Содержание
Размеры вселенной
В сети ходит достаточно много видео, которые показывают в масштабе размеры вселенной, планет, звезд, галактик и т.п. Недавно попалось еще одно, достаточно наглядное, я разместил его в конце статьи, а до этого хотел поделиться некоторыми фактами.
Диаметр Луны 3000 км, Земли — 12800 км., Солнца 1,4 млн. километров, при этом расстояние от Солнца до Земли 150 млн. км. Диаметр Юпитера, самой большой планеты нашей солнечной системы — 150 тыс. км. Не зря говорят, что Юпитер мог бы быть звездой, в видео рядом с Юпитером расположена работающая звезда, ее размеры (но не вес) даже меньше Юпитера. Кстати, раз уж коснулись Юпитера, то возможно вы не слышали, но Юпитер не вращается вокруг Солнца. Дело в том, что масса Юпитера настолько велика, что центр вращения Юпитера и Солнца находится за пределами Солнца, таким образом и Солнце и Юпитер вращаются совместно вокруг общего центра вращения.
По некоторым расчетам в нашей галактике, которая называется «Млечный путь» (Milky Way), находится 400 млрд. звезд. Это далеко не самая крупная галактика, в соседней Андромеде звезд больше триллиона.
Как указано в видео на 4:35 через несколько миллиардов лет наш Млечный путь столкнется с Андромедой. Согласно некоторых расчетов, используя любые известные нам технологии, даже усовершенствованные в будущем, мы не сможем долететь до других галактик, так как они постоянно удаляются от нас. Помочь нам может только телепортация. Это плохая новость.
Хорошая новость — мы с вами родились в удачное время, когда ученые видят другие галактики и могут теоретизировать на тему Большого взрыва и других явлений. Если бы мы родились намного позже, когда все галактики разлетелись бы далеко друг от друга, то скорее всего мы не смогли бы узнать, как возникла вселенная, были ли другие галактики, был ли Большой взрыв и т.п. Мы бы считали, что наш Млечный путь (объединенный к тому времени с Андромедой) — единственный и уникальный во всем космосе.
Но нам повезло, и мы что-то знаем. Наверное.
Вернемся к цифрам. Наш небольшой Млечный путь содержит до 400 млрд. звезд, соседняя Андромеда более триллиона, а всего таких галактик в наблюдаемой вселенной насчитывается более 100 млрд. И во многих из них содержат по несколько триллионов звезд. Это может показаться невероятным, что в космосе такое количество звезд, но как то американцы взяли и навели свой могучий телескоп Хаббл на совершенно пустое пространство в нашем небе. Понаблюдав за ним несколько дней, они получили вот такую фотографию:
На совершенно пустом участке нашего неба они нашли 10 тыс. галактик (не звезд), каждая из которых содержит миллиарды и триллионы звезд. Вот этот квадратик в нашем небе, для масштаба.
А что творится за пределами наблюдаемой вселенной мы не знаем. Размеры вселенной, которую мы видим порядка 91,5 млрд. световых лет. Что за дальше — неизвестною. Возможно вся наша вселенная всего лишь пузырек в бурлящем океане мультивселенных. В которых может быть даже действуют другие законы физики, например не работает закон Архимеда и сумма углов не равна 360 гр.
Наслаждайтесь. Размеры вселенной на видео:
Следите за новостями сайта:
Оцените статью:
Среднее: 4.8 / 5. Всего оценок: 18
Оценок пока нет. Вы будете первым!
Размеры Вселенной, Метагалактик и космоса
Размеры Вселенной настолько огромны, что даже наша Солнечная система в ней не кажется хоть сколько-нибудь значимой. Просторы мироздания так велики, что говорят о них по большей части даже не в астрономическом смысле, а в философском. Потому что даже представить это пространство очень сложно.
С философской стороны весь окружающий нас материальный мир безграничен. Он представляется разными формами и состояниями материи, постоянно развивается и даже расширяется. С астрономической стороны во Вселенную включают все, что существует вокруг нас и нас самих: пространство, время, вещество, энергия.
Это все звезды, планеты, системы, галактики, каждый объект, окружающий вас прямо сейчас. Истинный размер Вселенной сегодня узнать невозможно. Вряд ли человечеству вообще удастся сделать это когда-либо, даже с развитием технологий. Поэтому в этом вопросе нашлось место и религиозной стороне, которая принимает Вселенную за бесконечность, высшую силу, бога, все и ничего, начало и конец времени и пространства.
Размеры Вселенной
Масштабы Вселенной
Чтобы хотя бы приблизительно вообразить размеры мироздания, стоит оценить масштабы некоторых ее элементов. Для примера возьмем человека как самый маленький объект. Это, конечно же, неправда, но так нам будет проще представить. Для него кругосветное путешествие вокруг Земли – это огромное расстояние, которое даже на самолете преодолевается за часы, а пешком даже по прямой дороге его можно было бы пройти только за долгие годы. Однако в масштабах нашей Солнечной системы Земля – лишь крупица. В сравнении с Сатурном или Юпитером наша планета выглядит как теннисный мяч на фоне баскетбольного.
А рядом с Солнцем она и вовсе просто семечка.
