На сайте бесплатных лекций MIT OpenCourseWare выложен курс лекций по космологии Алана Гуса, одного из создателей инфляционной модели вселенной. Курс мне показался достаточно интересным, чтобы заняться его переводом.
Вашему вниманию предлагается перевод первой лекции: «Инфляционная Космология. Является ли наша вселенная частью мультивселенной? Часть 1».
Читать полностью »
Для Большого отскока требуется фаза повторного схлопывания (Большое сжатие), за которой следует расширение (новый Большой взрыв)
Одним из крупнейших прорывов XX века стало определение того, насколько на самом деле наша Вселенная богатая, обширная и массивная. В объёме радиуса порядка 46 млрд световых лет содержится примерно два триллиона галактик. Наша наблюдаемая Вселенная позволяет нам воссоздать всю историю нашей космической истории, протянувшуюся назад вплоть до Большого взрыва и даже, вероятно, немножечко дальше. А что насчёт будущего? Что насчёт судьбы Вселенной? Определённая ли она? Именно это и хочет знать наш читатель:
Вы писали, что Вселенная расширяется с замедляющейся скоростью. Я думал, что Нобелевскую премию выдали за открытие того, что Вселенная расширяется с ускорением. Можете ли вы уточнить ведущие теории? Есть ли среди возможностей Большое сжатие?
Лучшее предсказание будущего поведения находится в прошлом. Но как люди, так и Вселенная иногда могут нас удивить.
Читать полностью »
Изучение самых далёких галактик может показать нам объекты, расположенные в миллиардах световых лет от нас, но даже с идеальной технологией пространственный промежуток между самой далёкой галактикой и Большим взрывом будет оставаться огромным
Вглядываясь во Вселенную, мы видим свет везде, на всех расстояниях, на которые только способны заглянуть наши телескопы. Но в какой-то момент мы наткнёмся на ограничения. Одно из них накладывается космической структурой, формирующейся во Вселенной: мы можем видеть только звёзды, галактики и прочее, только если они излучают свет. Без этого наши телескопы ничего не способны разглядеть. Другое ограничение, при использовании видов астрономии, не ограничивающихся светом — это ограничение того, какая часть Вселенной доступна для нас с момента Большого взрыва. Две эти величины могут не быть связанными друг с другом, и именно по этой теме нам задаёт вопрос наш читатель:
Почему красное смещение реликтового излучения находится в пределах 1000, хотя самое большое красное смещение любой галактики из тех, что мы видели, равно 11?
Сначала мы должны разобраться с тем, что происходит в нашей Вселенной с момента Большого взрыва.
Читать полностью »
По поводу Вселенной существуют две особенно мучительных нерешённых загадки, одна из которых связана с её конечной судьбой, а вторая — с началом, десятилетиями интригующие космологов. Учёное сообщество всегда считало, что две этих задачи не зависят друг от друга — но что, если это не так?
Первая задача связана с существованием чего-то под названием «тёмная энергия», которая сегодня ускоряет расширение Вселенной, и в итоге определит её конечную судьбу. Теоретики рассказывают о том, что действие тёмной энергии можно объяснить, введя в уравнения Эйнштейна новый член под названием «космологическая константа». Но чтобы это объяснение сработало, у космологической константы должно быть определённое, очень малое, значение. В естественных единицах измерения она определяется единицей, делённой на число, состоящее из 123 знаков! Объяснение значения этой константы — одна из самых трудных проблем теоретической физики.
Читать полностью »
Если Вселенная расширяется, можно понять, почему далёкие галактики удаляются от нас. Но почему не расширяются звёзды, планеты и атомы?
Одним из крупнейших научных сюрпризов XX века стало открытие расширения Вселенной. Удалённые галактики разбегаются от нас и друг от друга быстрее, чем ближе расположенные, будто бы растягивается сама ткань пространства. На крупнейших масштабах плотность материи и энергии Вселенной падали миллиарды лет, и продолжают это делать. А если мы заглянем достаточно далеко, мы увидим галактики, разлетающиеся так быстро, что ничто, что мы могли бы отправить к ним сегодня, не сможет их догнать – не хватит даже скорости света. Но нет ли в этом парадокса? Именно об этом спрашивает читатель:
Если вселенная расширяется быстрее скорости света, почему это не влияет на нашу солнечную систему и расстояния от Солнца до планет? И почему относительное расстояние между звёздами нашей галактики не увеличивается… или оно увеличивается?
