Насколько велика Вселенная? Можно ли вообще ответить на этот вопрос?

15 078 просмотров
Об авторе

great-carina-nebula

Вселенная представляет собой огромное пространство, заполненное туманностями, звездными скоплениями, отдельными звездами, планетами с их спутниками, различными кометами, астероидами и, в конце концов, вакуумом, а также темной материей. Она настолько огромна, что полнота ответа на вопрос о том, насколько именно она большая, к сожалению, ограничена нашим нынешним уровнем развития технологий. Как бы там ни было, понимание размера Вселенной подразумевает понимание нескольких ключевых факторов. Одним из этих факторов, например, является понимание того, как ведет себя космос, а также понимание того, что то, что мы видим, является всего лишь так называемой «наблюдаемой Вселенной». Выяснить истинные размеры Вселенной мы не можем, потому что наши возможности не позволяют нам увидеть ее «край».

Все, что находится за пределами видимой Вселенной, по-прежнему остается для нас загадкой и является предметом бесконечных споров и дискуссий среди астрофизиков всех мастей. Сегодня постараемся простыми словами объяснить то, к чему пришла наука к настоящему моменту времени в вопросах понимания размеров Вселенной, и постараемся ответить на один из самых животрепещущих и сложных вопросов о ее природе. Но сперва давайте рассмотрим базовые принципы того, как ученые определяют расстояние в космосе.

Свет

Самым простейшим методом определения расстояния в космосе является использование света. Однако если учесть то, каким образом свет распространяется в пространстве, то следует понимать, что те объекты, которые мы видим с Земли, в космосе необязательно будут выглядеть так же. Ведь для того, чтобы свет от далеких объектов достиг нашей планеты может потребоваться десятки, сотни, тысячи, а то и десятки тысяч лет.

Скорость света составляет 300 000 километров в секунду, но для космоса, для такого гигантского пространства, понятие секунды не является идеальной величиной для измерения. В астрономии принято для определения расстояния использовать термин световой год. Один световой год приблизительно эквивалентен расстоянию 9 460 730 472 580 800 метров и дает нам не только представление о расстоянии, но также может говорить о том, какое количество времени потребуется свету объекта для того, чтобы нас достигнуть.

thesun

Самым простым примером разницы времени и расстояний является свет Солнца. Среднее расстояние от нас до Солнца составляет около 150 000 000 километров. Допустим, у вас есть подходящий телескоп и защита для глаз, позволяющие вести за Солнцем наблюдение. Суть в том, что все, что вы будете видеть в телескоп, на самом деле происходило с Солнцем 8 минут назад (именно столько требуется свету, чтобы добрать до Земли). Свет Проксимы Центавра? Дойдет до нас только через четыре года. Или взять хотя бы такую крупную звезду, как Бетельгейзе, собирающуюся стать в скором времени сверхновой. Даже если бы это событие произошло сейчас, мы узнали бы о нем не раньше середины 27 века!

Свет и его свойства сыграли ключевую роль в понимании нами того, насколько огромна Вселенная. В настоящий момент наши возможности позволяют нам заглянуть примерно на 46 миллиардов световых лет наблюдаемой Вселенной. Каким образом? Все благодаря используемой физиками и астрономами шкалы расстояний в астрономии.

Шкала расстояний

Телескопы являются лишь одним из инструментов для измерения космических расстояний и не всегда способны справится с этим заданием: чем дальше находится объект, расстояние до которого мы хотим измерить, тем сложнее это сделать. Радиотелескопы отлично подходят для измерения расстояний и проведения наблюдений лишь внутри нашей Солнечной системы. Они действительно способны предоставлять очень точные данные. Но стоит только направить их взор за пределы Солнечной системы, как их эффективность резко сокращается. Ввиду всех этих проблем астрономы решили прибегнуть к другому методу измерения расстояния — параллаксу.

Что такое параллакс? Объясним на простом примере. Закройте сначала один глаз и посмотрите на какой-нибудь объект, а затем закройте другой глаз и посмотрите снова на этот же объект. Заметили небольшое «изменение в положении» объекта? Этот «сдвиг» и называется параллаксом, методом, который используется для определения расстояния в космосе. Метод отлично работает, когда речь идет о звездах, находящихся в относительной близости от нас — примерно в радиусе 100 световых лет. Но когда и этот метод становится малоэффективным, ученые прибегают к другим.