При этом в масштабах Вселенной вся Солнечная система – это даже не семечка и не песчинка, а какая-то крайне малая доля песчинки, которой и вовсе можно пренебречь как незначительной погрешностью. Размеры нашей системы – порядка 120 а.е. При этом одна астрономическая единица – это примерно 150 миллиардов километров. А диаметр всей нашей галактики и вовсе составляет один квинтиллион километров (единица и 18 нулей). И вот галактику уже можно сравнить с полноценной песчинкой на огромном пляже даже обозримой Вселенной, не говоря уже о том, какова ее протяженность может быть на самом деле.
Сравнение размеров небесных тел
Каждую ночь на небе мы можем наблюдать множество звезд и созвездий, которые находятся от нас на расстоянии многих миллионов световых лет. Некоторые из них так далеко, что конкретная звезда, возможно, уже даже погасла, а свет от нее идет к нам до сих пор. Просто напоминаю: скорость света считается самой высокой среди всех во Вселенной.
И даже если самое быстрое явление идет к нам так долго, представьте, каково будет преодолевать такие расстояния всему остальному.
Каждое звездное скопление объединяется с другими группы. К примеру, Млечный путь входит в Местную группу, диаметр которой составляет порядка одного мегапарсека. Даже свет пройдет такое расстояние более чем за три миллиона лет.
Но даже группы – это еще не самые большие части мироздания. Подробнее обо всех известных объединениях можете прочитать в нашей статье о строении Вселенной. Например, так называемые сверхскопления (суперкластеры) могут насчитывать в себе несколько сотен галактических групп, и даже они входят в состав еще больших формирований.
Наша галактика является частью сверхскопления Ланиакея, в котором находится центр тяжести, притягивающий все галактики суперкластера к себе. Его также называют центром обозримой Вселенной. Размеры даже этого сверхскопления порядка полумиллиарда световых лет, а оно во Вселенной, естественно, не одно.
Пожалуй, суперкластеры считаются самыми большими объектами, потому что мы просто не можем ни увидеть, ни представить еще более громадные части пространства.
Галактика Млечный путь
Размеры обозримой Вселенной
Обозримая Вселенная или Метагалактика – это все космическое пространство, каждая галактика и планета, которую мы можем увидеть. Мы не можем видеть дальше, чем на 13,8 млрд световых лет, потому что всему нашему мирозданию и есть столько лет. Свет от его более далеких областей до нас еще попросту не дошел. Поэтому нельзя точно сказать, что находится за пределами Вселенной, по крайней мере видимой. Согласно теории расширения пространства, все космические объекты удаляются друг от друга на сверхсветовой скорости. Но даже при этом мы все еще наблюдаем свет от некоторых из них, даже если на самом деле они уже могли значительно удалиться от нашей галактики.
Границей Метагалактики принято считать космологический горизонт. Это не значит, что за ним лишь пустота. Скорее всего, там находятся такие же звезды и планеты, но увидеть их мы не можем.
Понять истинные размеры обозримой Вселенной сложно еще и потому, что объекты отдаляются друг от друга.
Размеры обозримой Вселенной
Если взять Солнечную систему в качестве центра видимой Вселенной, то в диаметре все это пространство будет составлять примерно 93 миллиарда световых лет. Так как Метагалактика в основном однородна, многие предположения говорят о том, что за ее пределами находится все то же самое. А значит ее граница не является концом всего, и, возможно, все это тоже лишь песчинка в масштабах чего-то невообразимого большего.
Размеры космоса
Ошибочно приравнивать понятия «космос» и «Вселенная», потому что это не одно и то же. Космосом называют пустые части пространства, не заполненные оболочками небесных тел и всем прочим. Однако он все же не пустой, а состоит из межзвездного вещества и электромагнитного излучения. Также нельзя забывать и о наличии темной материи, которая, согласно теории, составляет большую часть космического пространства.
Сам космос тоже делится на несколько частей.
Для удобства в качестве точки отсчета в этой классификации принимается Земля.
Масштабы обозримой Вселенной
- Ближний космос. На высоте примерно 19 км над уровнем моря проходит линия Армстронга. Там вода кипит не при 100 градусах по Цельсию, а примерно при температуре тела человека. Поэтому находится там без скафандра уже нельзя – у вас даже слюна начнет закипать. На 100 км над уровнем моря уже начинается космическое пространство.
- Околоземный космос. Эта область начинается там, где сила притяжения Земли становится слабее таковой от Солнца. Примерно 260 км. До этой высоты летают орбитальные спутники и МКС.
- Межпланетная область. Это линия полета Луны и максимальное расстояние, на которое человек удалялся от Земли. Происходило это всего один раз в 1969 году, хотя некоторые до сих пор считают, что никакой высадки и на Луну никогда и не было. Подробнее об этом можете узнать в нашей статье о лунном заговоре.
- Межзвездное пространство.
Суть этого понятия полностью отражена в названии, здесь и пояснять нечего. Размеры таких областей составляют многие миллиарды километров. - Межгалактическое пространство. Протяженность таких частей космоса измеряется в квинтиллионах километров.
Суть этого понятия полностью отражена в названии, здесь и пояснять нечего. Размеры таких областей составляют многие миллиарды километров.
Наша планета действительно большая для нас, животных и других живых организмов. Но, как становится понятно из всего выше сказанного, в пределах огромной Вселенной все это не имеет никакого значения. Небольшая погрешность, которой космическое пространство легко может пренебречь. И этот факт одновременно завораживает и пугает.
Эп. 79: Насколько велика Вселенная?
