آیا می دانستید که کیهانی که مشاهده می کنیم دارای مرزهای نسبتاً مشخصی است؟ ما عادت کرده ایم که جهان را با چیزی نامتناهی و نامفهوم مرتبط کنیم. با این حال، وقتی از علم مدرن در مورد "بی نهایت" جهان پرسیده می شود، پاسخ کاملاً متفاوتی به چنین سؤال "بدیهی" ارائه می دهد.
بر اساس مفاهیم مدرن، اندازه جهان قابل مشاهده تقریباً 45.7 میلیارد سال نوری (یا 14.6 گیگاپارسک) است. اما این اعداد به چه معناست؟
اولین سوالی که به ذهن یک فرد عادی می رسد این است که چگونه جهان می تواند بی نهایت نباشد؟ به نظر می رسد که این که ظرف همه آنچه در اطراف ما وجود دارد نباید حد و مرزی داشته باشد، غیرقابل انکار است. اگر این مرزها وجود دارند، دقیقاً چه هستند؟
فرض کنید یک فضانورد به مرزهای کیهان می رسد. او در مقابل خود چه خواهد دید؟ یک دیوار محکم؟ سد آتش؟ و چه چیزی پشت آن است - پوچی؟ جهان دیگری؟ اما آیا پوچی یا جهان دیگری می تواند به این معنی باشد که ما در مرز جهان هستیم؟ پس از همه، این به این معنی نیست که "هیچ چیز" در آنجا وجود ندارد. پوچی و جهان دیگری نیز «چیزی» هستند. اما جهان چیزی است که مطلقاً شامل همه چیز "چیزی" است.
به یک تناقض مطلق می رسیم. معلوم می شود که مرز جهان باید چیزی را از ما پنهان کند که نباید وجود داشته باشد. یا مرز کیهان باید "همه چیز" را از "چیزی" دور کند، اما این "چیزی" نیز باید بخشی از "همه چیز" باشد. به طور کلی، پوچی کامل. پس چگونه دانشمندان می توانند اندازه، جرم و حتی سن محدود جهان ما را اعلام کنند؟ این مقادیر، اگرچه به طور غیرقابل تصوری بزرگ هستند، اما هنوز محدود هستند. آیا علم با بدیهیات بحث می کند؟ برای درک این موضوع، ابتدا بیایید ردیابی کنیم که چگونه مردم به درک مدرن ما از جهان رسیده اند.
گسترش مرزها
از زمان های بسیار قدیم، مردم علاقه مند بوده اند که دنیای اطرافشان چگونه است. نیازی به ذکر مصادیق سه رکن و دیگر تلاش های پیشینیان برای تبیین عالم نیست. به عنوان یک قاعده، در نهایت همه چیز به این نتیجه رسید که اساس همه چیز سطح زمین است. حتی در دوران باستان و قرون وسطی، زمانی که ستاره شناسان دانش گسترده ای از قوانین حرکت سیارات در امتداد کره آسمانی "ثابت" داشتند، زمین مرکز جهان باقی ماند.
به طور طبیعی، حتی در یونان باستان نیز کسانی بودند که معتقد بودند زمین به دور خورشید می چرخد. کسانی بودند که در مورد جهان های بسیار و بی نهایت جهان صحبت می کردند. اما توجیهات سازنده برای این نظریه ها تنها در نوبت انقلاب علمی پدید آمد.
در قرن شانزدهم، اخترشناس لهستانی، نیکلاوس کوپرنیک، اولین پیشرفت بزرگ را در دانش کیهان انجام داد. او با قاطعیت ثابت کرد که زمین تنها یکی از سیاراتی است که به دور خورشید می چرخد. چنین سیستمی توضیح چنین حرکت پیچیده و پیچیده ای از سیارات در کره آسمان را بسیار ساده کرد. در مورد زمین ساکن، اخترشناسان مجبور بودند انواع تئوری های هوشمندانه ای برای توضیح این رفتار سیارات ارائه دهند. از سوی دیگر، اگر زمین به عنوان متحرک پذیرفته شود، توضیحی برای چنین حرکات پیچیده ای به طور طبیعی ارائه می شود. بنابراین، پارادایم جدیدی به نام «هریوسمرکزی» در نجوم جای گرفت.
بسیاری از خورشیدها
با این حال، حتی پس از این، اخترشناسان همچنان جهان را به "کره ستارگان ثابت" محدود کردند. تا قرن نوزدهم، آنها قادر به تخمین فاصله تا ستاره ها نبودند. برای چندین قرن، ستاره شناسان برای شناسایی انحرافات در موقعیت ستارگان نسبت به حرکت مداری زمین (پارالکس سالانه) تلاش کرده اند بی فایده باشند. ابزارهای آن زمان اجازه چنین اندازه گیری دقیقی را نمی دادند.
سرانجام، در سال 1837، واسیلی استروو، ستاره شناس روسی-آلمانی، اختلاف منظر را اندازه گیری کرد. این یک گام جدید در درک مقیاس فضا بود. اکنون دانشمندان می توانند با خیال راحت بگویند که ستارگان شباهت های دوری به خورشید دارند. و نور ما دیگر مرکز همه چیز نیست، بلکه یک "ساکن" برابر یک خوشه ستاره ای بی پایان است.
ستاره شناسان حتی به درک مقیاس کیهان نزدیک تر شده اند، زیرا فواصل تا ستاره ها واقعاً هیولا بود. حتی اندازه مدار سیارات در مقایسه با آن ناچیز به نظر می رسید. در مرحله بعد لازم بود درک کنیم که ستاره ها چگونه در .
راه شیری بسیاری
فیلسوف مشهور، امانوئل کانت، پایه های درک مدرن از ساختار بزرگ جهان را در سال 1755 پیش بینی کرد. او فرض کرد که کهکشان راه شیری یک خوشه ستاره ای عظیم در حال چرخش است. به نوبه خود، بسیاری از سحابی های مشاهده شده نیز "راه شیری" دورتر هستند - کهکشان ها. با وجود این، تا قرن بیستم، اخترشناسان بر این باور بودند که همه سحابی ها منابع تشکیل ستاره هستند و بخشی از کهکشان راه شیری هستند.
