Содержание
Есть ли граница мира и что за ней?. Очерки о Вселенной
Еще задолго до того, как были установлены огромные расстояния до галактик, человечество постоянно задавалось вопросом: «есть ли граница мира и если есть, то что за ней?». Учение о мире как целом составляет предмет космологии. По этому поводу вправе высказываться и философия, и математика, в которой трактуется понятие бесконечности, и астрономия, изучающая конкретные небесные тела. Вопрос этот оказывается очень сложным и многогранным. Философия диалектического материализма утверждает, что материя и ее движение вечны, хотя и меняют форму. В бесконечном многообразии явлений в природе, явлений всегда материальных, теперь едва ли сомневается кто-либо из естествоиспытателей, хотя защитники идеализма и пытаются всякое новое, еще не понятное явление природы истолковать идеалистически. В этом они терпят, однако, неудачу с каждым продвижением науки вперед. Сейчас, по-видимому, мало кто из ученых допускает, чтобы Вселенная имела границу — «стенку», в которую можно упереться.
Однако вопрос о том, конечна ли Вселенная и каковы свойства пространства, в котором мы живем, можно попытаться проверить путем наблюдений в Космосе.
В школе изучают евклидово пространство, в котором две прямые никогда не пересекаются. Но наш великий математик Лобачевский показал, что мыслимо пространство с другими свойствами. Позднее Эйнштейн доказал в своей теории относительности, что реальное физическое, а не абстрактное пространство, заполненное материей, может иметь кривизну, обусловленную существованием материи. Советский ученый А. А. Фридман, а за ним другие ученые математически разработали модели вселенных, опирающихся на теорию относительности. Таких моделей создано немало и большинство их — это модели безграничной, но конечной Вселенной. Сочетание безграничности и в то же время конечности поясняют обычно на грубом примере шара. У него нет границ для двухмерного существа, могущего перемещаться только по поверхности шара. В то же время размер поверхности шара конечен.
Размеры шара могут увеличиваться, уменьшаться или пульсировать, оставаясь конечными.
Свойства конечной Вселенной теоретически зависят от средней плотности вещества в ней, от степени однородности этой плотности от места к месту. Обращаясь к наблюдениям, мы можем изучать пока только часть Метагалактики, которую часто и неосновательно отождествляют со Вселенной в целом.
Мы узнали, что галактики удаляются друг от друга, судя по красному смещению в их спектрах, и тем быстрее, чем они друг от друга дальше. Мы имеем некоторые сведения о массах галактик и об их распределении в пространстве. Очевидно, Метагалактика расширяется, но какая модель Вселенной больше всего на это похожа? Оказывается, что это можно выяснить, если установить связь величины красного смещения с расстоянием до галактики, если его определить другим независимым путем (а не по величине того же красного смещения). Для той же цели может служить и распределение очень далеких галактик (или источников радиоизлучения) в пространстве.
Расстояние до скоплений галактик, как мы говорили, можно определить по видимому блеску ярчайших галактик в них. Результаты наблюдений сравниваются с выводами теории для разных моделей Вселенной. Современное наше проникновение в глубину Метагалактики и точность наших данных еще недостаточны для уверенного, окончательного вывода. Все же большинство ученых склоняется сейчас к выводу, что Метагалактика конечна и расширяется с замедлением, которое создает взаимное тяготение. Вероятно, существует пульсация если не Вселенной, то Метагалактики, и когда-либо расширение сменится сжатием.
Из факта расширения Метагалактики можно сделать вывод, что несколько миллиардов лет назад ее объем был так мал, что галактики не могли существовать как отдельные объекты. Это, конечно, не означает, что тогда и было «сотворение мира», как хотят заключить идеалисты. Просто тогда вещество существовало в иной форме. Возможности превращения вещества безграничны и оно не всегда было и не всегда будет существовать в тех видах, в каких мы наблюдаем его вокруг себя сейчас.
