Gözlemlediğimiz Evrenin oldukça kesin sınırları olduğunu biliyor muydunuz? Evreni sonsuz ve anlaşılmaz bir şeyle ilişkilendirmeye alışkınız. Ancak modern bilim, Evrenin "sonsuzluğu" sorulduğunda, bu kadar "açık" bir soruya tamamen farklı bir cevap sunuyor.
Modern kavramlara göre, gözlemlenebilir Evrenin boyutu yaklaşık 45,7 milyar ışıkyılıdır (veya 14,6 gigaparsek). Peki bu sayılar ne anlama geliyor?
Sıradan bir insanın aklına gelen ilk soru Evren nasıl sonsuz olamaz? Görünüşe göre etrafımızda var olan her şeyin kabının sınırlarının olmaması gerektiği tartışılmaz. Bu sınırlar varsa tam olarak nedir?
Diyelim ki bir astronot Evrenin sınırlarına ulaştı. Karşısında ne görecek? Sağlam bir duvar mı? Yangın bariyeri? Peki arkasında ne var - boşluk mu? Başka Bir Evren mi? Peki boşluk ya da başka bir Evren, evrenin sınırında olduğumuz anlamına gelebilir mi? Sonuçta bu orada “hiçbir şey” olmadığı anlamına gelmiyor. Boşluk ve başka bir Evren de “bir şeydir”. Ancak Evren kesinlikle her şeyi “bir şey” içeren bir şeydir.
Mutlak bir çelişkiye varıyoruz. Evrenin sınırlarının var olmaması gereken bir şeyi bizden saklaması gerektiği ortaya çıktı. Veya Evrenin sınırı "her şeyi" "bir şeyden" ayırmalı, ancak bu "bir şey" aynı zamanda "her şeyin" bir parçası olmalıdır. Genel olarak tam bir saçmalık. O halde bilim insanları Evrenimizin sınırlayıcı boyutunu, kütlesini ve hatta yaşını nasıl ilan edebilirler? Bu değerler hayal edilemeyecek kadar büyük olmasına rağmen hala sınırlıdır. Bilim apaçık olanla mı tartışıyor? Bunu anlamak için önce insanların Evren hakkındaki modern anlayışımıza nasıl ulaştıklarını izleyelim.
Sınırları genişletmek
Çok eski zamanlardan beri insanlar etraflarındaki dünyanın nasıl olduğuyla ilgileniyorlar. Eskilerin evreni açıklamaya yönelik üç sütunu ve diğer girişimlerini örnek vermeye gerek yok. Kural olarak, sonunda her şey her şeyin temelinin dünyanın yüzeyi olduğu gerçeğine geldi. Gökbilimcilerin "sabit" gök küresi boyunca gezegen hareketinin yasaları hakkında kapsamlı bilgiye sahip olduğu antik çağlarda ve Orta Çağ'da bile Dünya, Evrenin merkezi olarak kaldı.
Doğal olarak Antik Yunan'da bile Dünyanın Güneş etrafında döndüğüne inananlar vardı. Evrenin çokluğundan ve sonsuzluğundan bahsedenler vardı. Ancak bu teorilere yönelik yapıcı gerekçeler ancak bilimsel devrimin eşiğinde ortaya çıktı.
16. yüzyılda Polonyalı gökbilimci Nicolaus Copernicus, Evren bilgisinde ilk büyük atılımı gerçekleştirdi. Dünyanın Güneş'in etrafında dönen gezegenlerden yalnızca biri olduğunu kesin olarak kanıtladı. Böyle bir sistem, gezegenlerin gök küresindeki bu kadar karmaşık ve karmaşık hareketinin açıklanmasını büyük ölçüde basitleştirdi. Dünyanın sabit olması durumunda, gökbilimciler gezegenlerin bu davranışını açıklamak için her türlü zekice teoriyi bulmak zorunda kaldılar. Öte yandan, eğer Dünya'nın hareket ettiği kabul edilirse, bu tür karmaşık hareketlerin bir açıklaması da doğal olarak gelecektir. Böylece astronomide “güneş merkezlilik” adı verilen yeni bir paradigma kök saldı.
Birçok Güneş
Ancak bundan sonra bile gökbilimciler Evreni "sabit yıldızlar küresi" ile sınırlamaya devam ettiler. 19. yüzyıla kadar yıldızlara olan mesafeyi tahmin edemiyorlardı. Birkaç yüzyıl boyunca gökbilimciler, Dünya'nın yörünge hareketine göre yıldızların konumlarındaki sapmaları (yıllık paralakslar) tespit etmeye boşuna çalıştılar. O zamanın aletleri bu kadar hassas ölçümlere izin vermiyordu.
Nihayet 1837'de Rus-Alman gökbilimci Vasily Struve paralaksı ölçtü. Bu, uzayın ölçeğini anlamada yeni bir adım oldu. Artık bilim adamları yıldızların Güneş'e uzak benzerlikler olduğunu rahatlıkla söyleyebilirler. Ve bizim armatürümüz artık her şeyin merkezi değil, sonsuz bir yıldız kümesinin eşit bir "sakini".
Gökbilimciler Evrenin ölçeğini anlamaya daha da yaklaştılar çünkü yıldızlara olan mesafelerin gerçekten korkunç olduğu ortaya çıktı. Karşılaştırıldığında gezegenlerin yörüngelerinin boyutları bile önemsiz görünüyordu. Daha sonra yıldızların nasıl yoğunlaştığını anlamak gerekiyordu.
Birçok Samanyolu
Ünlü filozof Immanuel Kant, Evrenin büyük ölçekli yapısına ilişkin modern anlayışın temellerini 1755 yılında öngörmüştü. Samanyolu'nun dönen büyük bir yıldız kümesi olduğu hipotezini öne sürdü. Buna karşılık, gözlemlenen bulutsuların çoğu aynı zamanda daha uzaktaki "samanyolu" yani galaksilerdir. Buna rağmen 20. yüzyıla kadar gökbilimciler tüm nebulaların yıldız oluşum kaynağı olduğuna ve Samanyolu'nun bir parçası olduğuna inanıyorlardı.