وقتی ستاره شناسان یاد گرفتند که فاصله بین کهکشان ها را با استفاده از . درخشندگی مطلق ستارگان از این نوع به شدت به دوره تغییرپذیری آنها بستگی دارد. با مقایسه درخشندگی مطلق آنها با نور مرئی، می توان فاصله آنها را با دقت بالایی تعیین کرد. این روش در اوایل قرن بیستم توسط Einar Hertzschrung و Harlow Shelpi توسعه یافت. به لطف او، ستاره شناس شوروی، ارنست اپیک، در سال 1922 فاصله آندرومدا را تعیین کرد، که معلوم شد مرتبه ای بزرگتر از اندازه کهکشان راه شیری است.
ادوین هابل به ابتکار Epic ادامه داد. او با اندازه گیری درخشندگی قیفاووس ها در دیگر کهکشان ها، فاصله آنها را اندازه گرفت و آن را با انتقال به سرخ در طیف آنها مقایسه کرد. بنابراین در سال 1929 قانون معروف خود را تدوین کرد. کار او به طور قطع این دیدگاه ثابت شده را که کهکشان راه شیری لبه کیهان است، رد کرد. اکنون یکی از کهکشان‌هایی بود که زمانی بخشی از آن محسوب می‌شد. فرضیه کانت تقریباً دو قرن پس از توسعه آن تأیید شد.
پس از آن، ارتباط کشف شده توسط هابل بین فاصله یک کهکشان از یک ناظر نسبت به سرعت حذف آن از او، امکان ترسیم تصویر کاملی از ساختار مقیاس بزرگ جهان را فراهم کرد. معلوم شد که کهکشان ها تنها بخش ناچیزی از آن هستند. آنها به خوشه ها، خوشه ها به ابرخوشه ها متصل شدند. به نوبه خود، ابرخوشه ها بزرگترین ساختارهای شناخته شده در جهان را تشکیل می دهند - رشته ها و دیوارها. این ساختارها، در مجاورت ابرحفره های عظیم ()، ساختار بزرگ مقیاس جهان شناخته شده کنونی را تشکیل می دهند.
بی نهایت ظاهری
از مطالب فوق چنین برمی‌آید که تنها در چند قرن، علم به تدریج از زمین‌مرکزی به درک مدرن از کیهان تبدیل شده است. با این حال، این پاسخ نمی دهد که چرا ما امروز جهان را محدود می کنیم. از این گذشته ، تا به حال ما فقط در مورد مقیاس فضا صحبت می کردیم و نه در مورد ماهیت آن.
اولین کسی که تصمیم گرفت بی نهایت بودن جهان را ثابت کند اسحاق نیوتن بود. او با کشف قانون گرانش جهانی، معتقد بود که اگر فضا متناهی باشد، تمام اجسام آن دیر یا زود در یک کل واحد ادغام می شوند. قبل از او، اگر کسی ایده بی نهایت جهان را بیان می کرد، منحصراً در یک رگ فلسفی بود. بدون هیچ مبنای علمی یک نمونه از آن جوردانو برونو است. اتفاقاً او نیز مانند کانت قرن ها از علم جلوتر بود. او اولین کسی بود که اعلام کرد ستارگان خورشیدهای دوردست هستند و سیارات نیز به دور آنها می چرخند.
به نظر می رسد که حقیقت بی نهایت کاملاً موجه و آشکار است ، اما نقاط عطف علم قرن بیستم این "حقیقت" را لرزاند.
کیهان ثابت
اولین گام مهم برای توسعه یک مدل مدرن از جهان توسط آلبرت انیشتین برداشته شد. این فیزیکدان مشهور مدل خود را از یک جهان ساکن در سال 1917 معرفی کرد. این مدل بر اساس نظریه نسبیت عام بود که او یک سال قبل آن را توسعه داده بود. بر اساس مدل او، جهان در زمان بی نهایت و در مکان متناهی است. اما همانطور که قبلاً اشاره شد، طبق گفته نیوتن، یک جهان با اندازه محدود باید فرو بریزد. برای انجام این کار، انیشتین یک ثابت کیهانی را معرفی کرد که جاذبه گرانشی اجرام دور را جبران می کرد.
مهم نیست که چقدر متناقض به نظر می رسد، انیشتین محدودیتی برای محدودیت جهان ندارد. به نظر او، جهان یک پوسته بسته از ابرکره است. قیاس سطح یک کره سه بعدی معمولی است، به عنوان مثال، یک کره یا زمین. یک مسافر هر چقدر هم که در سراسر زمین سفر کند، هرگز به لبه آن نخواهد رسید. با این حال، این بدان معنا نیست که زمین بی نهایت است. مسافر به سادگی به مکانی که از آنجا سفر خود را آغاز کرده است باز می گردد.
در سطح ابرکره
به همین ترتیب، یک سرگردان فضایی که جهان انیشتین را با یک کشتی فضایی طی می کند، می تواند به زمین بازگردد. فقط این بار سرگردان نه در امتداد سطح دو بعدی یک کره، بلکه در امتداد سطح سه بعدی یک ابرکره حرکت می کند. این بدان معنی است که جهان دارای حجم محدود و بنابراین تعداد محدودی از ستاره ها و جرم است. با این حال، جهان نه مرز دارد و نه مرکزی.
انیشتین با اتصال فضا، زمان و گرانش در نظریه معروف خود به این نتایج رسید. قبل از او این مفاهیم جدا تلقی می شدند و به همین دلیل فضای جهان کاملاً اقلیدسی بود. اینشتین ثابت کرد که گرانش خود انحنای فضا-زمان است. این به طور اساسی ایده های اولیه در مورد ماهیت جهان را بر اساس مکانیک کلاسیک نیوتنی و هندسه اقلیدسی تغییر داد.