Следующий способ определения расстояния носит название «метод главной последовательности». Он основан на наших знаниях о том, как со временем изменяются звезды определенных размеров. Сначала ученые определяют яркость и цвет звезды, а затем сравнивают показатели с ближайшими звездами, обладающими аналогичными характеристиками, выводя на основе этих данных приблизительное расстояние. Опять же, данный метод весьма ограничен и работает только в случае звезд, принадлежащих нашей галактике, или тех, которые находятся в радиусе 100 000 световых лет.

Чтобы заглянуть дальше, астрономы полагаются на метод измерения по цефеидам. Он основан на открытии американского астронома Генриетты Суон Ливитт, которая обнаружила зависимость между периодом изменения блеска и светимостью звезды. Благодаря этому методы многие астрономы смогли высчитать расстояния до звезд не только внутри нашей галактики, но и за ее пределами. В некоторых случаях речь идет о дистанциях в 10 миллионов световых лет.

И все же к вопросу размеров Вселенной мы пока не приблизились ни на йоту. Поэтому переходим к ультимативному средству измерений, основанному на принципе красного сдвига (или красного смещения). Суть красного смещения аналогична принципу работы эффекта Доплера. Вспомните железнодорожный переезд. Никогда не замечали, как звучание гудка поезда изменяется в зависимости от расстояния, усиливаясь при приближении и становясь тише при отдалении?

redshift

Свет работает примерно так же. Посмотрите на спектрограмму выше, видите черные линии? Они указывают на границы поглощения цвета химическими элементами, находящимися внутри и вокруг источника света. Чем больше сдвинуты линии к красной части спектра — тем дальше объект находится от нас. На основе подобных спектрограмм ученые также определяют то, насколько быстро объект двигается от нас.

Так мы плавно и подобрались к нашему ответу. Большая часть света, подвергшаяся красному смещению, принадлежит галактикам, возраст которых около 13,8 миллиарда лет.

Возраст — не главное

Если после прочтенного вы пришли к выводу, что радиус наблюдаемой нами Вселенной составляет всего 13,8 миллиарда световых лет, то вы не учли одной важной детали. Все дело в том, что на протяжении этих 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва Вселенная продолжала расширяться. Другими словами, это означает, что реальный размер нашей Вселенной гораздо больше, чем указано в наших изначальных измерениях.

Поэтому для того, чтобы узнать реальный размер Вселенной, необходимо принять во внимание еще один показатель, а именно то, насколько быстро Вселенная расширялась со времен Большого взрыва. Физики говорят, что наконец смогли вывести нужные цифры и уверены в том, что радиус видимой Вселенной в настоящий момент составляет около 46,5 миллиарда световых лет.

Правда, стоит также отметить, что эти подсчеты основаны лишь на том, что мы сами можем видеть. Точнее способны разглядеть в глубине космоса. Эти подсчеты не отвечают на вопрос истинного размера Вселенной. Кроме того, ученых заставляет задуматься некоторое несоответствие, согласно которому более удаленные от нас галактики в нашей Вселенной слишком хорошо сформированы, чтобы можно было считать, что они появились сразу после Большого взрыва. Для такого уровня развития потребовалось гораздо больше времени.

Возможно, мы просто не все видим?

Необъяснимый факт, указанный выше, открывает целый ряд новых проблем. Некоторые ученые постарались посчитать, сколько потребовалось бы времени для развития этих полностью сформированных галактик. Например, оксфордские ученые пришли к выводу, что размер всей Вселенной может быть в 250 раз больше наблюдаемой.

Мы действительно способны измерить расстояния до объектов в пределах наблюдаемой Вселенной, но то, что находится за этой гранью, нам не известно. Конечно же, никто не говорит, что ученые не пытаются это выяснить, но, как уже говорилось выше, наши возможности ограничены нашим уровнем технического прогресса. Кроме того, не стоит также сразу отбрасывать предположение о том, что ученые, возможно, так никогда и не узнают настоящих размеров всей Вселенной, если учесть все факторы, находящиеся на пути решения этого вопроса.