Для более обстоятельного знакомства с состоянием космологии рекомендуем читателям статьи А. Л. Зельманова «Метагалактика и Вселенная» в сборнике «Наука и человечество», 1962, изд-во «Знание» и А. В. Засова «Космология и наблюдения» в № 4 журнала «Земля и Вселенная» за 1965 г.
Миллиардер Ричард Брэнсон слетал к границе с космосом на своем ракетоплане
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Для просмотра этого контента вам надо включить JavaScript или использовать другой браузер
Подпись к видео,
Полет Ричарда Брэнсона к границе космоса: как это было
Британский предприниматель Ричард Брэнсон вернулся из полета к границе с космосом, реализовав главную мечту всей своей жизни.
Ракетоплан Unity его компании Virgin Galactic в воскресенье достиг высоты в 90 километров, где небо становится черным, а горизонт Земли искривляется. Задержавшись на этой высоте на несколько минут, чтобы экипаж насладился видами Земли, аппарат пошел на снижение.
Полет стартовал над пустыней штата Нью-Мексико в США примерно в 08:30 по местному времени (17:30 по Москве). Он продлился около часа.
- Брэнсон и Безос полетят в космос. Основатель Amazon возьмет с собой 82-летнюю астронавтку
- Космический туризм: ракетоплан Virgin Galactic успешно долетел до границы космоса
Компания Virgin Galactic вела прямую трансляцию. Во время нее Брэнсон успел обратиться к зрителям, поделиться впечатлениями от вида «красивейшей Земли» и поблагодарить коллег за работу над аппаратом.
После приземления Брэнсон назвал полет «экстраординарным опытом» и объявил перед публикой и журналистами, что устраивает розыгрыш двух мест на первом коммерческом рейсе Unity с помощью фандрейзинговой платформы Omaze.
Брэнсона сопровождала команда из пяти человек. По его словам, он хотел лично пережить этот опыт, прежде чем ракетоплан начнет отправлять к границе с космосом туристов. Первый коммерческий полет Unity намечен на следующий год.
70-летний бизнесмен впервые выразил намерение построить ракетоплан еще в 2004 году, когда он основал компанию Virgin Galactic. Брэнсон тогда рассчитывал, что сможет начать возить космических туристов уже в 2007 году.
Для просмотра этого контента вам надо включить JavaScript или использовать другой браузер
Подпись к видео,
Видео: момент, когда ракетоплан с Брэнсоном на борту отрывается от земли
Но космический проект оказался одним из самых сложных начинаний в его жизни. Путь к сегодняшнему запуску оказался намного длиннее и трагичнее, чем предполагалось — из-за технических проблем, включая катастрофу прототипа аппарата в 2014 году, которая привела к гибели пилота и тяжелым травмам его помощника.
«Я хотел отправиться в космос с тех пор, как был ребенком, и в ближайшие 100 лет я надеюсь дать такую возможность и сотням тысячам других людей», — сказал Брэнсон в интервью Би-би-си.
«И почему бы им и не полететь в космос? Космос удивителен, Вселенная великолепна. Я хочу, чтобы люди смогли сверху посмотреть на нашу прекрасную Землю, а потом вернуться домой и трудиться изо всех сил, чтобы ухаживать за ней».
Как работает ракетоплан?
Для просмотра этого контента вам надо включить JavaScript или использовать другой браузер
Подпись к видео,
Самолет-носитель выпускает Unity в полет (тестовое испытание)
Самолет-носитель поднимает ракетоплан на высоту 15 километров, а затем Unity отделяется и включает собственный ракетный двигатель.
После этого Unity взмывает к границе космоса и земной атмосферы, разогнавшись до скорости, в три раза превышающей звуковую.
Граница земной атмосферы с космосом находится на высоте 100 км. Максимальная высота, которой может достигнуть Unity — 90 км.
Автор фото, Virgin Galactic
Подпись к фото,
Брэнсона сопровождали два пилота и три члена экипажа
Брэнсон против Безоса
Unity — суборбитальный ракетоплан. Это означает, что он не может достигнуть скорости и высоты, необходимых для космического полета вокруг Земли.