جهان در حال گسترش
حتی خود کاشف «جهان جدید» نیز با توهمات بیگانه نبود. اگرچه انیشتین جهان را در فضا محدود کرد، اما همچنان آن را ایستا می دانست. طبق مدل او، جهان جاودانه بوده و می ماند و اندازه آن همیشه ثابت است. در سال 1922، الکساندر فریدمن، فیزیکدان شوروی، این مدل را به طور قابل توجهی گسترش داد. طبق محاسبات او، جهان به هیچ وجه ساکن نیست. می تواند در طول زمان منبسط یا منقبض شود. قابل توجه است که فریدمن بر اساس همین نظریه نسبیت به چنین مدلی رسید. او با دور زدن ثابت کیهانی توانست این نظریه را به درستی اعمال کند.
آلبرت انیشتین بلافاصله این "اصلاح" را نپذیرفت. این مدل جدید به کمک کشف هابل که قبلا ذکر شد آمد. رکود کهکشان ها بدون شک واقعیت انبساط کیهان را ثابت کرد. بنابراین انیشتین مجبور شد اشتباه خود را بپذیرد. اکنون جهان سن خاصی داشت که به شدت به ثابت هابل بستگی دارد که مشخص کننده سرعت انبساط آن است.
توسعه بیشتر کیهان شناسی
با تلاش دانشمندان برای حل این سوال، بسیاری از اجزای مهم دیگر کیهان کشف شد و مدل‌های مختلفی از آن ایجاد شد. بنابراین در سال 1948، جورج گامو فرضیه «جهان داغ» را مطرح کرد که بعداً به نظریه انفجار بزرگ تبدیل شد. کشف در سال 1965 ظن او را تایید کرد. اکنون اخترشناسان می توانند نوری را که از لحظه شفاف شدن کیهان می آید، مشاهده کنند.
ماده تاریک که در سال 1932 توسط فریتز زویکی پیش بینی شد، در سال 1975 تایید شد. ماده تاریک در واقع وجود کهکشان ها، خوشه های کهکشانی و خود ساختار جهانی را به عنوان یک کل توضیح می دهد. این گونه بود که دانشمندان دریافتند که بیشتر جرم کیهان کاملاً نامرئی است.
سرانجام، در سال 1998، طی مطالعه ای بر روی فاصله تا، مشخص شد که جهان با سرعتی شتابان در حال انبساط است. این آخرین نقطه عطف در علم، درک مدرن ما از ماهیت جهان را به وجود آورد. ضریب کیهان شناسی که توسط انیشتین معرفی و توسط فریدمن رد شد، دوباره جای خود را در مدل کیهان پیدا کرد. وجود یک ضریب کیهانی (ثابت کیهانی) انبساط شتاب یافته آن را توضیح می دهد. برای توضیح حضور یک ثابت کیهانی، مفهوم میدان فرضی حاوی بیشتر جرم کیهان معرفی شد.
درک مدرن از اندازه جهان قابل مشاهده
مدل مدرن جهان، مدل ΛCDM نیز نامیده می شود. حرف "Λ" به معنای وجود یک ثابت کیهانی است که انبساط شتابان کیهان را توضیح می دهد. "CDM" به این معنی است که جهان پر از ماده تاریک سرد است. مطالعات اخیر نشان می دهد که ثابت هابل حدود 71 (km/s)/Mpc است که مربوط به سن 13.75 میلیارد سال جهان است. با دانستن سن کیهان، می توانیم اندازه منطقه قابل مشاهده آن را تخمین بزنیم.
بر اساس نظریه نسبیت، اطلاعات مربوط به هر جسمی نمی تواند با سرعتی بیشتر از سرعت نور (299792458 متر بر ثانیه) به ناظری برسد. معلوم می شود که ناظر نه فقط یک شی، بلکه گذشته آن را می بیند. هر چه یک شی از او دورتر باشد، گذشته دورتر به نظر می رسد. به عنوان مثال، با نگاه کردن به ماه، می بینیم که کمی بیشتر از یک ثانیه پیش بود، خورشید - بیش از هشت دقیقه پیش، نزدیکترین ستاره ها - سال ها، کهکشان ها - میلیون ها سال پیش و غیره. در مدل ثابت انیشتین، جهان محدودیت سنی ندارد، به این معنی که منطقه قابل مشاهده آن نیز با هیچ چیز محدود نمی شود. ناظر، مجهز به ابزارهای نجومی پیشرفته‌تر، اجرام دور و باستانی را رصد خواهد کرد.
ما با مدل مدرن کیهان تصویر متفاوتی داریم. بر اساس آن، جهان دارای سن و بنابراین محدودیتی برای مشاهده است. یعنی از زمان تولد کیهان، هیچ فوتونی نمی توانست مسافتی بیشتر از 13.75 میلیارد سال نوری را طی کند. به نظر می رسد که می توان گفت که جهان قابل مشاهده از ناظر به یک منطقه کروی با شعاع 13.75 میلیارد سال نوری محدود شده است. با این حال، این کاملا درست نیست. ما نباید انبساط فضای کیهان را فراموش کنیم. تا زمانی که فوتون به ناظر برسد، جسمی که آن را ساطع کرده است در حال حاضر 45.7 میلیارد سال نوری از ما فاصله خواهد داشت. سال ها. این اندازه افق ذرات است، مرز جهان قابل مشاهده است.
آنسوی افق
بنابراین، اندازه جهان قابل مشاهده به دو نوع تقسیم می شود. اندازه ظاهری که شعاع هابل نیز نامیده می شود (13.75 میلیارد سال نوری). و اندازه واقعی، به نام افق ذرات (45.7 میلیارد سال نوری). نکته مهم این است که هر دوی این افق ها اصلاً اندازه واقعی کیهان را مشخص نمی کنند. اولاً، آنها به موقعیت ناظر در فضا بستگی دارند. ثانیاً با گذشت زمان تغییر می کنند. در مورد مدل ΛCDM، افق ذرات با سرعتی بیشتر از افق هابل منبسط می شود. علم مدرن به این سوال پاسخ نمی دهد که آیا این روند در آینده تغییر خواهد کرد یا خیر. اما اگر فرض کنیم که جهان با شتاب به انبساط خود ادامه می دهد، تمام آن اجرام که اکنون می بینیم دیر یا زود از "میدان دید" ما ناپدید می شوند.