Gökbilimciler galaksiler arasındaki mesafeleri ölçmeyi öğrendiğinde durum değişti. Bu tür yıldızların mutlak parlaklığı kesinlikle değişkenlik periyoduna bağlıdır. Mutlak parlaklıklarını görünen parlaklıkla karşılaştırarak onlara olan mesafeyi yüksek doğrulukla belirlemek mümkündür. Bu yöntem 20. yüzyılın başlarında Einar Hertzschrung ve Harlow Scelpi tarafından geliştirildi. Onun sayesinde, 1922'de Sovyet gökbilimci Ernst Epic, Samanyolu'nun boyutundan daha büyük bir mertebede olduğu ortaya çıkan Andromeda'ya olan mesafeyi belirledi.
Edwin Hubble, Epic'in girişimini sürdürdü. Diğer galaksilerdeki Cepheidlerin parlaklığını ölçerek mesafelerini ölçtü ve bunu spektrumlarındaki kırmızıya kayma ile karşılaştırdı. Böylece 1929'da ünlü yasasını geliştirdi. Çalışması, Samanyolu'nun Evrenin kenarı olduğu yönündeki yerleşik görüşü kesin olarak çürüttü. Artık bir zamanlar onun parçası olduğu düşünülen birçok galaksiden biriydi. Kant'ın hipotezi, geliştirilmesinden neredeyse iki yüzyıl sonra doğrulandı.
Daha sonra, Hubble'ın bir galaksinin gözlemciye olan uzaklığı ile ondan uzaklaşma hızı arasında keşfettiği bağlantı, Evrenin büyük ölçekli yapısının tam bir resmini çizmeyi mümkün kıldı. Galaksilerin bunun sadece önemsiz bir parçası olduğu ortaya çıktı. Kümelere, kümeler üstkümelere bağlandılar. Üstkümeler ise Evrende bilinen en büyük yapıları (iplikler ve duvarlar) oluşturur. Devasa süper boşluklara () bitişik olan bu yapılar, şu anda bilinen Evrenin büyük ölçekli yapısını oluşturmaktadır.
Görünür sonsuzluk
Yukarıdakilerden, bilimin yalnızca birkaç yüzyıl içinde yavaş yavaş yermerkezcilikten modern Evren anlayışına doğru ilerlediği sonucu çıkıyor. Ancak bu, bugün Evreni neden sınırladığımıza cevap vermiyor. Sonuçta, şu ana kadar uzayın doğasından değil, yalnızca uzayın ölçeğinden bahsediyorduk.
Evrenin sonsuzluğunu haklı çıkarmaya karar veren ilk kişi Isaac Newton'du. Evrensel çekim yasasını keşfettikten sonra, eğer uzay sonlu olsaydı, tüm cisimlerin er ya da geç tek bir bütün halinde birleşeceğine inanıyordu. Ondan önce, eğer birisi Evrenin sonsuzluğu fikrini ifade ettiyse, bu yalnızca felsefi bir çizgideydi. Hiçbir bilimsel dayanağı olmadan. Bunun bir örneği Giordano Bruno'dur. Bu arada, Kant gibi o da bilimin yüzyıllarca ilerisindeydi. Yıldızların uzak güneşler olduğunu ve gezegenlerin de onların etrafında döndüğünü ilk ilan eden oydu.
Görünüşe göre sonsuzluk gerçeği oldukça haklı ve açık, ancak 20. yüzyılın biliminin dönüm noktaları bu "gerçeği" sarstı.
Sabit Evren
Evrenin modern bir modelini geliştirmeye yönelik ilk önemli adım Albert Einstein tarafından atıldı. Ünlü fizikçi, 1917'de durağan Evren modelini tanıttı. Bu model, bir yıl önce geliştirdiği genel görelilik teorisine dayanıyordu. Onun modeline göre Evren zamanda sonsuz, uzayda sonludur. Ancak daha önce de belirtildiği gibi Newton'a göre sonlu büyüklükte bir Evren'in çökmesi gerekir. Bunu yapmak için Einstein, uzaktaki nesnelerin çekimsel çekiciliğini telafi eden kozmolojik bir sabiti tanıttı.
Kulağa ne kadar paradoksal gelse de, Einstein Evrenin sonluluğunu sınırlamadı. Ona göre Evren, bir hiperkürenin kapalı bir kabuğudur. Bir benzetme, sıradan bir üç boyutlu kürenin, örneğin bir kürenin veya Dünya'nın yüzeyidir. Bir gezgin Dünya üzerinde ne kadar seyahat ederse etsin, asla onun kenarına ulaşamayacaktır. Ancak bu, Dünyanın sonsuz olduğu anlamına gelmez. Gezgin, yolculuğuna başladığı yere geri dönecektir.
Hiperkürenin yüzeyinde
Aynı şekilde, Einstein'ın Evrenini bir yıldız gemisiyle dolaşan bir uzay gezgini de Dünya'ya geri dönebilir. Ancak bu sefer gezgin bir kürenin iki boyutlu yüzeyi boyunca değil, bir hiperkürenin üç boyutlu yüzeyi boyunca hareket edecektir. Bu, Evrenin sonlu bir hacme ve dolayısıyla sınırlı sayıda yıldıza ve kütleye sahip olduğu anlamına gelir. Ancak Evrenin ne sınırları ne de merkezi vardır.
Einstein, ünlü teorisinde uzay, zaman ve yerçekimini birbirine bağlayarak bu sonuçlara vardı. Ondan önce bu kavramlar ayrı kabul ediliyordu, bu yüzden Evrenin alanı tamamen Öklidyendi. Einstein, yerçekiminin kendisinin uzay-zamanın bir eğriliği olduğunu kanıtladı. Bu, klasik Newton mekaniği ve Öklid geometrisine dayanan, Evrenin doğası hakkındaki ilk fikirleri kökten değiştirdi.
