Vše, co ve vesmíru existuje. Kolik vesmírů je v našem vesmíru? Paralelní vesmíry: hypotézy vyžadují potvrzení

Co je mimo vesmír? Tato otázka je příliš složitá lidské porozumění. To je způsobeno skutečností, že v první řadě je nutné určit její hranice, a to zdaleka není jednoduché.

Obecně přijímaná odpověď bere v úvahu pouze pozorovatelný vesmír. Rozměry jsou podle něj určeny rychlostí světla, protože je možné vidět pouze světlo, které objekty ve vesmíru vyzařují nebo odrážejí. Je nemožné podívat se dále než na nejvzdálenější světlo, které putuje celou dobu existence vesmíru.

Prostor se stále zvětšuje, ale je stále konečný. Jeho velikost je někdy označována jako Hubbleův objem nebo koule. Člověk ve vesmíru pravděpodobně nikdy nebude schopen poznat, co je za jeho hranicemi. Takže pro veškerý výzkum je to jediný prostor, se kterým budete muset interagovat. Alespoň v blízké budoucnosti.

Velikost

Každý ví, že vesmír je velký. Kolik milionů světelných let zabírá?

Astronomové pečlivě studují kosmické záření mikrovlnného pozadí – dosvit velkého třesku. Hledají souvislost mezi tím, co se děje na jedné straně oblohy, a tím, co je na druhé. A přitom neexistuje žádný důkaz, že by tam bylo něco společného. To znamená, že po 13,8 miliardy let se vesmír v žádném směru neopakuje. Tak dlouho trvá, než se světlo dostane alespoň k viditelnému okraji tohoto prostoru.

Stále se zabýváme otázkou, co je mimo pozorovatelný vesmír. Astronomové připouštějí, že vesmír je nekonečný. „Hmota“ v něm (energie, galaxie atd.) je distribuována úplně stejně jako v pozorovatelném Vesmíru. Pokud je to pravda, pak existují různé anomálie toho, co je na hraně.

Mimo Hubbleův svazek není jen více různých planet. Najdete tam vše, co může existovat. Pokud se dostanete dostatečně daleko, můžete dokonce najít jinou sluneční soustavu se Zemí ve všech směrech identickou, kromě toho, že jste místo míchaných vajec měli k snídani ovesnou kaši. Nebo nebyla snídaně vůbec. Nebo řekněme, že jste vstali brzy a vykradli banku.

Ve skutečnosti se kosmologové domnívají, že pokud půjdete dostatečně daleko, můžete najít další Hubbleovu kouli, která je zcela identická s tou naší. Většina vědců věří, že vesmír, jak ho známe, má hranice. To, co je za nimi, zůstává největší záhadou.

Kosmologický princip

Tento koncept znamená, že bez ohledu na místo a směr pozorovatele každý vidí stejný obraz Vesmíru. To se samozřejmě netýká studií menšího rozsahu. Taková homogenita prostoru je způsobena rovností všech jeho bodů. Tento jev lze detekovat pouze v měřítku kupy galaxií.

Něco podobného tomuto konceptu poprvé navrhl Sir Isaac Newton v roce 1687. A později, ve 20. století, totéž potvrdila pozorování dalších vědců. Logicky, kdyby vše vzniklo z jednoho bodu Velkého třesku a poté se rozšířilo do vesmíru, zůstalo by to docela jednotné.

Vzdálenost, ve které lze pozorovat kosmologický princip, abychom našli toto zdánlivě rovnoměrné rozložení hmoty, je přibližně 300 milionů světelných let od Země.

Vše se však změnilo v roce 1973. Pak byla objevena anomálie, která porušuje kosmologický princip.

Skvělý atraktor

Obrovská koncentrace hmoty byla nalezena ve vzdálenosti 250 milionů světelných let, poblíž souhvězdí Hydra a Kentaurus. Jeho hmotnost je tak velká, že by se dala srovnat s desítkami tisíc hmot Mléčné dráhy. Tato anomálie je považována za galaktickou superkupu.

Tento objekt se nazývá Velký přitahovač. Jeho gravitační síla je tak silná, že ovlivňuje ostatní galaxie a jejich kupy na několik set světelných let. On dlouho zůstala jednou z největších záhad kosmu.

V roce 1990 bylo zjištěno, že pohyb kolosálních kup galaxií, nazývaných Velký atraktor, směřuje do jiné oblasti vesmíru – za okraj vesmíru. Doposud lze tento proces pozorovat, i když samotná anomálie je v „zóně vyhýbání“.

temná energie

Podle Hubbleova zákona by se všechny galaxie měly od sebe pohybovat rovnoměrně, při zachování kosmologického principu. V roce 2008 se však objevil nový objev.

Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) našel velkou skupinu shluků pohybujících se stejným směrem rychlostí až 600 mil za sekundu. Všichni byli na cestě do malé oblasti oblohy mezi souhvězdími Kentaura a Para.

Není pro to žádný zřejmý důvod, a protože byl nevysvětlitelný jev, říkalo se tomu „temná energie“. Je to způsobeno něčím mimo pozorovatelný vesmír. V současnosti se o jeho povaze jen spekuluje.

Pokud jsou kupy galaxií přitahovány ke kolosální černé díře, jejich pohyb by se měl zrychlovat. Temná energie udává konstantní rychlost kosmických těles v miliardách světelných let.

Jeden z možné příčiny tento proces - masivní struktury, které jsou mimo vesmír. Mají obrovský gravitační účinek. V rámci pozorovatelného vesmíru neexistují žádné obří struktury s dostatečnou gravitační gravitací, která by tento jev způsobila. To ale neznamená, že by nemohly existovat mimo pozorovatelnou oblast.

To by znamenalo, že struktura vesmíru není jednotná. Pokud jde o struktury samotné, může to být doslova cokoliv, od agregátů hmoty po energii v měřítku, které si lze jen stěží představit. Je dokonce možné, že se jedná o řídící gravitační síly z jiných vesmírů.

Nekonečné bubliny

Mluvit o něčem mimo Hubbleovu sféru není úplně správné, protože má stále stejnou strukturu jako Metagalaxie. "Neznámý" má stejné fyzikální zákony vesmíru a konstanty. Existuje verze, že Velký třesk způsobil výskyt bublin ve struktuře vesmíru.