در حال حاضر، دورترین نور مشاهده شده توسط ستاره شناسان، تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی است. دانشمندان با نگاهی به آن، جهان را مانند 380 هزار سال پس از انفجار بزرگ می بینند. در این لحظه، کیهان به قدری خنک شد که توانست فوتون های آزاد را ساطع کند که امروزه با کمک تلسکوپ های رادیویی شناسایی می شوند. در آن زمان، هیچ ستاره یا کهکشانی در کیهان وجود نداشت، بلکه فقط یک ابر پیوسته از هیدروژن، هلیوم و مقدار ناچیزی از عناصر دیگر وجود داشت. از ناهمگونی های مشاهده شده در این ابر، خوشه های کهکشانی متعاقبا تشکیل خواهند شد. به نظر می رسد که دقیقاً آن اجسامی که از ناهمگونی در تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی تشکیل می شوند در نزدیکترین فاصله به افق ذرات قرار دارند.
مرزهای واقعی
اینکه آیا کیهان دارای مرزهای واقعی و غیرقابل مشاهده است، هنوز یک موضوع شبه علمی است. به هر شکلی، همه در مورد بی نهایت بودن جهان اتفاق نظر دارند، اما این بی نهایت را به روش های کاملا متفاوت تفسیر می کنند. برخی جهان را چند بعدی می دانند، جایی که جهان سه بعدی "محلی" ما تنها یکی از لایه های آن است. دیگران می گویند که جهان فراکتال است - به این معنی که جهان محلی ما ممکن است ذره ای از دیگری باشد. ما نباید مدل‌های مختلف چندجهانی را با جهان‌های بسته، باز، موازی و کرم‌چاله‌هایش فراموش کنیم. و بسیاری از نسخه های مختلف وجود دارد که تعداد آنها فقط توسط تخیل انسان محدود شده است.
اما اگر رئالیسم سرد را روشن کنیم یا به سادگی از همه این فرضیه ها عقب نشینی کنیم، می توانیم فرض کنیم که جهان ما یک ظرف همگن بی نهایت از همه ستاره ها و کهکشان ها است. علاوه بر این، در هر نقطه بسیار دور، چه میلیاردها گیگاپارسک از ما باشد، همه شرایط دقیقاً یکسان خواهد بود. در این نقطه، افق ذرات و کره هابل دقیقاً یکسان خواهند بود، با تابش باقیمانده یکسان در لبه آنها. همان ستاره ها و کهکشان ها در اطراف وجود خواهند داشت. جالب اینجاست که این منافاتی با انبساط کیهان ندارد. به هر حال، این فقط جهان نیست که در حال انبساط است، بلکه خود فضای آن است. این واقعیت که در لحظه انفجار بزرگ، جهان از یک نقطه پدید آمد، تنها به این معنی است که ابعاد بی نهایت کوچک (عملاً صفر) که در آن زمان بود، اکنون به ابعاد غیرقابل تصوری بزرگ تبدیل شده است. در آینده دقیقاً از این فرضیه استفاده خواهیم کرد تا به وضوح مقیاس جهان قابل مشاهده را درک کنیم.
بازنمایی بصری
منابع مختلف انواع مدل های بصری را ارائه می دهند که به مردم امکان می دهد مقیاس کیهان را درک کنند. با این حال، برای ما کافی نیست که بفهمیم کیهان چقدر بزرگ است. تصور اینکه چگونه مفاهیمی مانند افق هابل و افق ذرات واقعاً خود را نشان می دهند بسیار مهم است. برای انجام این کار، بیایید مدل خود را مرحله به مرحله تصور کنیم.
بیایید فراموش کنیم که علم مدرن از منطقه "خارجی" جهان اطلاعی ندارد. با کنار گذاشتن نسخه‌های چندجهانی، جهان فراکتال و دیگر "انواع" آن، بیایید تصور کنیم که این جهان بی نهایت است. همانطور که قبلا ذکر شد، این منافاتی با گسترش فضای آن ندارد. البته بیایید در نظر بگیریم که کره هابل و کره ذرات آن به ترتیب 13.75 و 45.7 میلیارد سال نوری هستند.
مقیاس کیهان
دکمه START را فشار دهید و دنیای جدید و ناشناخته ای را کشف کنید!
ابتدا بیایید سعی کنیم بفهمیم مقیاس جهانی چقدر است. اگر به دور سیاره ما سفر کرده باشید، به خوبی می توانید تصور کنید که زمین برای ما چقدر بزرگ است. حالا سیاره ما را به صورت دانه ای از گندم سیاه تصور کنید که در مداری به دور خورشید هندوانه ای به اندازه نصف زمین فوتبال حرکت می کند. در این حالت، مدار نپتون به اندازه یک شهر کوچک، منطقه مطابق با ماه، و منطقه مرز نفوذ خورشید با مریخ مطابقت دارد. معلوم شد که منظومه شمسی ما به همان اندازه بزرگتر از زمین است که مریخ از گندم سیاه بزرگتر است! اما این تازه شروع کار است.
حالا بیایید تصور کنیم که این گندم سیاه سیستم ما باشد که اندازه آن تقریباً برابر با یک پارسک است. سپس کهکشان راه شیری به اندازه دو استادیوم فوتبال خواهد بود. با این حال، این برای ما کافی نخواهد بود. کهکشان راه شیری نیز باید به اندازه سانتی متر کاهش یابد. این به نوعی شبیه فوم قهوه است که در گردابی در وسط فضای بین کهکشانی سیاه قهوه پیچیده شده است. بیست سانتی متر از آن همان "خرده" مارپیچی - سحابی آندرومدا وجود دارد. در اطراف آنها دسته ای از کهکشان های کوچک خوشه محلی ما وجود خواهد داشت. اندازه ظاهری کیهان ما 9.2 کیلومتر خواهد بود. ما به درک ابعاد جهانی رسیده ایم.