Мы готовы завершить нашу трилогию открытий о Вселенной. Мы узнали, что у него нет центра; скорее везде его центр и нигде. Мы обнаружили, что Вселенная кажется плоской. Он не открытый, он не закрытый, он плоский. Если это не имеет никакого смысла, вам нужно послушать предыдущее шоу, потому что я никак не могу дать этому объяснение.
Итак, теперь мы хотим знать: насколько он велик? Это продолжается вечно или имеет конечный масштаб? Сколько из этого мы можем увидеть?
Стенограмма: Насколько велика Вселенная?
Загрузить стенограмму
Фрейзер Кейн: Мы готовы завершить нашу трилогию открытий о Вселенной.
Мы узнали, что у него нет центра; скорее везде его центр и нигде.
Мы обнаружили, что Вселенная кажется плоской. Он не открытый, он не закрытый, он плоский. Если это не имеет никакого смысла, вам нужно послушать предыдущее шоу, потому что я никак не могу дать этому объяснение.
Итак, теперь мы хотим знать: «Насколько это велико?» Продолжается ли оно вечно или имеет конечный масштаб? Сколько из этого мы можем увидеть? Хорошо, я знаю, что вы хотели определить некоторые термины, прежде чем мы начнем, так почему бы нам не разобрать это.
Доктор Памела Гей: Первое, что мы должны выяснить, это то, что такое видимая вселенная. Та часть Вселенной, которую мы можем видеть, вероятно, является лишь очень небольшой частью всей Вселенной. Но это не то, что мы думаем.
Фрейзер: Ну, что я думаю?
Памела: Итак, большинство людей спрашивают: «Как вы думаете, как далеко мы можем видеть?» Они отвечают, что если они слушали шоу достаточно долго, то Вселенной 13,7 миллиардов лет, и поэтому означает, что мы, вероятно, можем видеть вещи, которые находятся на расстоянии 13,7 миллиардов световых лет.
Фрейзер: Во всех направлениях?
Памела: Во всех направлениях. И это своего рода правильная логика, но проблема в том, что Вселенная расширяется. Мы можем видеть объекты со светом, прошедшим путь длиной 13,7 миллиарда световых лет, но проблема заключается в том, что отправная точка фотона, прошедшего путь в 13,7 миллиарда лет, не находится на расстоянии 13,7 миллиарда световых лет.
Фрейзер: Вы правы. Если бы вы спросили меня, это был бы мой ответ. Но теперь, когда я думаю об этом, все в красных сколах; это все разложено. Так что на самом деле он путешествовал дальше, чем это. Хорошо, кто-то должен был сделать математику.
Памела: Кто-то посчитал. На самом деле, отправная точка для самого дальнего фотона, который мы можем видеть, находится на расстоянии 78 миллиардов световых лет.
Фрейзер: Семьдесят миллиардов световых лет?
Памела: Начальная точка этого фотона находится на расстоянии 78 миллиардов световых лет.
Фрейзер: Итак, мы можем видеть вокруг себя сферу радиусом 78 миллиардов световых лет, то есть 156 миллиардов световых лет — пузырь, я думаю, поперек.
Памела: И все потому, что Вселенная расширяется. Свет проходит одно расстояние, но объекты удаляются от нас, поэтому то, что мы на самом деле можем видеть, представляет собой большую сферу, чем та, по которой прошел свет. Это действительно странно.
Фрейзер: Но подождите минутку. У меня один из тех моментов, когда вопросы возникают быстрее, чем я успеваю их сформулировать. Так что позвольте мне просто использовать это.
Я могу только представить, скажем, у нас есть самое отдаленное, что произошло при Большом Взрыве, и оно удаляется от нас и излучает свет. Мы видим свет, пришедший к нам в момент Большого взрыва, но как мы все еще видим свет, исходящий от него, когда он удаляется на 80 миллиардов световых лет? Помощь.
Памела: Вот как я об этом думаю: представьте, что вы стоите в самом конце движущейся дорожки, которая удаляется от вас.
Вы начинаете с отключенной движущейся дорожки. Прямо перед вами кто-то с мешком, полным шариков. Они могут катить шарики немного быстрее, чем движется дорожка.
Итак, вы поворачиваете на дорожку и говорите им, чтобы они начали стрелять шариками. Шарики, которые они бросают в вас, должны пройти дальше, чем первоначальное расстояние между вами и этим человеком, но меньше, чем расстояние между вами и этим человеком, когда шарик доберется до вас.
Итак, этот человек продолжает удаляться от вас, и этот шарик, который движется лишь немного быстрее, чем движется дорожка, в конце концов достигает вас, но со временем ему приходится преодолевать все большее расстояние.
Теперь, если этот человек продолжит катать шарики, вы получите постоянный поток шариков от этого человека точно так же, как мы получаем постоянный поток фотонов от космического микроволнового фона. Но каждый из этих шариков должен путешествовать немного дольше и немного дольше, поскольку Вселенная расширяется.
Фрейзер: И все бы ничего, если бы не проблема ускоренного расширения Вселенной благодаря темной энергии.
Так что может быть время, когда этот бедняга, катящий шарики, будет катить шарики, и они просто никогда не доберутся до вас.
Памела: Точно. Одна из проблем, которые у нас есть, заключается в том, что даже игнорирование того факта, что расширение Вселенной ускоряет движущуюся дорожку, как бы ломается, потому что Вселенная не заставляет людей двигаться с постоянной скоростью или заставляет галактики удаляться. с постоянной скоростью от нас.