Bezprostředně po ní, než začala inflace Vesmíru, vznikla jakási „kosmická pěna“, existující jako shluk „bublin“. Jeden z objektů této látky se náhle rozšířil a nakonec se stal vesmírem známým dnes.

Ale co vzešlo z ostatních bublin? Alexander Kashlinsky, vedoucí týmu NASA, organizace, která objevila „temnou energii“, řekl: „Pokud se vzdálíte dostatečně daleko, můžete vidět strukturu, která je mimo bublinu, mimo vesmír. Tyto struktury by měly způsobit pohyb."

„Temná energie“ je tedy vnímána jako první důkaz existence jiného Vesmíru, nebo dokonce „Multivesmíru“.

Každá bublina je oblast, která se přestala rozšiřovat spolu se zbytkem prostoru. Vytvořila svůj vlastní vesmír se svými vlastními zvláštními zákony.

V tomto scénáři je prostor nekonečný a každá bublina také nemá žádné hranice. I když je možné prolomit hranici jednoho z nich, prostor mezi nimi se stále rozšiřuje. Postupem času bude nemožné dosáhnout další bubliny. Takový jev je dodnes jednou z největších záhad kosmu.

Černá díra

Teorie, kterou navrhl fyzik Lee Smolin, předpokládá, že každý podobný vesmírný objekt ve struktuře Metagalaxie způsobí vznik nového. Stačí si jen představit, kolik černých děr je ve vesmíru. Uvnitř každého jsou fyzikální zákony, které se liší od zákonů předchůdce. Podobná hypotéza byla poprvé vyslovena v roce 1992 v knize „The Life of the Cosmos“.

Hvězdy po celém světě, které spadají do černých děr, jsou stlačeny do neuvěřitelně extrémních hustot. Za takových podmínek tento prostor exploduje a expanduje do nového vlastního vesmíru, odlišného od původního. Bod, kdy se uvnitř černé díry zastaví čas, je začátek velkého třesku nové metagalaxie.

Extrémní podmínky uvnitř zničené černé díry vedou k malým náhodným změnám základních fyzikálních sil a parametrů v dceřiném vesmíru. Každý z nich má jiné vlastnosti a ukazatele od rodiče.

Existence hvězd je předpokladem pro vznik života. Je to dáno tím, že se v nich vytváří uhlík a další složité molekuly, které zajišťují život. Proto jsou pro formování bytostí a Vesmíru potřeba stejné podmínky.

Kritika kosmického přírodního výběru jako vědecké hypotézy je nedostatkem přímých důkazů tuto fázi. Ale je třeba mít na paměti, že z hlediska přesvědčení není o nic horší než navrhované vědecké alternativy. Neexistuje žádný důkaz o tom, co je mimo vesmír, ať už je to Multivesmír, teorie strun nebo cyklický prostor.

Mnoho paralelních vesmírů

Tato myšlenka se zdá být něčím, co má s moderní teoretickou fyzikou pramálo společného. Ale myšlenka existence Multivesmíru byla dlouho považována za vědeckou možnost, i když stále vyvolává aktivní diskusi a destruktivní debatu mezi fyziky. Tato možnost zcela ničí představu o tom, kolik vesmírů je ve vesmíru.

Je důležité mít na paměti, že Multivesmír není teorií, ale spíše důsledkem současného chápání teoretické fyziky. Toto rozlišení má rozhodující význam. Nikdo mávl rukou a neřekl: "Buď Multivesmír!". Tato myšlenka byla odvozena ze současných učení, jako je kvantová mechanika a teorie strun.

Multivesmír a kvantová fyzika

Mnoho lidí zná myšlenkový experiment „Schrödingerova kočka“. Její podstata spočívá v tom, že na nedokonalost kvantové mechaniky upozornil rakouský teoretický fyzik Erwin Schrödinger.

Vědec navrhuje představit si zvíře, které bylo umístěno v uzavřené krabici. Pokud ji otevřete, můžete zjistit jeden ze dvou stavů kočky. Ale dokud je krabice zavřená, zvíře je buď živé, nebo mrtvé. To dokazuje, že neexistuje stát, který by spojoval život a smrt.

To vše se zdá nemožné jednoduše proto, že to lidské vnímání nedokáže pochopit.

Ale podle podivných pravidel kvantové mechaniky je to docela reálné. Prostor všech možností v něm je obrovský. Matematicky je kvantově mechanický stav součtem (nebo superpozicí) všech možných stavů. V případě „Schrödingerovy kočky“ je experiment superpozicí „mrtvých“ a „živých“ pozic.

Ale jak to má být interpretováno, aby to dávalo nějaký praktický smysl? Oblíbeným způsobem je uvažovat o všech těchto možnostech tak, aby byl dodržen jediný „objektivně pravdivý“ stav kočky. Lze však také souhlasit s tím, že tyto možnosti jsou pravdivé a že všechny existují v různých vesmírech.

Teorie strun

Toto je nejslibnější příležitost pro spojení kvantové mechaniky a gravitace. To je obtížné, protože gravitace je v malém měřítku stejně nepopsatelná jako atomy a subatomární částice v kvantové mechanice.

Ale teorie strun, která říká, že všechny základní částice jsou tvořeny monomerními prvky, popisuje všechny známé přírodní síly najednou. Patří mezi ně gravitace, elektromagnetismus a jaderné síly.

Nicméně, pro matematická teorie struny vyžadují alespoň deset fyzických rozměrů. Můžeme pozorovat pouze čtyři dimenze: výšku, šířku, hloubku a čas. Proto jsou další rozměry před námi skryté.

Aby bylo možné použít teorii k vysvětlení fyzikálních jevů, jsou tyto dodatečné studie "zahuštěné" a příliš malé v malém měřítku.

Problém nebo zvláštnost teorie strun spočívá v tom, že existuje mnoho způsobů, jak provést zhutnění. Každý z nich vede k vytvoření vesmíru s různými fyzikálními zákony, jako jsou různé hmotnosti elektronů a gravitační konstanty. Proti metodice zhutňování však existují i ​​vážné námitky. Problém tedy není zcela vyřešen.

Ale zřejmá otázka zní: ve které z těchto možností žijeme? Teorie strun neposkytuje mechanismus, jak to určit. Dělá to zbytečným, protože to není možné důkladně otestovat. Ale průzkum okraje vesmíru proměnil tuto chybu v rys.