درون حباب جهانی
با این حال، درک خود مقیاس برای ما کافی نیست. مهم است که جهان را در پویایی درک کنیم. بیایید خودمان را غول هایی تصور کنیم که کهکشان راه شیری برای آنها یک سانتی متر قطر دارد. همانطور که در حال حاضر ذکر شد، ما خود را درون یک توپ با شعاع 4.57 و قطر 9.24 کیلومتر خواهیم دید. بیایید تصور کنیم که می‌توانیم درون این توپ شناور شویم، سفر کنیم و کل مگاپارسک‌ها را در یک ثانیه بپوشانیم. اگر جهان ما بی نهایت باشد چه خواهیم دید؟
البته کهکشان های بی شماری از انواع مختلف در برابر ما ظاهر خواهند شد. بیضوی، مارپیچی، نامنظم. برخی مناطق مملو از آنها خواهند بود، برخی دیگر خالی خواهند بود. ویژگی اصلی این خواهد بود که از نظر بصری همه آنها بی حرکت خواهند بود در حالی که ما بی حرکت هستیم. اما به محض اینکه قدمی برداریم، خود کهکشان ها شروع به حرکت خواهند کرد. برای مثال، اگر بتوانیم یک منظومه شمسی میکروسکوپی را در کهکشان راه شیری به طول یک سانتی‌متر تشخیص دهیم، می‌توانیم رشد آن را مشاهده کنیم. در فاصله 600 متری از کهکشان خود، خورشید پیش ستاره و قرص پیش سیاره ای را در لحظه شکل گیری خواهیم دید. با نزدیک شدن به آن، خواهیم دید که چگونه زمین ظاهر می شود، زندگی پدید می آید و انسان ظاهر می شود. به همین ترتیب، خواهیم دید که چگونه کهکشان ها با دور شدن یا نزدیک شدن به آنها تغییر می کنند و حرکت می کنند.
در نتیجه، هر چه به کهکشان های دورتر نگاه کنیم، قدمت آنها برای ما بیشتر خواهد بود. بنابراین دورترین کهکشان ها در فاصله 1300 متری ما قرار خواهند گرفت و در پیچ 1380 متری ما از قبل تشعشعات باقیمانده را خواهیم دید. درست است، این فاصله برای ما خیالی خواهد بود. با این حال، هرچه به تابش پس‌زمینه مایکروویو کیهانی نزدیک‌تر می‌شویم، تصویر جالبی خواهیم دید. به طور طبیعی، ما مشاهده خواهیم کرد که چگونه کهکشان ها از ابر اولیه هیدروژن تشکیل و توسعه می یابند. وقتی به یکی از این کهکشان های تشکیل شده برسیم، متوجه می شویم که ما اصلاً 1.375 کیلومتر را طی نکرده ایم، بلکه تمام 4.57 کیلومتر را طی کرده ایم.
بزرگنمایی
در نتیجه، اندازه ما حتی بیشتر خواهد شد. اکنون می‌توانیم کل حفره‌ها و دیوارها را در مشت قرار دهیم. بنابراین ما خود را در حباب نسبتاً کوچکی خواهیم دید که خارج شدن از آن غیرممکن است. نه تنها فاصله اشیاء در لبه حباب با نزدیک‌تر شدن افزایش می‌یابد، بلکه خود لبه نیز به طور نامحدود تغییر می‌کند. این کل نکته اندازه کیهان قابل مشاهده است.
مهم نیست که کیهان چقدر بزرگ است، برای یک ناظر همیشه یک حباب محدود باقی خواهد ماند. ناظر همیشه در مرکز این حباب خواهد بود، در واقع او مرکز آن است. در تلاش برای رسیدن به هر جسمی در لبه حباب، ناظر مرکز آن را جابه‌جا می‌کند. با نزدیک شدن به یک جسم، این جسم از لبه حباب بیشتر و بیشتر می شود و در عین حال تغییر می کند. به عنوان مثال، از یک ابر هیدروژنی بی شکل به یک کهکشان تمام عیار یا، بیشتر، به یک خوشه کهکشانی تبدیل می شود. علاوه بر این، با نزدیک شدن به آن، مسیر رسیدن به این شی افزایش می یابد، زیرا خود فضای اطراف تغییر می کند. پس از رسیدن به این جسم، فقط آن را از لبه حباب به مرکز آن منتقل می کنیم. در لبه کیهان، تابش باقی مانده همچنان سوسو خواهد زد.
اگر فرض کنیم که جهان با سرعتی شتابان به انبساط خود ادامه خواهد داد، آنگاه قرار گرفتن در مرکز حباب و جلو بردن زمان با میلیاردها، تریلیون ها و حتی مرتبه های بالاتر سال، تصویر جالب تری را متوجه خواهیم شد. اگرچه اندازه حباب ما نیز افزایش می یابد، اما اجزای در حال تغییر آن حتی سریعتر از ما دور می شوند و لبه این حباب را ترک می کنند تا زمانی که هر ذره جهان به طور جداگانه در حباب تنهایی خود بدون فرصتی برای تعامل با ذرات دیگر سرگردان شود.
بنابراین، علم مدرن اطلاعاتی در مورد اندازه واقعی کیهان و اینکه آیا آن مرز دارد یا خیر، ندارد. اما ما به یقین می دانیم که جهان قابل مشاهده دارای یک مرز قابل مشاهده و واقعی است که به ترتیب شعاع هابل (13.75 میلیارد سال نوری) و شعاع ذره (45.7 میلیارد سال نوری) نامیده می شود. این مرزها کاملاً به موقعیت ناظر در فضا بستگی دارد و در طول زمان گسترش می یابد. اگر شعاع هابل به شدت با سرعت نور منبسط شود، آنگاه انبساط افق ذرات شتاب می گیرد. این سؤال که آیا شتاب آن در افق ذرات بیشتر ادامه خواهد داشت و آیا فشرده سازی جایگزین آن خواهد شد، همچنان باز است.