Скорее, объекты, которые находятся все дальше и дальше, удаляются все быстрее и быстрее. Таким образом, объекты, прибывающие с больших расстояний, на самом деле должны перемещаться даже больше, чем вы ожидаете от нашей упрощенной движущейся дорожки.
Вместо этого вы можете представить, что у вас есть этот расширяющийся пол, где вы стоите на разных краях плитки, а плитки становятся все больше и больше. Чем больше плиток между вами и человеком, катящим шарики, тем быстрее они должны катить шарики. Таким образом, это становится действительно математически сложным очень быстро.
Фрейзер: Или, может быть, они переходят на более быстро движущиеся дорожки каждые пять минут, верно? Таким образом, у самых дальних людей самые большие проблемы. Какое значение это имеет? Я могу себе представить, когда космологи даже делают свои расчеты, которые мы начали в прошлом эпизоде, говоря только о форме Вселенной.
Математика должна быть довольно тяжелой. Я читал статьи о том, как астрономы нашли галактику, и мы видим ее такой, какой она была всего через миллиард лет после Большого взрыва. Это значение должно действительно учитываться в их расчетах.
Памела: Что ж, одна из самых сложных вещей — это попытаться сформулировать, что вы подразумеваете под расстоянием. Когда я говорю, что галактика находится на некотором расстоянии, я могу иметь в виду расстояние между тем, где она находилась, и тем, где находилась Земля в момент испускания света. Это очень маленькое расстояние.
Я мог бы говорить о расстоянии, пройденном светом.
Это средняя дистанция. Я мог бы говорить о расстоянии между тем, где был объект, когда он излучал свет, и тем, где сейчас находится Земля, которое немного больше.
Я мог бы говорить о расстоянии между тем, где сейчас находится объект, и тем, где сейчас находится Земля, что является наибольшим расстоянием.
Фрейзер: Я получаю эту жалобу от многих людей, когда они читают статьи и мы говорим о чем-то вроде того, что прямо сейчас эта звезда испускает клубы звездного материала. Он испускает свою внешнюю оболочку.
Но звезда находится на расстоянии 12 000 световых лет. Люди будут жаловаться, не говорите слов прямо сейчас, потому что это произошло на расстоянии 12 000 световых лет. Это просто большая версия, когда, как вы говорите, прямо сейчас есть четыре разных способа поговорить.
Несправедливо выбирать что-то произвольно, и это похоже на то, что мы используем по умолчанию, когда пишем, прямо сейчас для света, каким мы его видим сегодня.
Памела: Ага.
Это похоже на то, что если вы посмотрите в этот момент на это место в небе, то увидите именно это.
Фрейзер: Потому что это единственное, что мы можем знать наверняка. Все остальные мы проецируем и прямо сейчас не знаем, что произойдет через 12 000 лет. Наоборот, мы могли бы сказать, что когда мы смотрим на этот объект, это не совсем то, что он делал 12 000 лет назад. Именно это и делал свет 12 000 лет назад.
Таким образом, вам почти необходимо вступить в космологический разговор с человеком, когда он спорит с вами. Мы просто по умолчанию считаем, что это то, что мы видим прямо сейчас, и это то, что он делает прямо сейчас. Да, мы знаем, что это происходило в прошлом, но это единственный способ, которым мы можем написать об этом.
Памела: И это становится особенно запутанным, когда мы смотрим на объекты, свет которых падает на нас с двух разных направлений. Представьте, что вы смотрите на квазар, где вы видите свет, который прошел прямолинейный путь в нашей плоской геометрии Вселенной и пришел прямо к планете Земля.
Фрейзер: Мы также смотрим на искривленное изображение этого квазара, где свет, возможно, направлялся куда-то еще, а затем преломлялся большой галактикой, скоплением галактик или какой-то гравитационной массой, которая линзировала объект и направил свой свет, чтобы прийти к нам с другого пути.
Этот другой путь будет длиннее, поэтому свету потребовалось больше времени, чтобы добраться до нас. Итак, мы видим два разных изображения, ни одного из которых нет сейчас, но мы видим их сейчас. И мы можем видеть, как галактика что-то делает на прямолинейном изображении, а затем через некоторое время посмотреть, как она снова делает то же самое на изображении с изогнутыми линиями.
Это действительно гадость, когда вы наблюдаете, и что сейчас делает квазар? «Сейчас» имеет слишком много значений.
Фрейзер: Я упоминал, что люди должны оставить себе еще немного ибупрофина на этой неделе от головной боли на этой неделе. Вернемся тогда. Мы сказали, что наблюдаемая Вселенная имеет диаметр около 156 миллиардов световых лет.
Возникает следующий вопрос: «Какой процент реальной вселенной мы можем видеть?»
Памела: Мы не знаем.
Фрейзер: Хорошо, тогда я думаю, это зависит от обстоятельств. Когда я вижу процент, я думаю, это зависит от того, конечна Вселенная или бесконечна. Так почему бы нам не поговорить об этом, а потом мы сможем вернуться.
Памела: Здесь все космологи просто опускают головы и говорят: «Мы над этим работаем. У нас есть ограничения. У нас есть идеи, и мы можем никогда не узнать точного ответа».
Фрейзер: Итак, давайте сначала определим бесконечную вселенную. Это означало бы, что куда бы вы ни пошли, в каком бы направлении вы ни посмотрели, в каком бы направлении вы ни путешествовали, это галактика за галактикой; звезда за звездой; темная материя после темной материи. Это черепахи на всем протяжении.