Důsledky velkého třesku

Během nejranějšího vesmíru existovalo období zrychlené expanze zvané inflace. Původně vysvětlila, proč má Hubbleova koule téměř stejnoměrnou teplotu. Inflace však také předpovídala spektrum teplotních výkyvů kolem této rovnováhy, což později potvrdilo několik kosmických lodí.

I když se o přesných detailech teorie stále vedou vášnivé diskuse, inflace je fyziky široce přijímána. Důsledkem této teorie však je, že ve vesmíru musí existovat další objekty, které stále zrychlují. Kvůli kvantovým fluktuacím časoprostoru některé jeho části nikdy nedosáhnou konečného stavu. To znamená, že se prostor bude navždy rozšiřovat.

Tento mechanismus generuje nekonečné množství vesmírů. Kombinací tohoto scénáře s teorií strun existuje možnost, že každá z nich má jiné zhutnění dalších dimenzí, a proto má různé fyzikální zákony vesmíru.

Podle učení Multivesmíru, předpovězeného teorií strun a inflací, všechny vesmíry žijí ve stejném fyzickém prostoru a mohou se překrývat. Musí se nevyhnutelně srazit a zanechat stopy na kosmické obloze. Jejich charakter má široký rozsah – od studených nebo horkých míst na kosmickém mikrovlnném pozadí až po anomální prázdné prostory v rozložení galaxií.

Vzhledem k tomu, že kolize s jinými vesmíry musí nastat v určitém směru, očekává se, že jakákoli interference naruší homogenitu.

Někteří vědci je hledají prostřednictvím anomálií v kosmickém mikrovlnném pozadí, dosvitu velkého třesku. Jiné jsou v gravitačních vlnách, které se vlní časoprostorem, když procházejí masivní objekty. Tyto vlny mohou přímo prokázat existenci inflace, což v konečném důsledku posiluje podporu teorie Multivesmíru.

Doktor pedagogických věd E. LEVITAN.

Podívejte se do dříve nedosažitelných hlubin vesmíru.

Zvídavý poutník dorazil na „konec světa“ a snaží se vidět: co je tam za okrajem?

Ilustrace pro hypotézu zrodu metagalaxií z rozpadající se obří bubliny. Bublina narostla do obrovské velikosti ve fázi rychlého „nafukování“ Vesmíru. (Čerpání z časopisu "Země a vesmír".)

Není to zvláštní název článku? Není vesmír sám? Na konci 20. století se ukázalo, že obraz vesmíru je nezměrně komplikovanější než ten, který se před sto lety zdál zcela zřejmý. Ani Země, ani Slunce, ani naše Galaxie se neukázaly jako střed vesmíru. Geocentrické, heliocentrické a galaktocentrické systémy světa byly nahrazeny představou, že žijeme v rozpínající se Metagalaxii (našem Vesmíru). Obsahuje nespočet galaxií. Každá, stejně jako ta naše, se skládá z desítek nebo dokonce stovek miliard slunečních hvězd. A není tam žádný střed. Obyvatelům každé z galaxií se jen zdá, že právě od nich se do všech stran rozptýlí další hvězdné ostrovy. Před několika desítkami let se astronomové mohli jen dohadovat, že planetární systémy jako naše sluneční soustava někde existovaly. Nyní – s vysokou mírou jistoty, jmenují řadu hvězd, ve kterých byly objeveny „protoplanetární disky“ (jednoho dne z nich vzniknou planety), a sebevědomě hovoří o objevu několika planetární systémy.

Proces poznávání Vesmíru je nekonečný. A čím dále, tím více a odvážnější, někdy vypadají naprosto fantasticky, si badatelé kladou úkoly. Proč tedy nepředpokládat, že astronomové jednoho dne objeví jiné vesmíry? Je totiž dost pravděpodobné, že naše Metagalaxie není celý Vesmír, ale jen nějaká jeho část...

Je nepravděpodobné, že moderní astronomové a dokonce i astronomové velmi vzdálené budoucnosti budou někdy schopni vidět jiné vesmíry na vlastní oči. Nicméně věda již nyní má některá data, že se naše Metagalaxie může ukázat jako jeden z mnoha minivesmírů.

Málokdo pochybuje o tom, že život a inteligence mohou vznikat, existovat a rozvíjet se pouze v určité fázi vývoje Vesmíru. Je těžké si představit, že by se před hvězdami a planetami pohybujícími se kolem nich objevily nějaké formy života. A ne každá planeta, jak víme, je vhodná pro život. Jsou nutné určité podmínky: poměrně úzký teplotní rozsah, složení vzduchu vhodné k dýchání, voda... Ve sluneční soustavě se Země ukázala být v takovém "pásu života". A naše Slunce se pravděpodobně nachází v „životním pásu“ Galaxie (v určité vzdálenosti od jejího středu).

Tímto způsobem bylo vyfotografováno mnoho extrémně slabých (jasností) a vzdálených galaxií. Nejvýraznějšímu z nich se podařilo zvážit některé detaily: strukturu, konstrukční prvky. Jas nejslabší z galaxií získaných na obrázku je 27,5 m a bodové objekty (hvězdy) jsou ještě slabší (až 28,1 m)! Připomeňme, že pouhým okem vidí lidé s dobrým zrakem a za nejpříznivějších pozorovacích podmínek hvězdy o velikosti asi 6 m (to je 250 milionkrát jasnější objekty než ty s magnitudou 27 m).
Podobné pozemské dalekohledy, které v současnosti vznikají, jsou již svými schopnostmi srovnatelné se schopnostmi Hubbleova vesmírného dalekohledu a v některých ohledech je dokonce předčí.
Jaké podmínky jsou potřeba pro vznik hvězd a planet? Za prvé je to způsobeno tak základními fyzikálními konstantami, jako je gravitační konstanta a konstanty dalších fyzikálních interakcí (slabé, elektromagnetické a silné). Číselné hodnoty těchto konstant jsou fyzikům dobře známé. I školáci, studující zákon univerzální gravitace, se seznamují s gravitační konstantou (konstantou). Studenti kurzu obecné fyziky se také seznámí s konstantami tří dalších typů fyzikálních interakcí.

