într-un nou studiu, astrofizicienii au decis să-și schimbe tactica și au început să observe stelele relativ apropiate și variabile ale galaxiilor învecinate. Aceste stele se numesc Cefeide. Ele sunt de interes pentru cercetători, deoarece pulsația lor poate fi folosită pentru a calcula cu precizie distanțe până la obiectele spațiale îndepărtate. Echipa Adam Riess, folosind telescopul spațial Hubble, a observat astfel de stele în 18 galaxii din apropiere care au experimentat recent explozii de supernova de tip 1. În urma cercetării, a fost posibilă calcularea distanței până la aceste obiecte, ceea ce a ajutat la clarificarea valorii constantei Hubble și la reducerea erorii în calculul acesteia de la 3% la 2,4%. Drept urmare, s-a dovedit că două galaxii, situate la o distanță de 3 milioane de ani lumină una de cealaltă, zboară separat cu o viteză de 73 de kilometri pe secundă. Astfel, s-a obținut un rezultat neașteptat: viteza s-a dovedit a fi vizibil mai mare decât în ​​calculele obținute folosind WMAP și Planck. Această valoare a vitezei nu poate explica opiniile științifice existente cu privire la mecanismul originii Universului și natura energiei întunecate.

Fotografii NASA / ESA / A.Riess

Adam Riess sugerează că o rată atât de mare de expansiune a Universului poate indica faptul că în procesul de „accelerare”, pe lângă energia întunecată, este implicată o alta. substanță invizibilă. Omul de știință a numit-o „radiație întunecată” (radiație întunecată). Potrivit cercetătorilor, această „radiație” este similară în proprietăți cu așa-numiții neutrini sterili și a existat în primele zile ale vieții Universului, când era dominată de energie, nu de materie. Oamenii de știință speră că cercetările suplimentare cu telescopul Hubble și o precizie îmbunătățită a observației vor ajuta la înțelegerea dacă „radiația întunecată” este într-adevăr necesară pentru a explica rezultate neașteptate în studiile privind viteza de expansiune a Universului.

Faptul că Universul nu stă pe loc, ci se extinde treptat, a fost dovedit în 1929 de astronomul Edwin Hubble. El a făcut această descoperire observând mișcarea galaxiilor îndepărtate. La sfârșitul anilor 1990, în timp ce studiau supernovele de tip 1, astrofizicienii au reușit să afle că Universul se extinde nu cu o viteză constantă, ci cu accelerație. Apoi s-a ajuns la concluzia că motivul pentru aceasta este energia întunecată.

Este interesant că rezultatele cercetărilor moderne în domeniul astronomiei confirmă adesea informațiile din legendele antice ale multor popoare ale planetei. Aceste monumente culturale conțin informații uimitoare despre nașterea Universului prin Sunetul Primar (care se observă încă sub forma unui fundal al anumitor radiații), precum și cunoștințe despre ordinea mondială. Este suficient să ne amintim miturile cosmogonice larg cunoscute ale Dogonului și Bambara. Parțial, a fost posibil să înțelegem informațiile pe care acest popor le-a păstrat destul de recent, datorită descoperirilor în astronomie. Dar în miturile dogonului, s-au păstrat și astfel de informații că nivelul de dezvoltare al fizicii moderne nu este încă capabil să-i dea o explicație științifică.

Revenind la problema expansiunii Universului, este de remarcat faptul că rezultatele noului studiu confirmă ceea ce a fost publicat cu mulți ani în urmă în cărțile lui Anastasia Novykh, în plus, descoperirea făcută este doar o mică parte din cunoștințele conținute. in aceste carti. De exemplu, în cărți "Sensei-4"și "AllatRa" Se observă că mișcarea universului are loc în spirală. În general, mișcare în spirală este o direcție promițătoare pentru studiu, se manifestă în toate procesele lumii materiale. Dar cel mai interesant lucru este că cărțile scriitorului descriu nu numai procesul de naștere a Universului, ci oferă și informații despre ceea ce se întâmplă și se va întâmpla ca urmare a expansiunii sale. De asemenea, în cărți sunt valoroase cunoașterea forței care stă la baza materiei și a tuturor interacțiunilor ei, a fost efectuată o analiză a opiniilor științifice moderne în domeniul studierii fenomenelor astronomice, o analiză a legendelor antice din întreaga lume și multe altele, care pot deveni un imbold pentru descoperiri de reper în știința modernă.