Памела: Черепахи повсюду, и вы никогда не сможете перейти от верхней черепахи к нижней черепахе.
Фрейзер: Верно. И одним из следствий этого является то, что я думаю, что мы говорили о нескольких измерениях. Когда у вас есть бесконечная вселенная, не только все возможно, но и все должно существовать.
Если вы пойдете в одном направлении достаточно далеко, вы столкнетесь с другим Фрейзером и Памелой, сидящими на планете, похожей на Землю, и записывающими подкаст, рассказывающий об этой ситуации.
На самом деле в этом разговоре будет бесконечное количество Фрейзеров и Памел, потому что, если это бесконечная вселенная, все должно существовать бесконечное количество раз.
Памела: И это начинает становиться настоящим сумасшествием.
Фрейзер: Как все началось; как то, что я только что сказал, недостаточно глупо.
Памела: Так вот куда ты начинаешь, ох! Потому что, как вы сказали, в действительно бесконечной вселенной вы начинаете сталкиваться с бесконечным количеством одних и тех же вещей, происходящих снова и снова, независимо от того, насколько мала вероятность того, что вы в конечном итоге это обнаружите.
Теперь, если у вас есть достаточно маленькая конечная Вселенная, свет окутывает ее, и мы можем видеть себя в прошлом.
Фрейзер: Верно. Кажется, мы говорили об этом, так как Вселенная плоская, параллельные линии движутся в одном направлении. Вы смотрите в одном направлении, и как только вы достигаете края вселенной, это просто затылок.
Нет края и так во всех направлениях на самом дальнем предмете, то, что вы увидите, это то, с чего вы начали. Но тогда, я думаю, вы бы посмотрели дальше собственного плеча и увидели бы дальше, верно?
Памела: Ну что же такого крутого в этой идее, которая не срабатывает оказывается, мы могли бы в принципе, если бы Вселенная была конечной и достаточно маленькой, посмотреть и увидеть как Земля выглядела 10 миллиардов лет назад . Было бы так здорово наблюдать за эволюцией планеты.
Фрейзер: Но если бы она была достаточно маленькой, разве не было бы мы в миллиарде световых лет, а сразу за Землей была бы другая Земля, и та, которую мы видим 2 миллиарда лет назад?
Памела: Это если ты совсем крошечный. И мы действительно заметили бы это сейчас. Это не так уж и мало. Но была некоторая надежда, ужасно разбитая микроволновым зондом анизотропии Уилкинсона, что, возможно, мы живем во Вселенной, которая была либо четырехмерным тороидом, либо каким-то гипердодекаэдром, что просто забавно говорить.
Если бы Вселенная была достаточно мала, мы могли бы посмотреть на космический микроволновый фон и увидеть в разных местах на космическом микроволновом фоне одинаковые световые пятна. Идентичные места, где мы в основном смотрим через парадную дверь Вселенной и заглядываем внутрь через черный ход.
Фрейзер: И мы этого не видим.
Памела: Мы этого не видим.
Фрейзер: Тогда разве это не будет просто хорошо, тогда это неправда? Когда физики говорят, что вы смотрите через переднюю дверь, а видите заднюю дверь, разве свидетельство WMAP не должно было сказать «нет»?
Памела: Итак, мы выглянули, и астрономы уставились на WMAP с большой самоотдачей и компьютерным программным обеспечением, пытаясь найти идентичные пятна, и они не могли этого сделать. Дело в том, что это не говорит нам с уверенностью, что Вселенная не является гипертороидом. Это не гипердодекаэдр, не футбольный мяч, не пончик.
Мы не можем этого сказать, потому что может случиться так, что это такой большой пончик или футбольный мяч, что два одинаковых пятна, передняя дверь и задняя дверь, которые смотрят друг на друга, находятся дальше друг от друга, чем размер нашей видимой Вселенной. .
Фрейзер: Значит, они ушли слишком далеко?
Памела: Ага. И мы просто не видим двух одинаковых пятен на небе.
Фрейзер: Таким образом, наблюдение одинаковых пятен даст вам подтверждение, так что это все еще неизвестно. Вернемся на секунду в бесконечную вселенную. Как Большой взрыв вписывается в эту концепцию?
Pamela: Идея состоит в том, что с некоторыми геометриями, например, с седловидной геометрией, вы не можете создать геометрию, имеющую форму седла и закрытую внутрь. та самая геометрия.
С плоскими вы можете начать получать такие вещи, как тороиды, которые являются конечными. Но в целом плоский в большинстве способов, которыми мы работаем с математикой, в конечном итоге с бесконечной вселенной. Это просто геометрия пространства, что вы всегда можете сделать следующий шаг и выпасть из вселенной, но вы все еще в ней, потому что она бесконечна. Вы можете просто продолжать движение, и Вселенная не имеет границ в своей конкретной геометрии.
Фрейзер: Таким образом, открытие плоской Вселенной подтверждает существование бесконечной Вселенной.
Памела: Поддерживает, но не требует, потому что у нас мог бы быть этот гипертороид. У нас могла бы быть и другая действительно сумасшедшая геометрия. И также возникает вопрос, действительно ли наша Вселенная достаточно велика, она может иметь всевозможные сумасшедшие формы, сумасшедшие геометрические формы, где только крошечная часть Вселенной, в которой мы находимся, кажется плоской.
Это одна из раздражающих вещей, когда начинаешь иметь дело с действительно большими вещами. Вы растягиваете что-либо, и оно выглядит плоским. Вы растягиваете что-либо, и кажется, что это постоянная последовательность.