V poslední době si astrofyzici a kosmologové uvědomili, že jsou to existující hodnoty konstant fyzikálních interakcí, které jsou nezbytné pro to, aby byl vesmír takový, jaký je. S jinými fyzikálními konstantami by byl Vesmír úplně jiný. Například životnost Slunce by mohla být pouhých 50 milionů let (to je příliš málo pro vznik a rozvoj života na planetách). Nebo, řekněme, kdyby se vesmír skládal pouze z vodíku nebo pouze z helia - také by byl zcela bez života. Varianty Vesmíru s jinými hmotnostmi protonů, neutronů, elektronů nejsou v žádném případě vhodné pro život v podobě, v jaké ho známe. Výpočty přesvědčují: potřebujeme elementární částice přesně takové, jaké jsou! A právě rozměr vesmíru má zásadní význam pro existenci jak planetárních systémů, tak jednotlivých atomů (s elektrony pohybujícími se kolem jader). Žijeme v trojrozměrném světě a nemohli bychom žít ve světě s více či méně rozměry.

Ukazuje se, že vše ve Vesmíru se zdá být „šité na míru“, aby se v něm mohl objevit a rozvinout život! Samozřejmě jsme si nakreslili velmi zjednodušený obrázek, protože nejen fyzika, ale i chemie a biologie hrají obrovskou roli při vzniku a vývoji života. S jinou fyzikou by se však chemie i biologie mohly lišit...

Všechny tyto úvahy vedou k tomu, co se ve filozofii nazývá antropický princip. Jedná se o pokus uvažovat o Vesmíru v „člověko-rozměrné“ dimenzi, tedy z hlediska jeho existence. Antropický princip sám o sobě nedokáže vysvětlit, proč je vesmír takový, jaký ho pozorujeme. Ale do určité míry pomáhá výzkumníkům formulovat nové problémy. Například úžasné „sezení“ základních vlastností našeho vesmíru lze považovat za důkaz jedinečnosti našeho vesmíru. A odtud, zdá se, je jeden krok k hypotéze o existenci zcela jiných vesmírů, světů, které se absolutně nepodobají tomu našemu. A jejich počet v zásadě může být neomezeně obrovský.

Pokusme se nyní přiblížit problém existence jiných vesmírů z pohledu moderní kosmologie, vědy, která studuje Vesmír jako celek (na rozdíl od kosmogonie, která studuje původ planet, hvězd, galaxií).

Pamatujte, že zjištění, že se Metagalaxie rozpíná, téměř okamžitě vedlo k hypotéze velkého třesku (viz „Věda a život“ č. 2, 1998). Předpokládá se, že k němu došlo asi před 15 miliardami let. Velmi hustá a horká hmota procházela jedna za druhou fází "horkého vesmíru". Takže 1 miliardu let po Velkém třesku se z mraků vodíku a helia, které se do té doby vytvořily, začaly objevovat "protogalaxie" a v nich - první hvězdy. Hypotéza „horkého vesmíru“ je založena na výpočtech, které nám umožňují sledovat historii raného vesmíru doslova od první sekundy.

Zde je to, co kolem Slunce náš známý fyzik akademik Ya. Obě teorie zaujímaly ústřední místo v obrazu vesmíru své doby a obě měly mnoho odpůrců, kteří tvrdili, že nové myšlenky v nich obsažené jsou absurdní a v rozporu s zdravý rozum. Ale taková prohlášení nejsou schopna zabránit úspěchu nových teorií."

To bylo řečeno na počátku 80. let, kdy již byly činěny první pokusy významně doplnit hypotézu „horkého vesmíru“ o důležitou představu o tom, co se stalo v první sekundě „stvoření“, když byla teplota nad 10 28 K. Vezměte další krok k „úplnému začátku“ byl možný díky nejnovějším úspěchům fyziky elementárních částic. Právě na průsečíku fyziky a astrofyziky se začala rozvíjet hypotéza „nafukujícího se vesmíru“ (viz „Věda a život“ č. 8, 1985). Hypotézu „nafukujícího se vesmíru“ lze díky své neobvyklé povaze docela zařadit mezi ty „nejbláznivější“. Z historie vědy je však známo, že právě takové hypotézy a teorie se často stávají důležitými milníky ve vývoji vědy.

Podstatou hypotézy „nafukujícího se vesmíru“ je, že na „úplném začátku“ se vesmír monstrózně rychle rozpínal. Na nějakých 10 -32 s se velikost vznikajícího vesmíru nezvětšila 10krát, jak by se očekávalo při "normálním" rozpínání, ale 10 50 nebo dokonce 10 1000 000krát. Expanze byla urychlena a energie na jednotku objemu zůstala nezměněna. Vědci dokazují, že počáteční okamžiky expanze nastaly ve „vakuu“. Slovo je zde uvedeno v uvozovkách, protože vakuum nebylo obyčejné, ale falešné, protože je obtížné nazvat obyčejným "vakuem" o hustotě 10 77 kg / m 3! Z takového falešného (neboli fyzikálního) vakua, které mělo úžasné vlastnosti (například podtlak), mohla vzniknout ne jedna, ale mnoho metagalaxií (včetně samozřejmě té naší). A každý z nich je minivesmír s vlastní sadou fyzikálních konstant, vlastní strukturou a dalšími vlastnostmi, které jsou mu vlastní (další podrobnosti viz „Země a vesmír“ č. 1, 1989).

Ale kde jsou tito „příbuzní“ naší Metagalaxie? S největší pravděpodobností vznikly, stejně jako náš Vesmír, v důsledku „nafukování“ domén („domény“ z francouzského domaine – oblast, koule), na které se velmi raný Vesmír okamžitě rozpadl. Protože každá taková oblast narostla do velikosti přesahující současnou velikost Metagalaxie, jejich hranice jsou od sebe odděleny velkými vzdálenostmi. Nejbližší minivesmír je možná vzdálený asi 10 35 světelných let. Připomeňme, že velikost Metagalaxy je „jen“ 10 10 světelných let! Ukazuje se, že ne vedle nás, ale někde velmi, velmi daleko od sebe, existují další, podle našich představ, pravděpodobně zcela cizí světy ...