Genişleyen Evren
“Yeni Evrenin” kaşifinin kendisi bile sanrılara yabancı değildi. Einstein Evreni uzayda sınırlandırmasına rağmen onu statik olarak değerlendirmeye devam etti. Modeline göre Evren sonsuzdu ve öyle kalacak ve büyüklüğü her zaman aynı kalacak. 1922'de Sovyet fizikçi Alexander Friedman bu modeli önemli ölçüde genişletti. Hesaplamalarına göre Evren hiç de durağan değildir. Zamanla genişleyebilir veya daralabilir. Friedman'ın aynı görelilik teorisine dayanarak böyle bir modele varması dikkat çekicidir. Kozmolojik sabiti atlayarak bu teoriyi daha doğru bir şekilde uygulamayı başardı.
Albert Einstein bu "değişikliği" hemen kabul etmedi. Bu yeni model daha önce bahsedilen Hubble keşfinin yardımına geldi. Galaksilerin gerilemesi, evrenin genişlediği gerçeğini tartışmasız bir şekilde kanıtladı. Bu yüzden Einstein hatasını kabul etmek zorunda kaldı. Artık Evrenin, genişleme hızını karakterize eden Hubble sabitine kesinlikle bağlı olan belirli bir yaşı vardı.
Kozmolojinin daha da geliştirilmesi
Bilim insanları bu soruyu çözmeye çalışırken, Evrenin pek çok önemli bileşeni keşfedildi ve çeşitli modelleri geliştirildi. Böylece 1948'de George Gamow, daha sonra büyük patlama teorisine dönüşecek olan "sıcak Evren" hipotezini ortaya attı. 1965'teki keşif şüphelerini doğruladı. Artık gökbilimciler, Evrenin şeffaflaştığı andan itibaren gelen ışığı gözlemleyebildiler.
1932 yılında Fritz Zwicky tarafından tahmin edilen karanlık madde 1975 yılında doğrulandı. Karanlık madde aslında galaksilerin, galaksi kümelerinin ve bir bütün olarak Evrensel yapının varlığını açıklıyor. Bilim adamları, Evrenin kütlesinin çoğunun tamamen görünmez olduğunu bu şekilde öğrendiler.
Son olarak 1998'de uzaklık üzerine yapılan bir araştırma sırasında Evren'in artan bir hızla genişlediği keşfedildi. Bilimdeki bu son dönüm noktası, evrenin doğasına ilişkin modern anlayışımızı doğurdu. Einstein'ın ortaya attığı ve Friedman'ın çürüttüğü kozmolojik katsayı yine Evren modelinde yerini buldu. Kozmolojik bir katsayının (kozmolojik sabit) varlığı, onun hızlandırılmış genişlemesini açıklar. Kozmolojik bir sabitin varlığını açıklamak için Evrenin kütlesinin çoğunu içeren varsayımsal bir alan kavramı tanıtıldı.
Gözlemlenebilir Evrenin büyüklüğüne ilişkin modern anlayış
Evrenin modern modeline aynı zamanda ΛCDM modeli de denir. "Λ" harfi, Evrenin hızlanan genişlemesini açıklayan kozmolojik bir sabitin varlığı anlamına gelir. "CDM", Evrenin soğuk karanlık maddeyle dolu olduğu anlamına gelir. Son araştırmalar Hubble sabitinin yaklaşık 71 (km/s)/Mpc olduğunu gösteriyor, bu da Evren'in 13,75 milyar yıllık yaşına karşılık geliyor. Evrenin yaşını bildiğimizde gözlemlenebilir bölgesinin büyüklüğünü tahmin edebiliriz.
Görelilik teorisine göre herhangi bir nesneye ait bilgi, ışık hızından (299.792.458 m/s) daha yüksek bir hızla gözlemciye ulaşamaz. Gözlemcinin sadece bir nesneyi değil, onun geçmişini de gördüğü ortaya çıktı. Bir nesne ondan ne kadar uzaksa, geçmişe o kadar uzak bakar. Örneğin, Ay'a baktığımızda, bir saniyeden biraz daha uzun bir süre öncesini, Güneş'i - sekiz dakikadan fazla bir süre önce, en yakın yıldızları - yıllar, galaksileri - milyonlarca yıl önce vb. görüyoruz. Einstein'ın durağan modelinde Evren'in yaş sınırı yoktur, yani gözlemlenebilir bölgesi de hiçbir şeyle sınırlı değildir. Giderek daha sofistike astronomik araçlarla donanmış olan gözlemci, giderek daha uzak ve eski nesneleri gözlemleyecektir.
Modern Evren modeliyle farklı bir tablomuz var. Buna göre Evrenin bir yaşı ve dolayısıyla gözlem sınırı vardır. Yani Evrenin doğuşundan bu yana hiçbir foton 13,75 milyar ışık yılından daha uzak bir mesafeye gidemezdi. Gözlemlenebilir Evrenin gözlemciden 13,75 milyar ışık yılı yarıçaplı küresel bir bölgeye sınırlı olduğunu söyleyebileceğimiz ortaya çıktı. Ancak bu tam olarak doğru değil. Evrenin alanının genişlemesini unutmamalıyız. Foton gözlemciye ulaştığında, onu yayan nesne bizden 45,7 milyar ışıkyılı uzaklıkta olacaktır. yıllar. Bu boyut parçacıkların ufku, gözlemlenebilir Evrenin sınırıdır.
Ufuk Ötesi
Yani gözlemlenebilir Evrenin boyutu iki türe ayrılmıştır. Hubble yarıçapı olarak da adlandırılan görünen boyut (13,75 milyar ışıkyılı). Ve parçacık ufku adı verilen gerçek boyuta (45,7 milyar ışık yılı). Önemli olan bu ufukların her ikisinin de Evrenin gerçek boyutunu hiçbir şekilde karakterize etmemesidir. İlk olarak, gözlemcinin uzaydaki konumuna bağlıdırlar. İkincisi zamanla değişirler. ΛCDM modelinde parçacık ufku Hubble ufkundan daha büyük bir hızla genişler. Modern bilim bu eğilimin gelecekte değişip değişmeyeceği sorusuna cevap vermiyor. Ancak Evrenin hızlanarak genişlemeye devam ettiğini varsayarsak, şu anda gördüğümüz tüm nesneler er ya da geç "görüş alanımızdan" kaybolacaktır.