زمان هایی بود که دنیای آدم ها به سطح زمین زیر پایشان محدود می شد. با پیشرفت تکنولوژی، بشریت افق های خود را گسترش داده است. اکنون مردم به این فکر می کنند که آیا جهان ما دارای مرزهایی است و مقیاس کیهان چقدر است؟ در واقع هیچ کس نمی تواند اندازه واقعی آن را تصور کند. چون ما هیچ مرجع مناسبی نداریم. حتی ستاره‌شناسان حرفه‌ای نیز مدل‌هایی را (حداقل در تصورشان) تصور می‌کنند که چندین برابر کاهش یافته است. ارتباط دقیق ابعاد اجسام در جهان بسیار مهم است. و هنگام حل مسائل ریاضی، آنها معمولاً بی اهمیت هستند، زیرا معلوم می شود که فقط اعدادی هستند که ستاره شناس با آنها کار می کند.
درباره ساختار منظومه شمسی
برای صحبت در مورد مقیاس کیهان، ابتدا باید بفهمیم چه چیزی به ما نزدیک است. ابتدا ستاره ای به نام خورشید وجود دارد. دوم، سیاراتی که به دور آن می چرخند. علاوه بر آنها، ماهواره هایی نیز در اطراف برخی از آنها حرکت می کنند و ما نباید آنها را فراموش کنیم
سیارات موجود در این لیست برای مدت طولانی مورد توجه مردم بوده اند، زیرا آنها در دسترس ترین سیارات برای رصد هستند. از مطالعه آنها، علم ساختار جهان شروع به توسعه کرد - نجوم. ستاره به عنوان مرکز منظومه شمسی شناخته می شود. همچنین بزرگترین شی آن است. در مقایسه با زمین، حجم خورشید یک میلیون برابر بزرگتر است. فقط نسبتا کوچک به نظر می رسد زیرا از سیاره ما بسیار دور است.
تمام سیارات منظومه شمسی به سه گروه تقسیم می شوند:
- زمینی. شامل سیاره هایی می شود که از نظر ظاهری شبیه زمین هستند. به عنوان مثال، اینها عطارد، زهره و مریخ هستند.
- اشیاء غول پیکر اندازه آنها در مقایسه با گروه اول بسیار بزرگتر است. علاوه بر این، حاوی گازهای زیادی هستند، به همین دلیل به آنها گازی نیز می گویند. اینها شامل مشتری، زحل، اورانوس و نپتون است.
- سیارات کوتوله آنها در واقع سیارک های بزرگی هستند. یکی از آنها، تا همین اواخر، در ترکیب سیارات اصلی گنجانده شده بود - این پلوتون است.
سیارات به دلیل نیروی گرانش از خورشید دور نمی شوند. اما به دلیل سرعت زیاد نمی توانند روی ستاره بیفتند. اشیاء واقعاً بسیار "زیبا" هستند. برای مثال سرعت زمین تقریباً 30 کیلومتر در ثانیه است.
چگونه اندازه اجرام منظومه شمسی را با هم مقایسه کنیم؟
قبل از اینکه بخواهید مقیاس کیهان را تصور کنید، ارزش درک خورشید و سیارات را دارد. از این گذشته، ارتباط آنها با یکدیگر نیز دشوار است. بیشتر اوقات ، اندازه معمولی یک ستاره آتشین با یک توپ بیلیارد شناسایی می شود که قطر آن 7 سانتی متر است ، شایان ذکر است که در واقعیت به حدود 1400 هزار کیلومتر می رسد. در چنین مدل "اسباب بازی"، اولین سیاره از خورشید (عطارد) در فاصله 2 متر و 80 سانتی متر قرار دارد. در این صورت قطر توپ زمین تنها نیم میلی متر خواهد بود. در فاصله 7.6 متری از ستاره قرار دارد. فاصله مشتری در این مقیاس 40 متر و تا پلوتون 300 متر خواهد بود.
اگر در مورد اجرام خارج از منظومه شمسی صحبت کنیم، نزدیکترین ستاره پروکسیما قنطورس است. آنقدر حذف خواهد شد که این ساده سازی خیلی کم است. و این با وجود این واقعیت که در کهکشان قرار دارد. در مورد مقیاس کیهان چه می توانیم بگوییم؟ همانطور که می بینید، تقریباً بی حد و حصر است. من همیشه می خواهم بدانم زمین و جهان چگونه به هم مرتبط هستند. و پس از دریافت پاسخ، نمی توانم باور کنم که سیاره ما و حتی کهکشان بخشی ناچیز از یک جهان عظیم هستند.
برای اندازه گیری فواصل در فضا از چه واحدهایی استفاده می شود؟
یک سانتی متر، یک متر و حتی یک کیلومتر - همه این مقادیر در حال حاضر در منظومه شمسی ناچیز هستند. در مورد کیهان چه می توانیم بگوییم؟ برای نشان دادن فاصله در کهکشان، مقداری به نام سال نوری استفاده می شود. این زمانی است که طول می کشد تا نور بیش از یک سال سفر کند. به یاد داشته باشید که یک ثانیه نوری برابر با تقریباً 300 هزار کیلومتر است. بنابراین، هنگامی که به کیلومتر معمول تبدیل می شود، یک سال نوری تقریباً برابر با 10 هزار میلیارد است. تصورش غیرممکن است، بنابراین مقیاس جهان برای انسان غیرقابل تصور است. اگر باید فاصله بین کهکشان های همسایه را مشخص کنید، یک سال نوری کافی نیست. یک مقدار حتی بزرگتر مورد نیاز است. معلوم شد که یک پارسک است که برابر با 3.26 سال نوری است.