Je tedy možné, že svět, ve kterém žijeme, je mnohem složitější, než jsme si dosud mysleli. Je pravděpodobné, že se skládá z bezpočtu vesmírů ve vesmíru. O tomto Velkém vesmíru, složitém, překvapivě rozmanitém, stále nevíme prakticky nic. Ale zdá se, že stále víme jednu věc. Ať jsou jiné minisvěty daleko od nás, každý z nich je skutečný. Nejsou smyšlené, jako některé dnes módní „paralelní“ světy, o kterých nyní často mluví lidé, kteří mají do vědy daleko.

No, k čemu to všechno nakonec dojde? Hvězdy, planety, galaxie, metagalaxie, to vše dohromady zabírá jen to nejmenší místo v bezmezných rozlohách extrémně vzácné hmoty... Není ve vesmíru nic jiného? Je to příliš jednoduché... Je to nějak dokonce těžké uvěřit.

A astrofyzici už dlouho něco hledali ve vesmíru. Pozorování svědčí o existenci „skryté hmoty“, jakési neviditelné „temné“ hmoty. Není vidět ani v nejvýkonnějším dalekohledu, ale projevuje se svým gravitačním působením na běžnou hmotu. Ještě nedávno astrofyzici předpokládali, že takové skryté hmoty je v galaxiích a v prostoru mezi nimi přibližně stejné množství jako pozorovatelné hmoty. V poslední době však mnozí badatelé došli k ještě senzačnějšímu závěru: „normální“ hmota v našem vesmíru – ne více než pět procent, zbytek – „neviditelný“.

Předpokládá se, že 70 procent z nich jsou kvantově mechanické, vakuové struktury rovnoměrně rozmístěné v prostoru (právě ony určují expanzi Metagalaxie) a 25 procent jsou různé exotické objekty. Například černé díry o nízké hmotnosti, téměř bodové; velmi rozšířené předměty - "struny"; doménové stěny, o kterých jsme se již zmínili. Ale kromě takových objektů může být „skrytá“ hmota složena z celých tříd hypotetických elementárních částic, například „zrcadlových částic“. Známý ruský astrofyzik, akademik Ruské akademie věd N. S. Kardašev (kdysi velmi dávno jsme byli oba aktivními členy astronomického kroužku v Moskevském planetáriu) naznačuje, že „zrcadlový svět“ pro nás neviditelný svými planetami a hvězdy se mohou skládat ze „zrcadlových částic“. A látek je v „zrcadlovém světě“ asi pětkrát více než v tom našem. Ukazuje se, že vědci mají nějaký důvod se domnívat, že „zrcadlový svět“ zřejmě prostupuje ten náš. Jen to zatím nemůžu najít.

Nápad je to téměř báječný, fantastický. Ale kdo ví, možná se někdo z vás – současných milovníků astronomie – stane v nadcházejícím XXI století badatelem a bude moci odhalit tajemství „zrcadlového vesmíru“.

Související publikace v "Věda a život"

Shulga V. Kosmické čočky a hledání temné hmoty ve vesmíru. - 1994, č. 2.

Roizen I. Vesmír mezi okamžikem a věčností. - 1996, č. 11, 12.

Sazhin M., Shulga V. Hádanky kosmických strun. - 1998, č. 4.

Americký vědec a slavný popularizátor vědy Kaku Michio napsal knihu, ve které argumentuje zdravým rozumem. Pro normální člověk trojrozměrný svět je normou, k níž Einstein ne bez potíží přidal čtvrtou dimenzi – čas. Ale moderní fyzika se již poměrně dlouho zabývá teorií hyperprostoru, podle které se Vesmír skládá nejen z času a prostoru, ale i z něčeho jiného - páté dimenze, šesté dimenze... Lidská mysl nyní není schopna představit si něco takového, ale je to přístupné jazyku matematiky.

Velké matematické výpočty v rámci teorie hyperprostoru dokázaly, že pokud předpokládáme teoretickou existenci jiných dimenzí, pak zdánlivě neřešitelné problémy fyziky jsou snadno řešitelné: například odpověď na otázku možné interakce světla a gravitace. Objev nových dimenzí navíc umožní sloučit dosud roztroušené poznatky o struktuře Vesmíru, díky čemuž se může objevit od pradávna hledaná „teorie všeho“. A aby se lidé na jeho vzhled připravili, přeložil Michio teorii hyperprostoru z jazyka vzorců pro lidi žijící v trojrozměrném světě.

Ruská planeta se svolením nakladatelství Alpina Non-Fiction vydává fragment knihy Kaku Michio Hyperprostor: Vědecká odysea přes paralelní světy, díry v čase a desátou dimenzi, věnovanou možnosti existence několika vesmírů. .

V roce 1957 fyzik Hugh Everett navrhl, že vesmír se v procesu evoluce neustále "rozdvojuje" jako cesta na rozcestí. V jednom vesmíru se atom uranu nerozkládá a kočka zůstává naživu. V jiném se atom uranu rozpadne a kočka zemře. Pokud má Everett pravdu, existuje nekonečné množství vesmírů. Každý vesmír je s ostatními propojen sítí „rozcestí na cestě“. Nebo, jak napsal Argentinec Jorge Luis Borges v The Garden of Forking Paths: „Čas se věčně větví a vede k nesčetným budoucnostem.“

Fyzik Bryce DeWitt, jeden ze zastánců teorie mnoha světů, popsal trvalý dojem, který na něj udělala: „Každý kvantový přechod, ke kterému dochází v každé hvězdě, v každé galaxii a v každém odlehlém koutě vesmíru, rozděluje naši místní svět na Zemi do nesčetných kopií sebe sama. Stále si jasně pamatuji na šok, který jsem cítil, když jsem se poprvé setkal s tímto konceptem mnoha světů. Podle postulátu teorie mnoha světů existují všechny možné kvantové světy. Na některých světech, jako je dominantní forma života na Zemi, žijí lidské bytosti. V jiných události v subatomární sféře zabránily vzniku člověka.

Fyzik Frank Wilczek napsal:

„Říká se, že by se historie světa vyvíjela úplně jinak, kdyby měla Helena Trojská na nose bradavici. Bradavice tedy vznikají v důsledku mutace jedné buňky, často způsobené ultrafialovými paprsky slunce. Závěr: existuje mnoho světů, ve kterých měla Helena Trójská opravdu bradavici na nose.