Şu anda gökbilimciler tarafından gözlemlenen en uzak ışık, kozmik mikrodalga arka plan ışınımıdır. Bilim adamları ona baktıklarında Evren'in Büyük Patlama'dan 380 bin yıl sonraki halini görüyorlar. Şu anda Evren, günümüzde radyo teleskoplarının yardımıyla tespit edilen serbest fotonları yayabilecek kadar soğudu. O zamanlar Evrende yıldızlar veya galaksiler yoktu; yalnızca sürekli bir hidrojen, helyum ve önemsiz miktarda başka elementlerden oluşan bir bulut vardı. Bu bulutta gözlemlenen homojensizliklerden daha sonra galaksi kümeleri oluşacaktır. Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonundaki homojensizliklerden oluşacak nesnelerin tam olarak parçacık ufkuna en yakın konumda olduğu ortaya çıktı.
Gerçek Sınırlar
Evrenin gerçek, gözlemlenemeyen sınırlarının olup olmadığı hala sözde bilimsel bir spekülasyon meselesidir. Öyle ya da böyle, herkes Evrenin sonsuzluğu konusunda hemfikirdir, ancak bu sonsuzluğu tamamen farklı şekillerde yorumlamaktadır. Bazıları Evrenin çok boyutlu olduğunu düşünüyor; bizim "yerel" üç boyutlu Evrenimiz onun katmanlarından yalnızca biri. Diğerleri ise Evrenin fraktal olduğunu söylüyor; bu da bizim yerel Evrenimizin bir başkasının parçacığı olabileceği anlamına geliyor. Kapalı, açık, paralel Evrenleri ve solucan delikleriyle Çoklu Evrenin çeşitli modellerini unutmamalıyız. Ve sayısı yalnızca insanın hayal gücüyle sınırlı olan pek çok farklı versiyon var.
Ancak soğuk gerçekçiliğe dönersek veya tüm bu hipotezlerden geri adım atarsak, o zaman Evrenimizin tüm yıldızlardan ve galaksilerden oluşan sonsuz, homojen bir kap olduğunu varsayabiliriz. Üstelik bizden milyarlarca gigaparsek uzakta bile olsa, çok uzak herhangi bir noktada tüm koşullar tamamen aynı olacaktır. Bu noktada, parçacık ufku ve Hubble küresi, kenarlarında aynı kalıntı radyasyonla tamamen aynı olacaktır. Etrafta aynı yıldızlar ve galaksiler olacak. İlginç bir şekilde bu, Evrenin genişlemesiyle çelişmiyor. Sonuçta genişleyen sadece Evren değil, uzayın kendisidir. Büyük Patlama anında Evrenin yalnızca bir noktadan ortaya çıkması, o zamanlar sonsuz küçük (neredeyse sıfır) boyutların artık hayal edilemeyecek kadar büyük boyutlara dönüştüğü anlamına gelir. Gelecekte, gözlemlenebilir Evrenin ölçeğini net bir şekilde anlamak için tam olarak bu hipotezi kullanacağız.
Görsel sunum
Çeşitli kaynaklar, insanların Evrenin ölçeğini anlamalarına olanak tanıyan her türlü görsel modeli sunmaktadır. Ancak evrenin ne kadar büyük olduğunu anlamamız yeterli değil. Hubble ufku ve parçacık ufku gibi kavramların gerçekte kendilerini nasıl gösterdiğini hayal etmek önemlidir. Bunun için modelimizi adım adım hayal edelim.
Modern bilimin Evrenin “yabancı” bölgesini bilmediğini unutalım. Çoklu evrenlerin, fraktal Evrenin ve onun diğer "çeşitlerinin" versiyonlarını bir kenara bırakarak, onun sadece sonsuz olduğunu hayal edelim. Daha önce de belirtildiği gibi bu, uzayın genişlemesiyle çelişmez. Elbette Hubble küresinin ve parçacık küresinin sırasıyla 13,75 ve 45,7 milyar ışıkyılı olduğunu hesaba katıyoruz.
Evrenin Ölçeği
BAŞLAT düğmesine basın ve yeni, bilinmeyen bir dünyayı keşfedin!
Öncelikle Evrensel ölçeğin ne kadar büyük olduğunu anlamaya çalışalım. Gezegenimizin etrafında seyahat ettiyseniz, Dünya'nın bizim için ne kadar büyük olduğunu çok iyi tahmin edebilirsiniz. Şimdi gezegenimizi yarım futbol sahası büyüklüğünde bir karpuz-Güneş etrafında yörüngede hareket eden bir karabuğday tanesi olarak hayal edin. Bu durumda Neptün'ün yörüngesi küçük bir şehrin büyüklüğüne, alanı Ay'a ve Güneş'in etki sınırının alanı Mars'a karşılık gelecektir. Mars'ın karabuğdaydan büyük olması gibi Güneş Sistemimizin de Dünya'dan büyük olduğu ortaya çıktı! Ama bu sadece başlangıç.
Şimdi bu karabuğdayın büyüklüğü yaklaşık olarak bir parsek olan sistemimiz olacağını hayal edelim. O zaman Samanyolu iki futbol stadyumu büyüklüğünde olacak. Ancak bu bizim için yeterli olmayacaktır. Samanyolu'nun da santimetre boyutuna küçültülmesi gerekecek. Kahve-siyahı galaksiler arası uzayın ortasında bir girdaba sarılmış kahve köpüğüne benzeyecek. Ondan yirmi santimetre uzakta aynı sarmal "kırıntı" var - Andromeda Bulutsusu. Çevrelerinde Yerel Kümemizin küçük gökadalarından oluşan bir sürü olacak. Evrenimizin görünen büyüklüğü 9,2 kilometre olacak. Evrensel boyutlara dair bir anlayışa ulaştık.