Фрейзер: Но, думаю, с Большим Взрывом; как представить себе бесконечную вселенную, 13,7 миллиардов лет назад вселенная была сингулярностью.
Памела: Верно.
Фрейзер: А потом началось расширение. Но все же, если он бесконечен, была ли это сингулярность бесконечного размера? Наверное.
Памела: Это сингулярность без границ. Именно здесь конечность/бесконечность начинает ломать человеческий мозг. Потому что частью определения конечной вселенной является то, что у вас есть замкнутая геометрия. Определение конечного состоит в том, что вы идете по прямой и возвращаетесь к затылку.
И с бесконечной вселенной, с геометрией, ты просто продолжаешь. И так вы начинаете вникать в то, что это не конечно и бесконечно в том смысле, что шесть игральных костей против неисчислимого бесконечного числа игральных костей. Это вопрос о том, есть ли у вещи край или нет границ.
Fraser: Теперь мы немного поговорили о том, что WMAP помог закрыть некоторые возможности, которые сказали бы, что он абсолютно конечен. Но если оставить открытой возможность для обоих, то куда теперь направляются исследования, чтобы определить это?
Памела: Итак, теперь мы начинаем искать и говорить, что все в порядке, поэтому мы исключили эти возможности. Меньшие додекаэдры. Так что с микроволновым зондом следующего поколения, миссией Plank, у нас будет более высокое разрешение и большая чувствительность.
Итак, давайте начнем выяснять, каковы узоры в горячих и холодных точках на микроволновом фоне, которые мы увидели бы, если бы вы сделали вселенную немного больше и просто начали бы получать края этих дверей и окон, смотрящих внутрь. друг через друга.
Какие узоры в свете, если он у вас идет так или иначе? О каких геометрических формах мы еще не подумали?
Наибольшее внимание в средствах массовой информации, о которых говорили люди, привлекают в основном форму футбольного мяча и форму пончика, которые крайне неудовлетворительны. Мы не хотим, чтобы Вселенная имела такую форму. Это вредит нашему маленькому мозгу.
Итак, давайте начнем мыслить нестандартно. Давайте начнем с выяснения того, как мы можем математически определить что-то как плоское. Это строго означает, что две параллельные линии остаются параллельными, а две линии, которые начинаются под прямым углом друг к другу, остаются под прямым углом друг к другу.
Какими разными способами мы можем начать получать эти геометрии и какие разные сигналы мы бы обнаружили в космическом микроволновом фоне, если бы у нас были эти альтернативные геометрии? И давайте начнем мыслить во многих измерениях.
Давайте начнем думать с коробки, которая вращается всевозможными сумасшедшими способами, которые мы обычно не можем визуализировать, но мы можем запрограммировать компьютер для создания. Это становится самой уродливой задачей геометрии в мире. Затем вы начинаете пытаться выяснить, каковы ограничения, если вселенная такая большая, что это значит?
К сожалению, все, что мы можем сделать, это установить нижний предел размера Вселенной. Если Вселенная действительно бесконечна, мы никогда не сможем сказать об этом с уверенностью. Это одна из грустных вещей в этом.
В лучшем случае мы сможем сказать: «Вселенная больше, чем», а затем назвать какое-то число.
Фрейзер: Верно, потому что с увеличением чувствительности наших инструментов мы сможем все лучше и лучше измерять горячие и холодные точки. Каждый раз, когда мы не видим зеркальных изображений, мы знаем, что Вселенная должна быть больше, чем «X».
Затем мы создадим еще более чувствительный космический корабль, который еще раз посмотрит на него и скажет, что он должен быть больше, чем «Y».
Это лучшее, что мы можем сделать? Мы никогда не можем знать наверняка?
Памела: Это лучшее, что мы можем сделать.
Фрейзер: Однако, когда я с тобой разговариваю, ты думаешь, что это конечно, верно? Это, кажется, ваш синтез науки до сих пор. Почему это?
Памела: В какой-то момент, когда вы просматриваете несколько улик, вам просто нужно выбрать ту, которая больше всего нравится вашему желудку. Здесь я должен признать, что консенсуса нет, и больше людей занимаются математикой для бесконечной вселенной — немного легче делать математику таким образом — чем для конечной вселенной.
У меня проблемы с идеей бесконечной вселенной, которая может быть параллельна другим бесконечным вселенным. Это как бы ломает мне мозг.
Тогда есть только идея: «Как создать сингулярность, которая содержит все в бесконечной вселенной, которая в настоящее время имеет плотность около шести атомов водорода в среднем на кубический метр?». Как создать бесконечную версию что?
Кажется, для моего мозга, который поддерживает космологию множественных параллельных вселенных, более разумно иметь конечную начальную точку с критической плотностью, которая развивается по мере изменения объема, и все уравновешивается, но вы имеете дело с конечными количествами. .
Упаковывая несколько бесконечностей бок о бок, мой мозг отказывается от этой идеи. Однако с научной точки зрения я не могу сказать, что мое решение любить эту теорию имеет большее значение, чем чье-то еще решение о том, что Вселенная должна быть совершенно бесконечной и что существует только одна из них; и чью-то идею о том, что существуют бесконечные ветвящиеся вселенные.
Может быть чья-то еще идея, что существуют конечные ветвящиеся вселенные. Есть так много разных вещей, которые могут сойтись воедино, и у нас нет способа сказать, кто более прав, чем кто.