Ve skutečnosti je myšlenka více vesmírů stará. Svatý a filozof Albert Magnus napsal: „Je skutečně mnoho světů, nebo je jen jeden svět? To je jedna z nejušlechtilejších a nejvíce vzrušujících otázek při studiu přírody." Starodávná myšlenka však dostává moderní nádech: četné světy řeší paradox Schrödingerovy kočky. V jednom vesmíru může být kočka mrtvá, v jiném může být živá.

Jakkoli se Everettova teorie mnoha světů může zdát podivná, lze prokázat, že je matematicky ekvivalentní obvyklému výkladu kvantové teorie. Ale stalo se, že teorie mnoha světů není mezi fyziky oblíbená. Není možné to odmítnout, ale samotná myšlenka nekonečného množství stejně skutečných vesmírů, z nichž každý je každou minutu rozdělen na dva, je filozofickou noční můrou pro fyziky, kteří milují jednoduchost. Ve fyzice platí tzv. Occamův princip, podle kterého by se měla vždy volit ta nejjednodušší cesta, ignorovat komplikované alternativy, zvláště pokud nejsou měřitelné.

(Occamův princip tedy odmítá starověkou teorii éteru, podle níž byl celý vesmír kdysi naplněn tajemným plynem. Teorie éteru poskytla pohodlnou odpověď na záludnou otázku: je-li světlo vlnou a může-li se světlo šířit v vakuum, tak co jsou to vlnové kmity?Odpověď byla,že éter jako kapalina kmitá i ve vakuu.Einstein dokázal,že éter není nutný.Nikdy však netvrdil,že éter neexistuje -on prostě řekl, že je to irelevantní. Fyzikové se tedy podle Occamova principu již neobracejí k éteru.)

Lze ukázat, že komunikace mezi mnoha světy Everettu je nemožná. Proto si každý vesmír neuvědomuje existenci ostatních. Pokud experimenty nemohou potvrdit existenci těchto světů, měli bychom je v souladu s Occamovým principem vyloučit.

Fyzici pokračují ve stejném duchu a zdržují se kategorických prohlášení, že andělé a zázraky neexistují. Možná existuje obojí. Ale zázraky se téměř z definice nedějí pravidelně, a proto je nelze experimentálně kvantifikovat. Takže v souladu s Occamovým principem by měly být ignorovány (pokud ovšem nenajdeme reprodukovatelný a měřitelný zázrak nebo anděla). Jeden z autorů teorie mnoha světů, Everettův mentor John Wheeler, neochotně obojí odmítl, protože „je příliš těžké nést tak objemné metafyzické zavazadlo“.

Situaci s neoblíbeností mnohosvětové teorie však lze napravit postupným nárůstem obliby Hawkingovy vlnové funkce ve vztahu k Vesmíru. Everettova teorie je založena na jednotlivých částicích a nemožnosti komunikace mezi vesmíry po jejich oddělení. Hawkingova teorie, ač s výše uvedeným souvisí, jde nicméně dále: je založena na nekonečném množství samokonzistentních vesmírů (a nejen částic) a samotná teorie postuluje možnost tunelování mezi nimi (prostřednictvím „červích děr“).

Hawking dokonce našel řešení vlnové funkce vesmíru. O správnosti svého přístupu je přesvědčen částečně proto, že teorie je jasně definovaná (pokud, jak již bylo řečeno, je teorie nakonec definována v deseti dimenzích). Jeho účelem je ukázat, že vlnová funkce vesmíru trvá velké hodnoty blízko vesmíru podobného tomu našemu. Náš vesmír je tedy téměř jistě vesmír, ale rozhodně ne jediný.

K dnešnímu dni se konala řada mezinárodních konferencí věnovaných vlnové funkci vesmíru. Ale stejně jako dříve, z matematického hlediska je vlnová funkce vesmíru mimo výpočetní schopnosti lidí žijících na naší planetě, a možná si budeme muset počkat mnoho let, než nějaký nadšenec najde přesné řešení Hawkingových rovnic.

Paralelní světy

Hlavní rozdíl mezi Everettovou teorií mnoha světů a Hawkingovou vlnovou funkcí pro vesmír spočívá v Hawkingově ústřední myšlence „červích děr“ spojujících paralelní vesmíry. Nepředstavujte si však, že jednoho dne půjdete z práce domů, otevřete dveře, vstoupíte do paralelního vesmíru a zjistíte, že o vás vaši blízcí nikdy neslyšeli. Místo toho, aby vám po náročném dni spěchali naproti, vaše rodina se v panice objeví, zakřičí, že je v domě cizinec, a budete zatčeni za neoprávněný vstup. Takové scénáře jsou možné pouze v kině. Podle Hawkinga „červí díry“ neustále spojují náš vesmír s miliardami miliard paralelních vesmírů, ale v průměru je velikost těchto „červích děr“ extrémně malá a srovnatelná s Planckovou délkou (asi 100 miliard miliardkrát menší než proton, tedy příliš malý na to, aby se člověk pohyboval). Navíc, protože velké kvantové přechody mezi vesmíry jsou vzácné, je možné, že taková událost bude muset čekat velmi dlouho – déle, než vesmír existuje.

Hugh Everett. Foto: Physicalmasterclasses.org

V plném souladu s fyzikálními zákony (ačkoli extrémně nepravděpodobné) by tedy někdo mohl spadnout do paralelního vesmíru, dvojčete našemu, který vypadá úplně stejně jako ten náš, s výjimkou jednoho malého, ale důležitého rozdílu, který se objevil v určitém okamžiku když byly tyto vesmíry rozděleny.

Ó paralelní světy tento typ napsal John Wyndham v příběhu „Search at random“ (Random Quest). Britský jaderný fyzik Colin Trafford málem zemřel v roce 1954 kvůli nehodě během experimentu. Místo toho, aby byl převezen do nemocnice, ocitne se v bezpečí v odlehlé oblasti Londýna. Trafford je rád, že vyvázl tak lehce, ale brzy si uvědomí, že se něco stalo. Titulky v novinách jsou neuvěřitelné. Druhá světová válka se nikdy nestala. Není tam ani zmínka o atomové bombě.

Světové dějiny jsou jiné. Trafford si navíc po náhodném pohledu na regál v obchodě všimne svého vlastního jména a fotografie a zjistí, že je nejprodávanějším autorem. Je v šoku. Jeho přesná kopie na tomto světě existuje, navíc není fyzik, ale spisovatel!

sní? Před mnoha lety uvažoval o tom, že se stane spisovatelem, ale stal se fyzikem. V tomto paralelním vesmíru byla zřejmě zvolena jiná cesta.