Единственный конкурирующий суборбитальный проект на данный момент — это система из ракеты и капсулы New Shephard, принадлежащая основателю интернет-гиганта Amazon Джеффу Безосу.
Еще в 2000 году он создал компанию Blue Origin и некоторое время назад объявил, что полетит в космос 20 июля.
Автор фото, Blue Origin
Подпись к фото,
New Shepard летает без пилотов — аппарат полностью управляется компьютерами
Капсула Безоса должна подняться на высоту около 100 километров над Землей — несколько выше по сравнению с аппаратом Virgin Galactic.
Кроме Безоса, пассажирами New Shephard станут еще три человека: брат бизнесмена Марк, пока неизвестный человек, заплативший за билет 28 млн долларов, и 82-летняя астронавтка Уолли Фанк.
По словам Брэнсона, полететь к границе с космосом на его аппарате ждут своей очереди 600 человек, которые уже заплатили первый взнос за билеты. Безос пока не распространялся о том, как он планирует эксплуатировать свой аппарат в будущем.
Брэнсон и Безос разговаривали по телефону и желали друг другу удачи в их космических начинаниях, однако между двумя предпринимателями явно присутствует соперничество, считает научный обозреватель Би-би-си Джонатан Эймос.
Ученые обнаруживают «Темный поток:» материя из-за пределов видимой Вселенной
Точно так же, как невидимая темная энергия увеличивает скорость расширения Вселенной, есть что-то еще, вызывающее неожиданное движение в далеких скоплениях галактик. Ученые считают, что причиной является гравитационное притяжение материи, лежащей за пределами наблюдаемой Вселенной, и они называют это «Темным потоком» в духе двух других космологических загадок, темной материи и темной энергии.
«Скопления демонстрируют небольшую, но измеримую скорость, которая не зависит от расширения Вселенной и не меняется с увеличением расстояния, — сказал ведущий исследователь Александр Кашлинский из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. — Распределение материи в наблюдаемой Вселенной не может объяснить это движение».
— Мы никак не ожидали найти что-то подобное, — сказал он.
Используя трехлетний обзор микроволнового фона с помощью микроволнового зонда анизотропии Уилкинсона (WMAP) НАСА и каталог скоплений, астрономы обнаружили сотни скоплений галактик, которые, кажется, увлекаются таинственным космическим потоком. Движения объемных скоплений движутся со скоростью почти 2 миллиона миль в час. Скопления направляются к 20-градусному участку неба между созвездиями Центавра и Паруса.
Несколько астрономов объединились, чтобы идентифицировать около 700 рентгеновских скоплений, которые демонстрировали тонкий спектральный сдвиг. Эта выборка включает объекты, находящиеся на расстоянии до 6 миллиардов световых лет — или почти половину наблюдаемой Вселенной — от нас.
Они обнаружили, что это движение постоянно на расстоянии не менее миллиарда световых лет. «Поскольку темный поток уже простирается так далеко, он, вероятно, простирается через всю видимую вселенную», — говорит Кашлински.
Открытие противоречит предсказаниям стандартных космологических моделей, которые описывают такие движения как уменьшающиеся на все больших расстояниях.
Космологи рассматривают микроволновый фон — вспышку света, излученную через 380 000 лет после Большого взрыва — как окончательную систему отсчета Вселенной. По отношению к ней любое крупномасштабное движение не должно иметь предпочтительного направления.
Модели Большого взрыва, которые включают функцию, называемую инфляцией, предлагают возможное объяснение течения. Инфляция — это кратковременное гиперрасширение в начале истории Вселенной. Если инфляция действительно имела место, то вселенная, которую мы можем видеть, является лишь небольшой частью всего космоса.
Данные WMAP, опубликованные в 2006 году, подтверждают идею о том, что наша Вселенная испытала инфляцию.