گلکسی چگونه کار می کند؟
این یک سازند غول پیکر است که از ستاره ها و سحابی ها تشکیل شده است. قسمت کوچکی از آنها هر شب در آسمان قابل مشاهده است. ساختار کهکشان ما بسیار پیچیده است. می توان آن را یک بیضی بسیار فشرده از انقلاب در نظر گرفت. علاوه بر این، دارای یک بخش استوایی و یک مرکز است. استوای کهکشان بیشتر از سحابی های گازی و ستارگان پرجرم داغ تشکیل شده است. در کهکشان راه شیری این قسمت در ناحیه مرکزی آن قرار دارد.
منظومه شمسی نیز از این قاعده مستثنی نیست. همچنین در نزدیکی استوای کهکشان قرار دارد. به هر حال، قسمت اصلی ستارگان یک دیسک عظیم را تشکیل می دهد که قطر آن 100 هزار و ضخامت آن 1500 است. اگر به مقیاسی برگردیم که برای نشان دادن منظومه شمسی استفاده شد، آنگاه اندازه کهکشان متناسب خواهد بود. بنابراین، خورشید و زمین در کهکشان خرده‌هایی هستند.
چه اجسامی در کیهان وجود دارند؟
بیایید مهمترین آنها را فهرست کنیم:
- ستارگان توپ های عظیم خود نورانی هستند. آنها از محیطی متشکل از مخلوطی از غبار و گاز به وجود می آیند. بیشتر آنها هیدروژن و هلیوم هستند.
- تشعشع CMB آنها کسانی هستند که در فضا پخش می شوند. دمای آن 270 درجه سانتیگراد است. علاوه بر این، این تابش در همه جهات یکسان است. به این خاصیت ایزوتروپی می گویند. علاوه بر این، برخی از اسرار جهان با آن مرتبط است. به عنوان مثال، مشخص شد که در لحظه انفجار بزرگ به وجود آمد. یعنی از همان ابتدای پیدایش جهان هستی وجود دارد. همچنین این ایده را تأیید می کند که در همه جهات به طور یکسان در حال گسترش است. علاوه بر این، این بیانیه نه تنها برای زمان حال صادق است. اوایل همینطور بود.
- یعنی جرم پنهان. اینها آن دسته از اجرام کیهان هستند که با مشاهده مستقیم قابل مطالعه نیستند. به عبارت دیگر امواج الکترومغناطیسی از خود ساطع نمی کنند. اما بر اجسام دیگر اثر گرانشی دارند.
- سیاه چاله ها آنها به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته اند، اما بسیار شناخته شده هستند. این به دلیل توصیف گسترده چنین اشیایی در آثار علمی تخیلی اتفاق افتاد. در واقع، سیاهچاله جسمی است که تابش الکترومغناطیسی نمی تواند از آن پخش شود، زیرا سرعت دوم کیهانی روی آن برابر است، شایان ذکر است که این دومین سرعت کیهانی است که باید به ترتیب به جسم منتقل شود برای اینکه از جسم فضایی خارج شود.
علاوه بر این، اختروش ها و تپ اخترها در کیهان وجود دارند.
کیهان مرموز
پر از چیزهایی است که هنوز به طور کامل کشف یا مطالعه نشده اند. و آنچه کشف شده است اغلب سوالات جدید و اسرار مرتبط با جهان را ایجاد می کند. اینها حتی نظریه معروف "بیگ بنگ" را نیز شامل می شود. این در واقع فقط یک دکترین مشروط است، زیرا بشریت فقط می تواند حدس بزند که چگونه اتفاق افتاده است.
راز دوم، سن جهان است. می توان آن را تقریباً با تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی ذکر شده، مشاهده خوشه های کروی و سایر اجرام محاسبه کرد. امروزه دانشمندان اتفاق نظر دارند که سن کیهان تقریباً 13.7 میلیارد سال است. راز دیگر - آیا زندگی در سیارات دیگر وجود دارد؟ از این گذشته، نه تنها در منظومه شمسی بود که شرایط مناسب به وجود آمد و زمین ظاهر شد. و کیهان به احتمال زیاد پر از تشکیلات مشابه است.
یکی؟
خارج از کیهان چیست؟ چه چیزی وجود دارد که نگاه انسان به آن نفوذ نکرده باشد؟ آیا چیزی فراتر از این مرز وجود دارد؟ اگر چنین است، چند جهان وجود دارد؟ اینها سوالاتی است که دانشمندان هنوز پاسخی برای آنها پیدا نکرده اند. دنیای ما مانند جعبه شگفتی است. زمانی به نظر می رسید که فقط از زمین و خورشید تشکیل شده بود و چند ستاره در آسمان داشت. سپس جهان بینی گسترش یافت. بر این اساس، مرزها گسترش یافته است. جای تعجب نیست که بسیاری از ذهن های روشن مدت طولانی به این نتیجه رسیده اند که جهان تنها بخشی از یک شکل گیری حتی بزرگتر است.
مقایسه ابعاد اجرام در کیهان (عکس)
1. اینجا زمین است! ما اینجا زندگی می کنیم. در نگاه اول بسیار بزرگ است. اما، در واقع، در مقایسه با برخی از اجرام در کیهان، سیاره ما ناچیز است. عکس‌های زیر به شما کمک می‌کنند تا حد اقل تصور کنید که چه چیزی در ذهن شما جای نمی‌گیرد.
2. موقعیت سیاره زمین در منظومه شمسی.
3. فاصله مقیاس بین زمین و ماه. خیلی دور به نظر نمی رسد، اینطور است؟
4. در این فاصله می توانید تمام سیارات منظومه شمسی را به زیبایی و مرتب قرار دهید.
5. این نقطه سبز کوچک، قاره آمریکای شمالی، در سیاره مشتری است. می توانید تصور کنید مشتری چقدر بزرگتر از زمین است.
6. و این عکس تصوری از اندازه سیاره زمین (یعنی شش سیاره ما) در مقایسه با زحل می دهد.
7. حلقه های زحل اگر در اطراف زمین بودند به این شکل بودند. زیبایی!
8. صدها دنباله دار بین سیارات منظومه شمسی پرواز می کنند. در مقایسه با لس آنجلس، دنباله دار چوریوموف-گراسیمنکو، که کاوشگر فیله در پاییز 2014 بر روی آن فرود آمد، اینگونه به نظر می رسد.