Trafford prolistuje londýnský telefonní seznam a najde v seznamu své jméno, ale adresa v něm je mu neznámá. Ohromen Trafford se rozhodne pro návštěvu „doma“.

Ve „svém“ bytě s úžasem potkává „svou“ manželku, kterou nikdy předtím neviděl – krásná žena, pobouřený „jeho“ četnými romány s jinými ženami. Vyčítá mu, že podvádí, ale všimne si, že její manžel je něčím zmaten. Trafford zjistí, že jeho dvojník je darebák a svobodník, a uvědomí si, že nemůže bránit krásné cizince, ačkoli se ona považuje za jeho manželku. Očividně si on a jeho dvojník vyměnili vesmíry.

Trafford se postupně zamiluje do své „vlastní“ ženy. A nechápe, jak se jeho dvojník může chovat k této milé ženě tak přezíravě. Následujících pár týdnů strávených spolu jsou nejlepšími v jejich životě. Trafford se rozhodne napravit všechny křivdy, které jeho dvojník v průběhu let způsobil jeho manželce. Ale když se zdá, že se manželé znovu poznají, Trafford se náhle ocitne vržen zpět do svého vesmíru a oddělen od své milované. Ve známém vesmíru se pustí do zoufalého pátrání po „své ženě“. A dozví se, že lidé žijící v jeho vesmíru mají protějšky v jiném – ne všichni, ale většina. Trafford dochází k závěru, že jeho „manželka“ musí mít někde na tomto světě dvojníka.

Jako posedlý se chytne každé stopy a snaží se zapamatovat si vše, co ví o dvojčatech. paže se znalostmi v oblasti historie a fyziky dochází k závěru, že tyto dva světy se ve svém vývoji rozcházely kvůli nějakému zlomu v roce 1926 nebo 1927. du . Trafford věří, že jediná událost by mohla oddělit vesmíry.

Pak začne pečlivě zkoumat historii několika rodin. Utratí všechny své úspory, vyzpovídá desítky lidí a nakonec najde rodinu „své ženy“. Nakonec ve svém vesmíru objeví stejnou ženu a ožení se s ní.

Část snímku hlubokého vesmíru "Hubble Ultra Deep Field". Vše, co vidíte, jsou galaxie.

Nedávno, ve 20. letech 20. století, byl slavný astronom Edwin Hubble schopen dokázat, že naše galaxie není jedinou existující galaxií. Dnes jsme již zvyklí na to, že vesmír je zaplněn tisíci a miliony dalších galaxií, proti kterým ta naše vypadá velmi malinká. Ale kolik přesně galaxií ve vesmíru je vedle nás? Dnes najdeme odpověď na tuto otázku.

Zní to neuvěřitelně, ale i naši pradědové, dokonce i ti největší vědci, považovali naši Mléčnou dráhu za metagalaxii – objekt pokrývající celý Vesmír. Jejich klam se celkem logicky vysvětloval nedokonalostí tehdejších dalekohledů – i ti nejlepší z nich viděli galaxie jako rozmazané skvrny, proto se jim bez výjimky říkalo mlhoviny. Věřilo se, že z nich časem vznikaly hvězdy a planety, stejně jako kdysi vznikala ta naše. Sluneční Soustava. Tento dohad byl potvrzen objevem první planetární mlhoviny v roce 1796, v jejímž středu byla hvězda. Vědci se proto domnívali, že všechny ostatní mlhavé objekty na obloze jsou stejná oblaka prachu a plynu, ve kterých hvězdy ještě nestihly vzniknout.

První kroky

Pokrok samozřejmě nezůstal stát. Již v roce 1845 sestrojil William Parsons na tehdejší dobu gigantický dalekohled Leviathan, jehož velikost se blížila dvěma metrům. S přáním dokázat, že „mlhoviny“ jsou ve skutečnosti tvořeny hvězdami, vážně přiblížil astronomii moderní pojetí galaxií. Poprvé si mohl všimnout spirálního tvaru jednotlivých galaxií a také v nich detekovat rozdíly ve svítivosti, odpovídající zvláště velkým a jasným hvězdokupám.

Spor však trval až do 20. století. Ačkoli v progresivní vědecké společnosti již bylo akceptováno, že kromě Mléčné dráhy existuje mnoho dalších galaxií, oficiální akademická astronomie o tom potřebovala nezvratný důkaz. Oči dalekohledů z celého světa se proto upínají k nám nejbližší velké galaxii, která byla dříve také mylně považována za mlhovinu – galaxii Andromeda.

V roce 1888 pořídil první fotografii Andromedy Isaac Roberts a další fotografie byly pořízeny v letech 1900-1910. Ukazují jasné galaktické jádro a dokonce i jednotlivé shluky hvězd. Nízké rozlišení obrázků však umožňovalo chyby. To, co bylo považováno za hvězdokupy, mohly být mlhoviny nebo jednoduše několik hvězd „přilepených k sobě“ do jedné během expozice snímku. Konečné řešení problému však nebylo daleko.

Moderní malba

V roce 1924 dokázal Edwin Hubble pomocí rekordního dalekohledu z počátku století více či méně přesně odhadnout vzdálenost ke galaxii Andromeda. Ukázalo se, že je tak obrovský, že zcela vyloučil, že by objekt patřil k Mléčné dráze (nehledě na to, že Hubbleův odhad byl třikrát menší než ten moderní). Jiný astronom objevil v „mlhovině“ mnoho hvězd, což jasně potvrdilo galaktickou povahu Andromedy. V roce 1925, navzdory kritice kolegů, Hubble prezentoval výsledky své práce na konferenci Americké astronomické společnosti.

Tato řeč dala vzniknout novému období v historii astronomie – vědci „znovuobjevili“ mlhoviny, dali jim titul galaxie, a objevili nové. V tom jim pomohl vývoj samotného Hubblea - například objev. Počet známých galaxií rostl s výstavbou nových dalekohledů a vypouštěním nových – například počátkem široké uplatnění radioteleskopy po druhé světové válce.