Кашлинский и его команда предполагают, что их скопления реагируют на гравитационное притяжение материи, которая в результате инфляции была вытеснена далеко за пределы наблюдаемой Вселенной. «Это измерение может дать нам возможность исследовать состояние космоса до того, как произошла инфляция», — говорит он.
Следующим шагом является сужение неопределенностей в измерениях. «Нам нужен более точный учет того, как распределяется газ температурой в миллион градусов в этих скоплениях галактик», — говорит Атрио-Барандела.
«Мы собираем еще больший и глубокий каталог рентгеновских кластеров, чтобы лучше измерять поток», — добавляет Эбелинг. Исследователи также планируют расширить свой анализ, используя последние результаты WMAP, опубликованные в марте.
Результат появится в выпуске Astrophysical Journal Letters от 20 октября, который доступен в электронном виде на этой неделе.
Препринт Dark Flow Paper, результаты и выводы
Препринт Dark Flow Paper, технические подробности
Источник: НАСА.
Трудно сказать, что Вселенная продолжается вечно во всех направлениях или что у нее есть край, за которым ничего нет.
Астрофизика не дает никаких указаний относительно того, какую разновидность экзистенциального кризиса мы должны иметь — хотя мы не можем с какой-либо степенью уверенности сказать, существует ли Вселенная вечно или нет, мы можем сказать, что наша наблюдаемая Вселенная имеет край в том смысле, что есть расстояние, за которым, независимо от того, что может существовать или не существовать, мы абсолютно не можем этого видеть.
8 прочтений
Разрешен еще один парадокс
Причина, по которой Вселенная может светиться вокруг нас, но при этом выглядеть темной, кроется в физике света в расширяющейся Вселенной. Когда пространство расширяется и расстояние между объектами увеличивается, свет, проходящий между этими объектами, растягивается, сдвигая свет к более низким частотам электромагнитного спектра.
Для видимого света более низкие частоты соответствуют более красным цветам, поэтому этот эффект называется «красным смещением».
Вы можете думать об этом как о допплеровском смещении — тот же эффект, который отвечает за понижение тона сирены, когда машина скорой помощи удаляется от вас
4 чтения
Эпоха Вечно Расширяющейся Вселенной
Когда вы спрашиваете, что это за существа, свет которых путешествовал так долго, в дело вступает странная физика? Теория Большого взрыва говорит, что Вселенная 13,8 миллиарда лет назад была горячим, плотным адом, в котором все пространство было заполнено раскаленной плазмой, пульсирующей и взбалтывающейся, как поверхность Солнца. Поскольку все пространство светилось, когда мы смотрим в самые дальние уголки космоса в любом направлении , это свечение на самом деле то, что мы видим. Даже если космос бесконечен и полон звезд, можно предположить, что мы можем видеть только те из них, которые находятся достаточно близко, чтобы прошло достаточно времени (с начала Вселенной), чтобы свет достиг нас оттуда. Все, что находится на таком расстоянии от Земли, что время прохождения света превышает возраст Вселенной, невидимо для нас.
3 чтения
Парадокс Ольберса
Парадокс Ольберса спрашивает: если Вселенная бесконечна и если в ней есть звезды (или галактики), почему небо темное? Конечно, если мы посмотрим в любом направлении в небе, эта линия обзора, в конце концов, упадет на звезду. Поэтому здравый смысл подсказывает нам, что куда бы мы ни посмотрели, небо должно быть таким же ярким, как Солнце, постоянно светиться.
5 прочтений
Мы не являемся центром Вселенной
Хотя мы, возможно, никогда не узнаем, бесконечна или ограничена Вселенная в целом, мы знаем, что космический микроволновый фон – отдаленная оболочка угасающего огня, окружающая нас – это самый далекий свет, который мы когда-либо видели, на краю наблюдаемой нами Вселенной. Но так же, как темнота ночного неба, этот край зависит от перспективы. Кто-то, живущий в галактике, удаленной от нас на миллиарды световых лет, находится в центре своей собственной наблюдаемой вселенной, которая может лишь частично перекрывать нашу.