De exemplu, cartea AllatRa conține informații destul de interesante despre masa totală a Universului:

Rigden: ... Cantitatea de materie (volumul, densitatea ei și așa mai departe) și însuși faptul prezenței sale în Univers nu afectează masa totală a Universului. Oamenii sunt obișnuiți să perceapă materia cu masa ei inerentă numai din poziția spațiului tridimensional. Dar pentru a înțelege mai bine sensul acestei întrebări, este necesar să știm despre multidimensionalitatea Universului. Volumul, densitatea și alte caracteristici ale vizibilului, adică materiei cunoscute oamenilor în toată diversitatea sa (inclusiv așa-numitele particule „elementare”) se schimbă deja în a cincea dimensiune. Dar masa rămâne neschimbată, deoarece face parte din informațiile generale despre „viața” acestei materii până la cea de-a șasea dimensiune inclusiv. Masa materiei este doar informații despre interacțiunea unei materii cu alta în anumite condiții. După cum am spus deja, informația ordonată creează materie, își stabilește proprietățile, inclusiv masa. Ținând cont de multidimensionalitatea Universului material, masa acestuia este întotdeauna egală cu zero. Masa totală a materiei din Univers va fi uriașă doar pentru observatorii de dimensiunile a treia, a patra și a cincea...

Anastasia: Masa Universului este egală cu zero? Acest lucru indică, de asemenea, natura iluzorie a lumii ca atare, care a fost menționată în multe legende antice ale popoarelor lumii...

Rigden: Știința viitorului, dacă alege calea indicată în cărțile tale, va putea să se apropie de a răspunde întrebărilor despre originea Universului și creația sa artificială.

Citiți continuarea din cartea AllatRa, p. 42

Potrivit opiniilor existente în știință, „dacă expansiunea accelerată a Universului continuă la nesfârșit, atunci, ca urmare, galaxiile din afara Superclusterului nostru de galaxii vor trece mai devreme sau mai târziu dincolo de orizontul evenimentelor și vor deveni invizibile pentru noi, deoarece viteza lor relativă va depășește viteza luminii.”

Există o altă viziune asupra procesului de expansiune a Universului, care poate fi urmărită în miturile popoarelor lumii, unde se spunea despre reducerea zilelor și despre Sunetul Primar. În cartea „Sensei-4” puteți citi următoarele:

„...În viitorul apropiat, omenirea va întâlni încă un alt fenomen al universului. Datorită accelerării tot mai mari a Universului, datorită epuizării puterii lui Allat, omenirea va simți reducerea rapidă a timpului. Fenomenul va fi că condițiile de douăzeci și patru de ore pe zi vor rămâne aceleași, dar timpul va zbura mult mai repede. Și oamenii vor simți această reducere rapidă a intervalelor de timp atât la nivel fizic, cât și la nivelul percepției intuitive.
- Deci va fi legat tocmai de expansiunea universului? - a clarificat Nikolai Andreevici.
- Da. Cu o accelerație crescândă. Cu cât Universul se extinde mai mult, cu atât timpul curge mai repede și așa mai departe până la anihilarea completă a materiei.

Datorită oamenilor de știință care s-au interesat de cunoștințele din cărțile lui A. Novykh și au început să aprofundeze în esența lor, raportul „PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS” a fost lansat recent. După cum este scris în raport, principalul semn de carte al cunoștințelor pentru cercetarea științifică a fost realizat de autor în lucrările „AllatRa” și „Ezoosmos”. În raportul oamenilor de știință, informațiile din cărțile autorului sunt completate cu date noi. În special, apar concepte precum grila ezoosmică, câmpul septon, septon, care sunt fundamentale pentru înțelegerea proceselor care au loc în lume atât la nivel micro, cât și la nivel macro.

„În inima Universului material se află un fel de „cadru spațial”, structura nematerială este GRILĂ EZOOSMICĂ. În viziunea unui rezident al dimensiunii tridimensionale, această „construcție” energetică în ansamblu ar semăna un obiect puternic aplatizat în conturul său exterior, aproximativ asemănător unei cărămizi plate, înălțimea este laterală a cărei margine este 1/72 din dimensiunea bazei sale. Cu alte cuvinte, grila ezoosmică are o geometrie plată. Posibilitatea de a extinderea Universului material este limitată de dimensiunea grilei ezoosmice.

Există 72 de dimensiuni în grila ezoosmică (notă: pentru mai multe detalii despre 72 de dimensiuni, vezi cartea AllatRa). Tot ceea ce știința modernă numește „Universul material” există doar în primele 6 dimensiuni, iar celelalte 66 de dimensiuni sunt, în esență, suprastructuri de control care conțin „lumea materială” în anumite limite restrictive – șase dimensiuni. Conform cunoștințelor antice, 66 de dimensiuni (de la 7 la 72 inclusiv) aparțin și ele lumii materiale, dar nu sunt astfel în esență.

În afara grilei ezoosmice, care este afirmată și în vechile tradiții sacre ale diferitelor popoare ale lumii, există o lume spirituală - o lume diferită calitativ, care nu are nimic de-a face cu lumea materială, cu legile și problemele ei.