Фрейзер: Но вам ведь не нужно вмешивать в это все, что связано с множественными вселенными, верно? Это способы попытаться ответить на проблемы квантовой теории. Это совсем другое шоу. Может быть, это будет четвертая часть?
Тогда даже в этом случае, какой бы безумной ни была возможность, все, что у вас есть, это доказательства. Мы так далеки от того, где ваша интуиция может вам помочь. Вы оставили свою интуицию дома, в африканской саванне, миллион лет назад. Он не готов к созерцанию бесконечной вселенной в сравнении с конечной.
Итак, какие линии улик мы могли бы иметь, чтобы попытаться определить и сузить это? Все, что у нас есть, это смотреть на космическое микроволновое фоновое излучение и видеть край.
Памела: Прямо сейчас, да. Прямо сейчас все, что мы можем сделать, чтобы определить размер видимой Вселенной и наложить ограничения на размер всей Вселенной, — это взглянуть на космическое микроволновое излучение. И не помещать на него какой-то размер всей вселенной; и изучить скорость удаления объектов, которые находятся между нами в космическом микроволновом фоне, чтобы измерить эволюцию расширения Вселенной.
Если мы на самом деле не понимаем, как скорость расширения менялась со временем, мы не можем точно сказать, где в настоящее время находится та точка, которая приняла фотон из фона космических лучей, который мы видим.
Поэтому нам необходимо постоянно работать над уточнением наших значений скорости расширения Вселенной в различные моменты времени. И нам нужно как можно подробнее изучить микроволновый фон.
С помощью этих двух наборов наблюдений мы можем выяснить, насколько далеко находится эта стена космического микроволнового фона с точки зрения того, где находятся точки, которые пропускали свет, который мы видим сейчас с нашим текущим местоположением, по сравнению с тем, где эти точки были, когда они допустил свет.
Мы можем наложить ограничения на то, что мы знаем, что вселенная больше, чем мы можем видеть. И это так хорошо, как получается.
Фрейзер: Итак, давайте предположим, что Вселенная конечна. Я дам тебе это. Насколько велика Вселенная?
Памела: Ну, многие люди, работающие над теориями, придумывают числа примерно в сто раз больше, чем мы видим. Такова текущая господствующая космология. Примерно в сто раз больше, чем мы видим.
Фрейзер: Итак, тогда мы находимся примерно в 1,5 триллионах световых лет в поперечнике. Неплохо для всего 13,7 миллиардов лет расширения.
Памела: Именно этот период инфляции в течение первой секунды или около того действительно позволил нам добраться туда, где мы есть. Без этого мы, вероятно, смогли бы увидеть все, но этот период инфляции действительно растянул ситуацию и позволил нам увидеть только небольшой уголок того места, где мы живем.
Фрейзер: Сколько из этого было инфляцией? Насколько велика была Вселенная к концу инфляции? Или это было похоже на большой ускоритель?
Памела: Это большой ускоритель.
Фрейзер: Итак, какой же тогда процент всей Вселенной составляет наша наблюдаемая Вселенная? В конечной вселенной?
Памела: О, теперь ты начинаешь разбираться с кубиками. Вы должны вычислить, если радиус в 100 раз превышает то, что мы можем видеть, вы берете один больше 100 в кубе, и это доля, которую мы видим. Таким образом, 100 в кубе — это 10 в 6-м, то есть один больше 10 000-го. Мы видим одну из 10 000 Вселенной.
Фрейзер: Одна 10-тысячная Вселенной? При нашем текущем минимальном размере вселенной, основанном на том, что мы видим с помощью WMAP.
Памела: Вроде круто?
Фрейзер: Немного грустно. Я просто хочу увидеть больше Вселенной. Я люблю путешествовать, я должен так сказать…
Памела: Но бывает и хуже, подумай об этом. В той части Вселенной, которую мы можем видеть, мы видим только четыре процента массы. То, что мы можем видеть, является видимой материей.
Фрейзер: Верно, остальное — темная материя, темная энергия и просто черная материя, которую мы не можем видеть. Это обычная материя, только не блестящая.
Памела: Итак, мы видим четыре процента от одной десятитысячной Вселенной.
Фрейзер: И мы видим только то, что происходит сейчас или недавно в крошечной сфере вокруг Земли. Чем дальше мы смотрим, это старые новости. Это было бы похоже на то, что единственная газета, которая появляется, это новости 14-го века. Не очень помогает.
Новости из Японии — это то, что произошло в 18 веке. Это было бы отстойно. Не могли бы вы сделать это еще печальнее?
Памела: Нет, я счастлива.
Фрейзер: Хорошо, повторюсь, мы можем видеть только крошечную часть Вселенной и еще более крошечную часть того, что есть на самом деле, и крошечную часть того, что происходит прямо сейчас.
Что ж, я думаю, мы закончили с этой трилогией о центре, форме и размере вселенной. Я знаю, что мы получим несколько вопросов. Так что присылайте их, и, возможно, мы поставим в очередь наше следующее шоу с вопросами, чтобы попытаться разобраться со всеми головными болями, которые мы причинили людям, и попытаться дать вам некоторое облегчение.
Эта стенограмма не полностью соответствует аудиофайлу. Он был отредактирован для ясности.
Транскрипция и редактирование Синди Леонард
Представьте вселенную размером с планету Земля
Представьте вселенную размером с планету Земля
Вселенная: представьте себе
невообразимо!