Až do 90. let 20. století však lidstvo zůstávalo ve tmě ohledně skutečného počtu galaxií, které nás obklopují. Atmosféra Země brání i těm největším dalekohledům získat přesný obrázek – plynové obaly zkreslují obraz a pohlcují světlo hvězd, čímž před námi uzavírají horizonty Vesmíru. Vědcům se však tato omezení podařilo obejít tím, že vypustili vesmírnou sondu pojmenovanou po astronomovi, kterého už znáte.

Díky tomuto dalekohledu lidé poprvé viděli jasné disky těch galaxií, které se dříve zdály být malými mlhovinami. A tam, kde se dříve obloha zdála prázdná, se objevily miliardy nových – a to není přehnané. Další studie však ukázaly, že i tisíce miliard hvězd viditelných Hubbleem jsou alespoň desetinou jejich skutečného počtu.

konečný součet

A přesto, kolik přesně galaxií ve vesmíru existuje? Okamžitě vás varuji, že budeme muset počítat společně - takové otázky obvykle astronomy nezajímají, protože postrádají vědeckou hodnotu. Ano, katalogizují a sledují galaxie – ale pouze pro globálnější účely, jako je studium vesmíru.

Nikdo se však nezavazuje zjistit přesné číslo. Za prvé, náš svět je nekonečný, proto to vědění kompletní seznam galaxií je problematická a postrádá praktický význam. Zadruhé, aby astronom spočítal i ty galaxie, které jsou ve viditelném vesmíru, nemá dostatek života. I když se astronom dožije 80 let, začne počítat galaxie od narození a stráví ne více než sekundu detekcí a registrací každé galaxie, najde pouze více než 2 miliardy objektů - mnohem méně, než jich je ve skutečnosti galaxií.

Abychom určili přibližné číslo, vezměme si některé z velmi přesných studií vesmíru – například „Ultra Deep Field“ Hubbleova teleskopu z roku 2004. V oblasti rovné 1/13 000 000 celé plochy oblohy byl dalekohled schopen detekovat 10 000 galaxií. Vzhledem k tomu, že další hloubkové studie té doby ukázaly podobný obrázek, můžeme výsledek zprůměrovat. Proto v rámci citlivosti HST vidíme 130 miliard galaxií z celého vesmíru.

To však není vše. Po "Ultra Deep Field" bylo pořízeno mnoho dalších záběrů, které přidaly nové detaily. A to nejen ve viditelném spektru světla, které Hubble provozuje, ale také v infračerveném a rentgenovém. Od roku 2014 máme v okruhu 14 miliard k dispozici 7 bilionů 375 miliard galaxií.

Ale to je opět minimální odhad. Astronomové se domnívají, že nahromadění prachu v mezigalaktickém prostoru nám vezme 90 % pozorovaných objektů – 7 bilionů se snadno změní na 73 bilionů. Ale i tento údaj se ještě více řítí do nekonečna, když dalekohled vstoupí na oběžnou dráhu Slunce. Toto zařízení se během několika minut dostane tam, kam si HST razil cestu několik dní, a pronikne ještě hlouběji do hlubin vesmíru.

Je vesmír nekonečný, nebo má nějakou výhodu? Pokud je nekonečný, znamená to, že musí existovat paralelní vesmíry, říká fyzik Brian Greene.

Tuto myšlenku vysvětlil v rozhovoru pro NPR pomocí metafory: „Přemýšlejte o vesmíru jako o balíčku karet. Pokud zamícháte karty, dojde k mnoha změnám, říká Brian Green. - Pokud budete tento balíček zamíchávat dostatečně dlouho, může se pořadí karet opakovat. Totéž platí o nekonečném vesmíru. S omezeným souborem kombinací hmoty se musí řád jejího uspořádání jednou opakovat.

Mnoho teoretických vědců se podle něj vážně zamýšlí nad možností existence Multivesmíru. Zde jsou některé z existujících hypotéz.

1. Bublinové vesmíry

Kosmolog Alexander Vilenkin z Tufts University věří, že oddělené vesmírné zóny po Velkém třesku by se mohly rozšířit, což vedlo ke vzniku izolovaných bublinových vesmírů.

Podle Vilenkinovy ​​teorie se naše bublina přestala rozpínat, což vytvořilo určité podmínky v našem vesmíru. Jiné bubliny však mohly pokračovat v expanzi, což způsobuje fyzikální vlastnosti tyto vesmíry se absolutně nepodobají těm, které pozorujeme v našem vesmíru.

2. Vesmír jako hologram

Teorie strun pohlíží na vesmír jako na soubor velmi tenkých, vibrujících strun. Tyto struny vytvářejí sílu známou jako gravitace. Strunový svět je jakýmsi hologramem promítnutým z nižší kosmické dimenze, který je jednodušší, plošší a nemá žádnou gravitaci.

3 Obrovská prázdnota ve vesmíru může být bránou do jiného vesmíru

Vesmírná prázdnota o délce 1 miliardy světelných let vědce zmátla, když byla objevena v roce 2007. Poté, v roce 2009, byla objevena další vesmírná prázdnota o délce 3,5 miliardy světelných let. Takový jev nelze vysvětlit moderními poznatky o struktuře a vývoji vesmíru. Prázdniny tak gigantických rozměrů nemohly vzniknout v době od Velkého třesku. Jejich vzdělávání by trvalo mnohem déle.

Fyzička Laura Mersini-Hugton, profesorka na University of North Carolina, se domnívá, že jde o stopu jiného vesmíru, který je mimo náš vesmír. Podle její hypotézy Kvantové zapletení mezi naším vesmírem a jiným vesmírem vytvořili tyto prázdnoty jako předěl mezi vesmíry.

4. Paralelní vesmíry, které se mohou navzájem srážet

Velký třesk, který vytvořil vesmír, mohl být způsoben srážkou dvou trojrozměrných vesmírů v jiném kosmickém prostoru. Velký třesk může být jen jedním z mnoha velkých třesků. Stvoření vesmíru je cyklický proces, tvrdí Paul Steinhard, profesor fyziky na Princetonské univerzitě, a Neil Turok, ředitel Perimeter Institute for Theoretical Physics v Ontariu (Kanada).

Jejich teorie je částečně založena na teorii superstrun. V předmluvě ke své knize The Infinite Universe Beyond the Big Bang napsali: „Jsme přesvědčeni, že okamžik stvoření byl jen součástí nekonečného cyklu kolosálních kolizí mezi naším vesmírem a paralelním světem.“

anglická verze