Насколько велика Вселенная? Можно ли вообще ответить на этот вопрос?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

59 комментариев

  1. Denus Warrus

    -Скажите, а как так получилось, что за 13.8 млрд лет вселенная расширилась минимум до 46.5 млрд лет?
    -Понимаете ли, после взрыва, который послужил началом всего вселенная расширялась быстрее скорости и т.к. это абсолютно невозможно, то мы назвали этот эффект, эффектом "ПАТАМУШТА" и вообще не задавайте глупых вопросов у вас в конце концов даже нобелевки нет, а дурака учить только портить)
    Как там говорится: "Если вы не можете обосновать свою теорию за чашечкой кофе среднестатистическому обывателю, скорее всего она ошибочна" (не дословно).

    • Denus Warrus

      Я там про Свету забыл) Вставьте свету куда посчитаете нужным)

    • Ptomaine

      Может потому, что расширение вселенной ускоряется?.. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • Denus Warrus

        Скорость света это предел для любого объекта обладающего массой, при приближении к скорости света энергия необходимая для ускорения стремится к бесконечности. Только объекты не обладающие массой способны двигаться со скоростью света, например фотоны. А за 13.8 млрд световых лет общий размер вселенной может достигнуть 27.6 млрд. световых лет, а не 46.5 млрд, как утверждается современной наукой. Внятного объяснения на этот вопрос я не обнаружил, просто принято считать, что это так, хотя и нарушает ОТО. Почему? Ну эффект "ПАТАМУШТА" и всё такое) Хотя есть конечно теории о сжатии и расширении пространства и о том, что его, пространства, вообще не существовало, но это всё вилами на воде писано...как и теории о тёмной материи. Во всяком случае пока это всё просто теории и не более и можно придумать свою, доказать и опровергнуть всё равно не получится, пока наука не определится с тем, что собственно произошло при рождении вселенной...если конечно таковое вообще было.

        • AndrMK

          Про скорость света и ее предел вы верно сказали но это верно только для нашей вселенной то есть это правило/закон работает только внутри нашей вселенной а вселенная расширяется в области где нет этого ограничения.

        • deaddreams

          уже устал талдычить для таких как ты - на начальном этапе т.н. инфляции вселенная раздулась за считанные секунды на миллиарды световых лет. И никакие ограничения этому не помеха, так как расширяется само пространство.

    • eab02

      Скорость расширения вселеной с каждой секундой растет.Теперь представьте какой скорости достигло скорость расширения вселеной за 46.5 млд лет и возможно оно уже превысело скорость света.Если кто то подумал о теори атносительности не надо забывать о квантовой запутаности которая оказалась быстрее скорости света. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • deaddreams

        квантовая запутанность не переносит а) материю, б) информацию. Во вторых вселенной не 46.5 лет, а размер вселенной 46,5 млрд. световых лет. Первое возраст , второе размер, почувствуй разницу! Вселенной чуть меньше 14млрд лет.

    • mr Vanya

      Причём это только радиус. Диаметр вообще 93 миллиарда световых лет!
      Срочно надо пересмотреть возраст вселенной или всю теорию происхождения всего того, что вокруг нас
      :-)

    • DevilDmitry

      Лол. Ограничение для скорости В пространстве. А то, что расширяется - само пространство. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • Dan

        Полностью согласен. Взрыв, и нечто вроде пузыря (пространства) расширяется, внутри которого существуют известные нам ограничения вроде скорости света. Какие ограничения (если они есть) и какие физические законы (опять-же если они есть) там за пузырём работают мы даже примерно не представляем. Так-что всё может быть.

    • hobtaa

      Что же вы такой умный и без нобелевки?? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • ShC

      Я считал, что если человек действительно интересуется этими темами, а не заходит чтобы покривляться и покорячиться, то он способен понять элементарные вещи.
      Никакого нарушения ОТО в факте расширения Вселенной быстрее скорости света нет. Расширяется быстрее "с" само пространство, а материя внутри этого пространства быстрее "с" не движется, а просто взаимно удаляется. И для такого удаления не нужно придавать материи ускорение и бесконечно большую силу.