Evrensel balonun içinde
Ancak ölçeğin kendisini anlamamız bizim için yeterli değildir. Evreni dinamik olarak anlamak önemlidir. Kendimizi Samanyolu'nun santimetre çapında olduğu devler olarak hayal edelim. Az önce de belirttiğimiz gibi kendimizi yarıçapı 4,57, çapı 9,24 kilometre olan bir topun içinde bulacağız. Bu topun içinde süzülebildiğimizi, seyahat edebildiğimizi, bir saniyede megaparsek mesafeyi kat edebildiğimizi hayal edelim. Evrenimiz sonsuzsa ne göreceğiz?
Elbette önümüze her türden sayısız galaksi çıkacak. Eliptik, spiral, düzensiz. Bazı alanlar onlarla dolup taşacak, diğerleri ise boş olacak. Ana özellik, görsel olarak biz hareketsizken hepsinin hareketsiz olması olacaktır. Ancak biz bir adım atar atmaz galaksiler hareket etmeye başlayacak. Örneğin santimetre uzunluğundaki Samanyolu'ndaki mikroskobik Güneş Sistemi'ni fark edebilirsek, onun gelişimini de gözlemleyebileceğiz. Galaksimizden 600 metre uzaklaştığımızda protostar Güneş'i ve protogezegen diskini oluşum anında göreceğiz. Ona yaklaştığımızda Dünyanın nasıl göründüğünü, yaşamın nasıl ortaya çıktığını ve insanın nasıl ortaya çıktığını göreceğiz. Aynı şekilde galaksilerden uzaklaştıkça veya yaklaştıkça galaksilerin nasıl değiştiğini ve hareket ettiğini göreceğiz.
Sonuç olarak, ne kadar uzak galaksilere bakarsak onlar bizim için o kadar eski olacaktır. Yani en uzak galaksiler bizden 1300 metreden daha uzakta olacak ve 1380 metrenin başında zaten kalıntı radyasyon göreceğiz. Doğru, bu mesafe bizim için hayali olacak. Ancak kozmik mikrodalga arka plan ışınımına yaklaştıkça ilginç bir tablo göreceğiz. Doğal olarak ilk hidrojen bulutundan galaksilerin nasıl oluşacağını ve gelişeceğini gözlemleyeceğiz. Oluşan bu galaksilerden birine ulaştığımızda 1.375 kilometreyi değil, 4.57 kilometreyi kat ettiğimizi anlayacağız.
Uzaklaştırma
Sonuç olarak boyutumuz daha da artacak. Artık tüm boşlukları ve duvarları yumruğa yerleştirebiliriz. Böylece kendimizi içinden çıkmanın imkansız olduğu oldukça küçük bir balonun içinde bulacağız. Balonun kenarındaki nesneler yaklaştıkça onlara olan mesafe artmakla kalmayacak, aynı zamanda kenarın kendisi de süresiz olarak kayacaktır. Gözlemlenebilir Evrenin büyüklüğünün asıl anlamı budur.
Evren ne kadar büyük olursa olsun, bir gözlemci için her zaman sınırlı bir baloncuk olarak kalacaktır. Gözlemci her zaman bu balonun merkezinde olacaktır, aslında o onun merkezidir. Balonun kenarındaki herhangi bir nesneye ulaşmaya çalışan gözlemci, merkezini kaydıracaktır. Bir nesneye yaklaştıkça bu nesne balonun kenarından giderek uzaklaşacak ve aynı zamanda değişecektir. Örneğin, şekilsiz bir hidrojen bulutundan tam teşekküllü bir galaksiye veya ayrıca galaktik bir kümeye dönüşecektir. Ayrıca çevredeki alanın kendisi değişeceği için bu nesneye giden yol siz ona yaklaştıkça artacaktır. Bu nesneye ulaştıktan sonra onu yalnızca balonun kenarından merkezine taşıyacağız. Evrenin kenarında, kalıntı radyasyon hâlâ titreşmeye devam edecek.
Evrenin artan bir hızla genişlemeye devam edeceğini varsayarsak, o zaman balonun merkezinde bulunarak zamanı milyarlarca, trilyonlarca ve hatta daha da yüksek yıllar ileri doğru hareket ettirirsek, daha da ilginç bir tabloyla karşılaşacağız. Balonumuzun boyutu da artacak olsa da, değişen bileşenleri bizden daha da hızlı uzaklaşacak ve bu balonun kenarını terk edecek, ta ki Evrenin her bir parçacığı, diğer parçacıklarla etkileşime girme fırsatı olmadan kendi yalnız balonunun içinde ayrı ayrı dolaşıncaya kadar.
Yani modern bilim, Evrenin gerçek büyüklüğü ve sınırlarının olup olmadığı hakkında bilgiye sahip değildir. Ancak gözlemlenebilir Evrenin sırasıyla Hubble yarıçapı (13,75 milyar ışıkyılı) ve parçacık yarıçapı (45,7 milyar ışıkyılı) olarak adlandırılan görünür ve gerçek bir sınırı olduğunu kesin olarak biliyoruz. Bu sınırlar tamamen gözlemcinin uzaydaki konumuna bağlıdır ve zamanla genişler. Hubble yarıçapı kesinlikle ışık hızında genişlerse, parçacık ufkunun genişlemesi hızlanır. Parçacık ufkundaki ivmenin daha da devam edip etmeyeceği ve bunun yerini sıkıştırmanın alıp almayacağı sorusu hala açık.