Автор: Мишель ван дер Мей
(в) 2009
Как
представить себе размеры нашей необъятной вселенной?
Вся вселенная почти
пустой!
Как можно представить размер
Вселенная?
Говорят, что наблюдаемая Вселенная составляет ок. 13,7 миллиардов световых лет видно из
землю в любом направлении. Это означает, что наблюдаемая Вселенная имеет форму
мяч. Он ничего не говорит ни о реальных размерах Вселенной, ни о
реальная форма Вселенной. Мы можем делать выводы только по тому, что для нас
наблюдаемый. Очевидно, что сама Вселенная, скорее всего, будет намного больше, чем
то, что мы можем видеть, это потому, что свет этих более далеких галактик просто
сказал, что еще не достиг планеты Земля.
Итак, вернемся к первоначальному вопросу, как представить размер
наблюдаемая Вселенная. Поскольку то, что мы можем наблюдать, находится на расстоянии 13,7 миллиарда световых лет,
общая наблюдаемая площадь имеет диаметр в 2 раза больше 13,7 миллиардов световых лет. Давайте
примите это как нашу первую ссылку X. Наблюдаемая Вселенная составляет 27,4 миллиарда
световых лет в диаметре.
X = 27,4e9 световых лет
Диаметр планеты Земля составляет около 12000 км. Это займет луч света
0,04 секунды (12e3 / 3e5), чтобы преодолеть это расстояние
Сколько секунд в году? Ну это просто, 365*24*3600 =
31536000
Это означает, что планета Земля составляет 0,04/3153600 = 1,27 миллиардной доли светового года.
в диаметре.
Возьмем это в качестве второго эталона Y.
Y = 1,27e-9 световых лет.
Это означает, что отношение Z между диаметром наблюдаемой Вселенной и
диаметр планеты Земля равен:
Z = X / Y = 27,4e9 / 1,27e-9 = 2,16e19
Это хорошее число, но если вы не можете представить размер Вселенной,
тогда о чем вам говорит это число? Ничего, верно?
Хорошо, давайте уменьшим масштаб, мы уменьшим размер наблюдаемой
Вселенной до размера планеты Земля, а затем вычислить новый размер планеты
Земля в этой гораздо меньшей Вселенной. Итак, на данный момент планета Земля — это вселенная.
Мы знаем, что диаметр планеты Земля составляет 12000 км (12×6 метров), поэтому исходная планета
земля в маленьком масштабе тогда будет:
12e6/Z = 5,56e-13 метров в диаметре.
Теперь, если мы знаем, что атом прибл. 1е-10 метров в диаметре, это значит наши
планета Земля уменьшилась до
(1e-10 / 5,56e-13 = 179,8) примерно 180 размера
атом!!!
Итак, если вся наблюдаемая Вселенная имеет размер планеты Земля (12000 км
диаметр), планета Земля заняла бы 180-ю часть атома в пределах этого
вселенная!!
Вывод: Планета Земля абсолютно ничто по сравнению с огромной Вселенной!
Вся вселенная в основном «ничто»!!
Конечно, вы знаете, что наша Вселенная — это огромная пустота, содержащая всего
пара атомов водорода на кубический метр. А как же сами атомы?
Насколько пуст атом? Насколько пуст, например, твердый слиток золота?
Простой атом (водород) имеет 1 протон в ядре и 1 электрон, вращающийся вокруг него.
вокруг него.
Физический размер протона составляет примерно 1,6e-15 метров,
электрон в 2000 раз меньше, так что давайте его проигнорируем.
Мы видели выше, что размер атома (на самом деле любого атома) составляет 1e-10
метр. Это означает, что ядро атома на самом деле только
62500-й от общего размера атома с
НИЧЕГО между протоном и электроном.
Давайте для разнообразия увеличим этот масштаб, возьмем атом размером с планету Земля
12000 км в диаметре. Таким образом, ядро будет равно (12000000/62500)
192 метра в диаметре!!!
Так что на самом деле в атоме водорода вообще ничего нет, так как
много ничего в золоте, как и много ничего в
вселенная!!
Обратите внимание, что электрон в 2000 раз
меньше, он будет только (192/2000) 9,6 см и перемещаться по поверхности
Земля почти со скоростью света около 19протон диаметром 2 метра
основной!!! Итак, вы можете себе представить, насколько сильны ядерные силы по сравнению с
гравитация. ..
Хорошо, хорошо, я слышал, вы говорите, что «золото» — это не «водород».
Правильно, на самом деле ядро золота состоит из 79 протонов и 118
нейтроны. Это означает, что ядро золота, конечно, больше, чем ядро золота.
атом водорода. Все-таки размер меньше 3е-14 метров и наверное ближе к
1e-14 метров, в то время как размер атома золота по-прежнему составляет около 1e-10 метров.
(в 3000-10000 раз больше). Это означает, что остается много свободного места даже в
твердый слиток золота!
Ах да, просто для справки. Мы сказали диаметр
атома составляет около 1e-10 метров, если это трудно представить, просто подумайте, что
прямая цепочка из 10 миллионов атомов, выложенная рядом, на самом деле не будет
более 1 мм
в длину.
Это потрясающе???
Некоторые человеческие основы, которые я
наблюдали
Подумайте об этом на минуту: Что заставляет нас
действительно по-человечески заключается в том, что мы спрашивали себя о каждом наблюдении на протяжении всего
тысячелетия «почему так?».