      • mr Vanya

        Что такое расширение пространства? Это Лоренцево сокращение?
        L=L0 x SQRT(1 - v2/c2)

      • Fernando Navarro

        Как можно утверждать что расширяется пространство в то время, когда наукой четко не описано что такое пространство. На даный момент ваакум, ничто, а теории о флуктуациях в ваакуме пока только теории.

        • PUNCK

          Внимание!!! Цитата из википедии!!!:
          " Сопутствующее расстояние до самого удалённого наблюдаемого объекта — поверхности последнего рассеяния реликтового излучения — составляет около 14 миллиардов парсек или 14 000 Мпк (46 миллиардов или 4,6 × 1010 световых лет) во всех направлениях."
          Написанное относится к наблюдателю находящемуся на земле, я правильно всё понял, можно считать солнечную систему с землёй - центром вселенной?
          Это как надо понимать?

          • deaddreams

            это надо понимать что какую точку не возьми она будет таким же центром, и от нее до самого удаленного объекта будут все те же 14 Мпк. А когда любая точка центр то само понятие центра теряет смысл. Л - логика.

        • deaddreams

          у тебя каша в голове, почитай внимательно что такое вакууум, это далеко не ничто. У вакуума есть энергия. А энергия эквивалентна материи по Эйнштейну. Вместо пустых заявлений, лучше почитай книги по космологии.

      • nim_cch

        Тогда как расширение пространства влияет на спектральные линии?? Явно присутствует какой то диссонанс. Если расширение не передает веществу энергию, тогда как сдвигается спектр в красную сторону?

    • Tematik

      замечание в точку. Радиус цилиндрического пространства вселенной как и его "высота" 22,697 млрд. св. лет, но поскольку фотон движется спирально (это его "прямая" движения), путь в неподвижной вселенной составил бы вдвое больше лет. Однако, эти 22 получаются из 13 млрд лет развития потому, что среднее значение константы Хаббла соответствует сейчас около 1,65 световых скоростей на размер вселенной, а не 1. Максимальное ограничение на скорость кв. объекта во вселенной 2, а не 1 ск. света, фотон - специален. Никаких "разрывов причинно-связанных" областей вселенная себе не позволяет, нет и не было никакой инфляции, нужно читать Пенроуза, а не алогичного Линде.

  2. Rillan

    Я думаю можно, но это из рубрики фантастики для теперешнего человека.
    Нужно не только умудриться развиться до возможности перемещения между галактиками, но и умудриться не умереть (виду) за все это время. Потом определить границу вселенной и начать воплощать новую мечту, определене формы вселенной. А уж потом, фантастика станет реальностью :)

  3. uran

    Линейку для бесконечности изобретаем (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • mr Vanya

      Когда они говорят "вселенная", то подразумевают то локальное пространство вокруг нас которое мы наблюдаем.

  4. Cortes

    Эффект Доплера это изменение частоты, а не громкости сигнала. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  5. gigabyte2000@icloud.com

    Какой радиус вселенной, с какой скоростью она расширяется- вообще без разницы. Меня больше интересую вопросы, что за ее пределами, и где она расширяется?

    Если кто знает интересные статьи или видео на эту тему - поделитесь плесс. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • ShC

      Весьма вопрос хороший. По аналогии с 2-мерной поверхностью шарика, который надувают, и которая расширяется в третьем измерении, Вселенная могла бы расширяться в четвертом пространственном измерении (?)
      А если нет, то можно сказать, что раз расширяется само пространство, оно не имеет нужды в ответе на вопрос где расширяться. Есть бессмысленные вопросы, на которые нет ответа. Например, что находится севернее северного полюса? Вот и вопрос о том, где расширяется Вселенная и что за ее пределами из той же оперы - он просто лишен логического смысла.

  6. DeusEx

    Она никуда НЕ расширяется. Свет теряет свою энергию в среде, в которой распространяется (отсюда эффект Доплера).