İnsanların dünyasının ayaklarının altındaki Dünya yüzeyiyle sınırlı olduğu zamanlar vardı. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte insanlığın ufku genişledi. Artık insanlar dünyamızın sınırlarının olup olmadığını ve Evrenin ölçeğinin ne olduğunu düşünüyor? Aslında hiç kimse onun gerçek boyutunu hayal edemez. Çünkü uygun referans noktamız yok. Profesyonel gökbilimciler bile (en azından hayal güçlerinde) modellerin kat kat küçültüldüğünü hayal ederler. Evrendeki nesnelerin boyutlarını doğru bir şekilde ilişkilendirmek önemlidir. Ve matematik problemlerini çözerken genellikle önemsizdirler çünkü bunların yalnızca gökbilimcinin kullandığı sayılar olduğu ortaya çıkar.
Güneş sisteminin yapısı hakkında
Evrenin ölçeğinden bahsetmek için öncelikle bize en yakın olanı anlamamız gerekiyor. Öncelikle Güneş adında bir yıldız var. İkincisi, onun etrafında dönen gezegenler. Bunların yanı sıra bazılarının etrafında dönen uydular da var. Bunu da unutmamak lazım.
Bu listedeki gezegenler, gözlem için en erişilebilir gezegenler oldukları için uzun zamandır insanların ilgisini çekmektedir. Onların çalışmalarından Evrenin yapısının bilimi gelişmeye başladı - astronomi. Yıldız, güneş sisteminin merkezi olarak kabul edilmektedir. Aynı zamanda en büyük nesnesidir. Dünya ile karşılaştırıldığında Güneş'in hacmi milyonlarca kat daha büyüktür. Gezegenimizden çok uzakta olduğu için nispeten küçük görünüyor.
Güneş sisteminin tüm gezegenleri üç gruba ayrılır:
- Dünyevi. Görünüm olarak Dünya'ya benzeyen gezegenleri içerir. Örneğin bunlar Merkür, Venüs ve Mars'tır.
- Dev nesneler. Birinci gruba göre boyutları çok daha büyüktür. Ayrıca çok fazla gaz içerirler, bu yüzden gazlı olarak da adlandırılırlar. Bunlara Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün dahildir.
- Cüce gezegenler. Aslında bunlar büyük asteroitler. Bunlardan biri yakın zamana kadar ana gezegenlerin bileşimine dahil edildi - bu Plüton.
Yerçekimi kuvveti nedeniyle gezegenler Güneş'ten “uçup gitmezler”. Ancak yüksek hızlar nedeniyle bir yıldızın üzerine düşemezler. Nesneler gerçekten çok “çevik”. Örneğin Dünya'nın hızı saniyede yaklaşık 30 kilometredir.
Güneş Sistemindeki nesnelerin boyutları nasıl karşılaştırılır?
Evrenin ölçeğini hayal etmeye çalışmadan önce Güneş'i ve gezegenleri anlamakta fayda var. Sonuçta bunların birbirleriyle ilişkilendirilmesi de zor olabilir. Çoğu zaman, ateşli bir yıldızın geleneksel boyutu, çapı 7 cm olan bir bilardo topuyla tanımlanır. Gerçekte yaklaşık 1.400 bin km'ye ulaştığını belirtmekte fayda var. Böyle bir “oyuncak” modelde Güneş'ten gelen ilk gezegen (Merkür) 2 metre 80 santimetre uzaklıktadır. Bu durumda Dünya'nın topunun çapı yalnızca yarım milimetre olacaktır. Yıldıza 7,6 metre uzaklıkta yer almaktadır. Bu ölçekte Jüpiter'e olan mesafe 40 m, Plüton'a ise 300 m olacaktır.
Güneş Sistemi dışındaki nesnelerden bahsedersek en yakın yıldız Proxima Centauri'dir. O kadar kaldırılacak ki bu basitleştirme çok küçük. Ve bu, Galaksinin içinde yer almasına rağmen. Evrenin ölçeği hakkında ne söyleyebiliriz? Gördüğünüz gibi neredeyse sınırsız. Her zaman Dünya ile Evrenin nasıl ilişkili olduğunu bilmek isterim. Ve cevabı aldıktan sonra gezegenimizin ve hatta Galaksinin devasa bir dünyanın önemsiz bir parçası olduğuna inanamıyorum.
Uzaydaki mesafeleri ölçmek için hangi birimler kullanılır?
Bir santimetre, bir metre ve hatta bir kilometre - tüm bu miktarların zaten güneş sistemi içinde önemsiz olduğu ortaya çıkıyor. Evren hakkında ne söyleyebiliriz? Galaksi içindeki mesafeyi belirtmek için ışık yılı adı verilen bir değer kullanılır. Bu, ışığın bir yıl boyunca seyahat etmesi için gereken süredir. Bir ışık saniyesinin neredeyse 300 bin km'ye eşit olduğunu unutmayalım. Dolayısıyla normal kilometreye çevrildiğinde bir ışık yılı yaklaşık olarak 10 bin milyara eşit oluyor. Hayal etmek imkansızdır, bu nedenle Evrenin ölçeği insanlar için hayal edilemez. Komşu galaksiler arasındaki mesafeyi belirtmeniz gerekiyorsa, bir ışık yılı yeterli değildir. Daha da büyük bir değere ihtiyaç var. 3,26 ışık yılına eşit bir parsek olduğu ortaya çıktı.
Galaksi nasıl çalışır?
Yıldızlardan ve bulutsulardan oluşan dev bir oluşumdur. Bunların küçük bir kısmı her gece gökyüzünde görülebilmektedir. Galaksimizin yapısı çok karmaşıktır. Oldukça sıkıştırılmış bir devrim elipsoidi olarak düşünülebilir. Üstelik ekvator kısmı ve merkezi var. Galaksinin ekvatoru çoğunlukla gaz bulutsularından ve sıcak büyük yıldızlardan oluşur. Samanyolu'nda bu kısım merkez bölgesinde yer almaktadır.