9. اما همه اجرام منظومه شمسی در مقایسه با خورشید ما ناچیز هستند.
10. سیاره ما از روی سطح ماه اینگونه به نظر می رسد.
11. این چیزی است که سیاره ما از سطح مریخ به نظر می رسد.
12. و این ما از زحل هستیم.
13. اگر به لبه منظومه شمسی پرواز کنید، سیاره ما را اینگونه خواهید دید.
14. کمی به عقب برگردیم. این اندازه زمین در مقایسه با اندازه خورشید ما است. چشمگیر است، اینطور نیست؟
15. و این خورشید ما از سطح مریخ است.
16. اما خورشید ما تنها یکی از ستاره های جهان است. تعداد آنها از دانه های ماسه در هر ساحل روی زمین بیشتر است.
17. این بدان معنی است که ستاره هایی بسیار بزرگتر از خورشید ما وجود دارند. فقط نگاه کنید که خورشید در مقایسه با بزرگترین ستاره امروزی، VY، در صورت فلکی Canis Major چقدر کوچک است.
18. اما حتی یک ستاره نمی تواند با اندازه کهکشان راه شیری ما مقایسه شود. اگر خورشید خود را به اندازه یک گلبول سفید کاهش دهیم و کل کهکشان را به همان میزان کاهش دهیم، کهکشان راه شیری به اندازه روسیه خواهد بود.
19. کهکشان راه شیری ما بزرگ است. ما جایی در این اطراف زندگی می کنیم.
20. متأسفانه تمام اجسامی که در شب با چشم غیر مسلح در آسمان می بینیم در این دایره زرد رنگ قرار می گیرند.
21. اما کهکشان راه شیری با بزرگترین کهکشان کیهان فاصله زیادی دارد. این کهکشان راه شیری است در مقایسه با کهکشان IC 1011 که 350 میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد.
22. اما این همه ماجرا نیست. این تصویر هابل هزاران هزار کهکشان را به تصویر می‌کشد که هر کدام حاوی میلیون‌ها ستاره با سیارات خاص خود هستند.
23. برای مثال یکی از کهکشان های موجود در عکس، UDF 423. این کهکشان ده میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد. وقتی به این عکس نگاه می کنید، میلیاردها سال گذشته را نگاه می کنید.
24. این قطعه تاریک از آسمان شب کاملاً خالی به نظر می رسد. اما وقتی بزرگنمایی می شود، معلوم می شود که شامل هزاران کهکشان با میلیاردها ستاره است.
25. و این اندازه یک سیاهچاله است در مقایسه با اندازه مدار زمین و مدار سیاره نپتون.
یکی از این پرتگاه های سیاه می تواند به راحتی کل منظومه شمسی را بمکد.
> مقیاس کیهان
آنلاین استفاده کنید مقیاس تعاملی مقیاس کیهان: ابعاد واقعی کیهان، مقایسه اجرام فضایی، سیارات، ستارگان، خوشه ها، کهکشان ها.
همه ما به ابعاد به صورت کلی فکر می کنیم، مانند واقعیتی دیگر، یا درک خود از محیط اطرافمان. با این حال، این تنها بخشی از اندازه گیری های واقعی است. و بالاتر از همه، درک موجود اندازه گیری مقیاس کیهان- این بهترین توصیف در فیزیک است.
فیزیکدانان پیشنهاد می‌کنند که اندازه‌گیری‌ها جنبه‌های متفاوتی از درک مقیاس کیهان هستند. به عنوان مثال، چهار بعد اول شامل طول، عرض، ارتفاع و زمان است. با این حال، طبق فیزیک کوانتوم، ابعاد دیگری وجود دارد که ماهیت جهان و شاید همه جهان ها را توصیف می کند. بسیاری از دانشمندان بر این باورند که در حال حاضر حدود 10 بعد وجود دارد.
مقیاس تعاملی کیهان
اندازه گیری مقیاس کیهان
بعد اول همانطور که گفته شد طول است. یک مثال خوب از یک جسم تک بعدی خط مستقیم است. این خط فقط یک بعد طول دارد. بعد دوم عرض است. این بعد شامل طول است. اشیاء در دو بعد فقط به صورت مقطعی قابل مشاهده هستند.
بعد سوم شامل ارتفاع است و این بعد است که ما بیشتر با آن آشنا هستیم. همراه با طول و عرض، واضح‌ترین بخش جهان از نظر ابعادی است. بهترین شکل فیزیکی برای توصیف این بعد یک مکعب است. بعد سوم زمانی وجود دارد که طول، عرض و ارتفاع همدیگر را قطع کنند.
اکنون همه چیز کمی پیچیده تر می شود زیرا 7 بعد باقی مانده با مفاهیم ناملموسی مرتبط است که ما نمی توانیم مستقیماً آنها را مشاهده کنیم اما می دانیم که وجود دارند. بعد چهارم زمان است. این تفاوت بین گذشته، حال و آینده است. بنابراین، بهترین توصیف از بعد چهارم زمان‌شناسی خواهد بود.
ابعاد دیگر با احتمالات سروکار دارند. بعد پنجم و ششم با آینده مرتبط است. بر اساس فیزیک کوانتومی، هر تعداد آینده ممکن است وجود داشته باشد، اما تنها یک نتیجه وجود دارد و دلیل آن انتخاب است. بعد پنجم و ششم با انشعاب (تغییر، انشعاب) هر یک از این احتمالات همراه است. اساساً، اگر می‌توانستید بعد پنجم و ششم را کنترل کنید، می‌توانید به گذشته برگردید یا از آینده‌های مختلف دیدن کنید.
ابعاد 7 تا 10 با کیهان و مقیاس آن مرتبط است. آنها بر این واقعیت بنا شده اند که جهان های متعددی وجود دارد، و هر کدام توالی خاص خود را از ابعاد واقعیت و نتایج ممکن دارند. بعد دهم و آخر در واقع یکی از همه نتایج ممکن همه جهان هاست.