    • Fernando Navarro

      Сложно очень сказать.
      Как по мне очень рано приписали красному смещению эффект расширения пространства. Пока для этого мало доказетельств. То что оно вписывается в ОТО мало что значит, для закрывания дыр в теории придумали ТЭ и ТМ.

    • tms

      эта теория (потеря энергии света от далеких источников) опровергнута уже лет сорок как.

      • mr Vanya

        Любопытства ради - Каков вердикт?
        Миллиарды лет преодолевая гравитационные и эм поля фотон всё-таки бессмертен?

      • DeusEx

        Как любая электромагнитная волна, свет теряет свою энергию с расстоянием.

        • nim_cch

          А это уже доказано?

          • DeusEx

            Заметил, что радио хуже работает на расстоянии. Радио - электромагнитная волна, свет - электромагнитная волна. Элементарно, Ватсон.

            • tms

              незаконченное среднее образование?

              • DeusEx

                Простая логика. Не думаю, что если посветить карманным фонариком из одного конца Вселенной, то свет дойдет до другого конца.

  7. DeusEx

    Красного смещения*

  8. dawson.white

    Так а что такое пространство и почему оно расширяется быстрее скорости света? Что породило это пространство? Большой взрыв? Как это пространство запихнулось в сингулярность большого взрыва, чтобы потом расшириться? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  9. tms

    космологическое красное смещение не имеет к эффекту доплера никакого отношения.
    такое ощущение, что статьи иногда пишет недоучившийся школьник.

    • Riordan

      Ну ок, тогда обоснованно и по пунктам озвучиваем в чём принципиальная физическая разница для волн звуковых и электромагнитных увеличивать видимую длину волны при удалении источника от наблюдателя.

      • 89178492752

        Научный мир заблуждения в противоположность.Сколько можно в этом утопить? По сути не может быть притяжения.Есть только отталкиваниелкивание.Согласись ведь это факт.А дельше самое интересное.Вселенная реально бесконечная и в ней всё энергетически живое (всё отталкивается друг от друга) поэтому создаются где-то сгустки гдето разряжается. Но заметте они вращутся.Так что сама материя нас сжимает.А нам кажется что притягивает.Кому-то удобно держать нас в неведении.Поэтому откинули эфир а ведь он и есть суть субстанция материального пространства.Настоящая наука в тупике.Не то ищут не тот подход.

      • tms

        вы пытаетесь спорить с тем, что я не говорил.

  10. 89178492752

    Ясно где произошол самообман.А именно то что фотон это корпускулярный объект.Комуто показалось что фотон это не только материя поля но ещё и просто материя.Но он происходит из схождения электрона на меньший уровень.А количество витков схождение на меньший уровень огра ничено.Здесь и произошла ошибка.Фотон это только волна.

  11. 89178492752

    Ты обращаюсь к себе чудак возьми магнит какое нахрен притяжение дурень его по сути не могёт быть баран это нахрен что-то от чего-то баран отталкивается.За баран не обессудь я сам баран.

  12. 89178492752

    По сути фундамегтальная физика не понимает куда идти.Заблудились в гипотеза. Есть верный путь вернуться и пройти всё заново.

  13. 89178492752

    Не обманывайте себя пацаны.Бог троица нас любит

  14. 89178492752

    Слушай друг какое нахрен притяжение ты же разумный муж посуди сам притяжение не возможно не пугаться это только в материальном мире. Любовь сильнее всего.

  15. 89178492752

    Ребята не оставлю вас.Нас хочет поломать система в ней мы находимся и она круче нас но мы в тельняшках

  16. 89178492752

    Нехрен нам вешать лапшу на уши мы знаем что вы все прендзнямвмундзнячии превзднязвмундздняи

  17. 89178492752

    Прошу прощения если кого-то оскорбил

  18. 89178492752

    Други сами по мыслите вот наука какие цели у неё.А хрен её знает.А ведь она в авангарде. А нам чё делать?Тока физматематические пацаны и девчата победят это недоумение.

  19. 89178492752

    Повременим

  20. justromagod

    Вопрос не в том как велика вселенная, вопрос в том где пределы человеческой логики перестают иметь смысл? Что будет если муравей будет спрашивать себя, как велика моя лужайка? Или лес? Что там за бугорком? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.