Güneş sistemi kuralın bir istisnası değildir. Aynı zamanda Galaksinin ekvatoruna yakın bir konumdadır. Bu arada yıldızların ana kısmı çapı 100 bin, kalınlığı 1500 olan devasa bir disk oluşturuyor. Güneş Sistemini temsil etmek için kullanılan ölçeğe dönersek, Galaksinin boyutu da orantılı olacaktır. Bu inanılmaz bir rakam. Dolayısıyla Güneş ve Dünya Galaksinin kırıntıları haline gelir.
Evrende hangi nesneler var?
En önemlilerini sıralayalım:
- Yıldızlar devasa, kendinden ışıklı toplardır. Toz ve gaz karışımından oluşan bir ortamdan kaynaklanırlar. Çoğu hidrojen ve helyumdur.
- SPK radyasyonu. Onlar uzayda yayılanlardır. Sıcaklığı 270 santigrat derecedir. Üstelik bu radyasyon her yönde aynıdır. Bu özelliğe izotropi denir. Ayrıca Evrenin bazı gizemleri de onunla ilişkilidir. Mesela büyük patlama anında ortaya çıktığı belli oldu. Yani Evrenin varoluşunun başlangıcından beri mevcuttur. Bu aynı zamanda her yöne eşit şekilde genişlediği fikrini de doğruluyor. Üstelik bu ifade yalnızca şu an için geçerli değil. Başlangıçta böyleydi.
- Yani gizli kütle. Bunlar Evrenin doğrudan gözlem yoluyla incelenemeyen nesneleridir. Yani elektromanyetik dalga yaymazlar. Ancak diğer cisimler üzerinde yerçekimi etkisi vardır.
- Kara delikler. Yeterince incelenmemiştir, ancak çok iyi bilinmektedirler. Bu, bilim kurgu eserlerindeki bu tür nesnelerin büyük açıklaması nedeniyle oldu. Aslında kara delik, üzerindeki ikinci kozmik hızın eşit olması nedeniyle elektromanyetik radyasyonun yayılamadığı bir cisimdir. Sırasıyla cisme iletilmesi gerekenin ikinci kozmik hız olduğunu hatırlamakta fayda var. uzay nesnesini terk etmesi için.
Ayrıca Evrende kuasarlar ve pulsarlar da bulunmaktadır.
Gizemli Evren
Henüz tam olarak keşfedilmemiş veya incelenmemiş şeylerle doludur. Keşfedilenler çoğu zaman Evrenle ilgili yeni soruları ve ilgili gizemleri gündeme getiriyor. Bunlar arasında çok iyi bilinen “Büyük Patlama” teorisi bile yer alıyor. Bu gerçekte yalnızca koşullu bir doktrindir, çünkü insanlık bunun nasıl olduğunu ancak tahmin edebilir.
İkinci gizem Evrenin yaşıdır. Daha önce bahsedilen kalıntı radyasyon, küresel kümelerin ve diğer nesnelerin gözlemlenmesiyle yaklaşık olarak hesaplanabilir. Bugün bilim insanları Evrenin yaşının yaklaşık 13,7 milyar yıl olduğu konusunda hemfikirdir. Başka bir gizem: Diğer gezegenlerde yaşam olup olmadığı? Sonuçta uygun koşulların ortaya çıktığı ve Dünya'nın ortaya çıktığı yer yalnızca güneş sisteminde değildi. Ve Evren büyük olasılıkla benzer oluşumlarla doludur.
Bir?
Evrenin dışında ne var? İnsan bakışının nüfuz etmediği ne var? Bu sınırın ötesinde bir şey var mı? Eğer öyleyse, kaç tane evren var? Bunlar bilim adamlarının henüz cevabını bulamadıkları sorular. Dünyamız bir sürpriz kutusu gibidir. Bir zamanlar gökyüzünde birkaç yıldızla birlikte yalnızca Dünya ve Güneş'ten oluşuyormuş gibi görünüyordu. Daha sonra dünya görüşü genişledi. Buna göre sınırlar genişledi. Pek çok parlak zekanın uzun süredir Evrenin daha da büyük bir oluşumun yalnızca bir parçası olduğu sonucuna varması şaşırtıcı değil.
Karşılaştırmalı olarak Evrendeki nesnelerin boyutları (fotoğraf)
1. Burası Dünya! Biz burada yaşıyoruz. İlk bakışta oldukça büyük. Ancak aslında Evrendeki bazı nesnelerle karşılaştırıldığında gezegenimiz önemsizdir. Aşağıdaki fotoğraflar, kafanıza sığmayan bir şeyi en azından kabaca hayal etmenize yardımcı olacaktır.
2. Dünya gezegeninin güneş sistemindeki konumu.
3. Dünya ile Ay arasındaki ölçeklendirilmiş mesafe. Çok uzak görünmüyor değil mi?
4. Güneş sistemimizin tüm gezegenlerini bu mesafeye güzel ve düzgün bir şekilde yerleştirebilirsiniz.
5. Bu küçük yeşil nokta, Jüpiter gezegenindeki Kuzey Amerika kıtasıdır. Jüpiter'in Dünya'dan ne kadar büyük olduğunu hayal edebilirsiniz.
6. Ve bu fotoğraf Dünya gezegeninin (yani altı gezegenimizin) Satürn'e kıyasla büyüklüğü hakkında fikir veriyor.
7. Satürn'ün halkaları Dünya'nın etrafında olsaydı böyle görünecekti. Güzellik!
8. Güneş sisteminin gezegenleri arasında yüzlerce kuyruklu yıldız uçuyor. Philae sondasının 2014 sonbaharında üzerine indiği kuyruklu yıldız Churyumov-Gerasimenko, Los Angeles'la karşılaştırıldığında böyle görünüyor.
9. Ancak güneş sistemindeki tüm nesneler Güneşimizle karşılaştırıldığında önemsizdir.
10. Gezegenimiz Ay yüzeyinden böyle görünüyor.
11. Gezegenimiz Mars yüzeyinden böyle görünüyor.
12. Ve bu da Satürn'den biziz.
13. Güneş sisteminin kenarına uçarsanız gezegenimizi bu şekilde göreceksiniz.
14. Biraz geriye gidelim. Bu, Güneşimizin büyüklüğüne kıyasla Dünya'nın büyüklüğüdür. Etkileyici, değil mi?
15. Bu da Mars yüzeyindeki Güneşimiz.
16. Ancak Güneşimiz Evrendeki yıldızlardan yalnızca biridir. Sayıları dünyadaki herhangi bir kumsaldaki kum tanelerinden daha fazladır.
17. Bu, Güneşimizden çok daha büyük yıldızların olduğu anlamına gelir. Büyük Köpek takımyıldızında yer alan, bugün bilinen en büyük yıldız olan VY ile karşılaştırıldığında Güneş'in ne kadar küçük olduğuna bir bakın.
18. Ancak tek bir yıldız bile Samanyolu Galaksisi'nin büyüklüğüyle kıyaslanamaz. Güneşimizi bir beyaz kan hücresi boyutuna indirirsek ve Galaksinin tamamını aynı miktarda küçültürsek Samanyolu Rusya büyüklüğünde olacaktır.
19. Samanyolu Galaksimiz çok büyüktür. Buralarda bir yerde yaşıyoruz.
20. Ne yazık ki geceleri gökyüzünde çıplak gözle görebildiğimiz tüm nesneler bu sarı dairenin içinde yer alıyor.
21. Ancak Samanyolu Evrendeki en büyük Galaksi olmaktan çok uzaktır. Bu, Dünya'dan 350 milyon ışıkyılı uzaklıktaki Galaxy IC 1011 ile karşılaştırıldığında Samanyolu'dur.
22. Ama hepsi bu değil. Bu Hubble görüntüsü, her biri kendi gezegenleriyle birlikte milyonlarca yıldız içeren binlerce ve binlerce galaksiyi yakalıyor.
23. Örneğin fotoğraftaki galaksilerden biri olan UDF 423. Bu galaksi Dünya'dan on milyar ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır. Bu fotoğrafa baktığınızda milyarlarca yıl geçmişe bakıyorsunuz.
24. Gece gökyüzünün bu karanlık kısmı tamamen boş görünüyor. Ancak yakınlaştırıldığında milyarlarca yıldıza sahip binlerce galaksi içerdiği ortaya çıkıyor.
25. Ve bu, Dünya'nın yörüngesi ve Neptün gezegeninin yörüngesi ile karşılaştırıldığında bir kara deliğin boyutudur.
Böyle bir kara uçurum kolaylıkla tüm güneş sistemini içine çekebilir.
> Evrenin Ölçeği
Çevrimiçi kullanın evrenin interaktif ölçeği: Evrenin gerçek boyutları, uzay nesnelerinin, gezegenlerin, yıldızların, kümelerin, galaksilerin karşılaştırılması.
Hepimiz boyutları başka bir gerçeklik veya etrafımızdaki çevreye ilişkin algımız gibi genel terimlerle düşünürüz. Ancak bu, gerçekte ölçümlerin yalnızca bir kısmıdır. Ve her şeyden önce mevcut anlayış Evrenin ölçeğinin ölçümleri– bu fizikte en iyi açıklanan şeydir.
Fizikçiler, ölçümlerin Evren ölçeğinin algısının farklı yönleri olduğunu öne sürüyorlar. Örneğin ilk dört boyut uzunluk, genişlik, yükseklik ve zamanı içerir. Ancak kuantum fiziğine göre evrenin ve belki de tüm evrenlerin doğasını tanımlayan başka boyutlar da vardır. Pek çok bilim adamı şu anda yaklaşık 10 boyutun olduğuna inanıyor.
Evrenin etkileşimli ölçeği
Evrenin ölçeğini ölçmek
Bahsedildiği gibi ilk boyut uzunluktur. Tek boyutlu bir nesneye iyi bir örnek düz bir çizgidir. Bu çizginin yalnızca uzunluk boyutu vardır. İkinci boyut genişliktir. Bu boyut uzunluğu da içerir; iki boyutlu bir nesneye iyi bir örnek, inanılmayacak kadar ince bir düzlem olabilir. İki boyutlu nesneler yalnızca kesit olarak görülebilir.
Üçüncü boyut yüksekliği içerir ve bu bizim en aşina olduğumuz boyuttur. Uzunluk ve genişlikle birleştiğinde boyutsal olarak evrenin en net görülebilen kısmıdır. Bu boyutu tanımlayan en iyi fiziksel form küptür. Üçüncü boyut uzunluk, genişlik ve yüksekliğin kesiştiği yerde ortaya çıkar.
Artık işler biraz daha karmaşıklaşıyor çünkü geri kalan 7 boyut, doğrudan gözlemleyemediğimiz ancak var olduğunu bildiğimiz soyut kavramlarla ilişkili. Dördüncü boyut zamandır. Geçmiş, şimdi ve gelecek arasındaki farktır. Dolayısıyla dördüncü boyutun en iyi tanımı kronoloji olacaktır.
Diğer boyutlar olasılıklarla ilgilidir. Beşinci ve altıncı boyutlar gelecekle ilişkilidir. Kuantum fiziğine göre çok sayıda olası gelecek olabilir, ancak tek bir sonuç vardır ve bunun nedeni seçimdir. Beşinci ve altıncı boyutlar bu olasılıkların her birinin çatallanması (değişimi, dallanması) ile ilişkilidir. Temel olarak, eğer beşinci ve altıncı boyutları kontrol edebilseydiniz, zamanda geriye gidebilir veya farklı gelecekleri ziyaret edebilirdiniz.
7'den 10'a kadar olan boyutlar Evren ve onun ölçeği ile ilgilidir. Bunlar, birden fazla evrenin olduğu ve her birinin kendi gerçeklik boyutları ve olası sonuçları dizisine sahip olduğu gerçeğine dayanmaktadır. Onuncu ve son boyut aslında tüm evrenlerin olası tüm sonuçlarından biridir.