Мысль читателя верна, и Солнечная система, расстояния между планетами и звёздами не увеличиваются при расширении Вселенной. Так что же расширяется в расширяющейся Вселенной? Давайте разбираться.
Читать полностью »
Эффект Сюняева — Зельдовича для 1 миллиона находящихся рядом друг с другом пар галактик. (a) симметрично выровненные комптоновские карты для 1 миллиона близких пар галактик CMASS; (b) смоделированный сигнал только от галактических гало; (с) остаточная разность между снимком находящихся рядом друг с другом пар галактик и смоделированным сигналом. Цвет соответствует силе эффекта Сюняева — Зельдовича через безразмерный y-параметр, который связан с давлением ионизированного газа. Соединительный мост между парами галактик присутствует на изображении (а), но отсутствует на изображении (b), что указывает на присутствие нити между парами галактик на изображении (a). Обнаруженная нить обозначена на иллюстрации (с) в виде пунктирного прямоугольника, на котором крестиками отмечены позиции пар галактик.
Примерное распределение массы во Вселенной таково: 5% приходится на обычную материю, из которой состоят видимые звёзды и планеты, 25% приходится на тёмную материю (она не видима, но наблюдается через гравитационные эффекты), а 70% — на тёмную энергию (неизвестная субстанция, которая «изобретена», чтобы объяснить некоторые космические феномены, в том числе геометрически плоскую структуру Вселенной и видимое ускорение её расширения).
Но расчёты астрофизиков показывали, что обычного вещества во Вселенной должно быть вдвое больше, чем мы наблюдаем в настоящее время, пишет New Scientist. Теперь примерно половина «пропавших» барионов наконец-то нашлась.
Читать полностью »
Для «Большого Отскока» требуется фаза повторного коллапса, за которой следует фаза расширения
Благодаря прогрессу науки за последние сто лет мы смогли установить происхождение Вселенной, причины её сегодняшнего состояния и её судьбу в отдалённом будущем. Но и у наших знаний есть ограничения: как далеко в прошлое мы можем заглянуть, и насколько далёкое будущее эволюции Вселенной мы можем предсказывать с определённой долей уверенности. За пределами этих ограничений и лежат величайшие загадки. Наш читатель спрашивает об одной из таких загадок:
Я прочитала ваш пост о тепловой смерти Вселенной, и мне стало интересно, что вы думаете по поводу теории Большого Отскока?
Ответ на этот вопрос состоит из трёх частей: что нам известно, что считается возможным, и что мы считаем наиболее вероятным (по убедительным причинам).
Читать полностью »
Логарифмическое изображение наблюдаемой Вселенной в представлении художника
13,8 млрд лет назад Вселенная началась с горячего Большого взрыва. С тех пор она расширяется и охлаждается, вплоть до сегодняшнего дня. С нашей точки зрения мы можем наблюдать Вселенную в радиусе 46 млрд лет, благодаря ограничению скорости света и расширению Вселенной. И хотя это расстояние огромно, оно конечно. Но это только та часть, что мы видим. Что находится за её пределами, и возможно ли, что там лежит бесконечность? Адам Стивенс хочет знать:
Что вы думаете по поводу бесконечности вселенной? Многие космологи говорили мне, что бесконечность вселенной не доказана. А как это вообще можно доказать эмпирически?
Во-первых, мы можем узнать больше, чем то, что мы видим в пределах 46 млрд световых лет.
Читать полностью »
Наша космическая история Вселенной, не противоречащая лучшим наблюдениям и теориям на сегодня
Время движется вперёд, и прошлого уже не вернуть. С точки зрения человека мы называем это стрелой времени: прошлое – это всего лишь воспоминание; будущее ещё не наступило, и всё, что мы можем испытать – это настоящее. Предполагается, что всё во Вселенной подчиняется этому свойству, и все взаимодействия либо произошли в прошлом, либо происходят сейчас, либо произойдут в будущем. Но не значит ли это, что прошлое должно стать лишь воспоминанием для Вселенной? Нашего читателя волнует тот факт, что на самом деле всё не совсем так:
Каким образом мы видим фотоны реликтового излучения, если Земли не существовало в то время, когда они были испущены? Разве не должны эти фотоны были убежать от нас в наше будущее?
Эту идею сложно осознать: мы заявляем, что заглядываем в прошлое на миллиарды лет, но как именно мы это делаем, если так давно не существовало даже Земли?
Читать полностью »
Многие из нас не осознают, что судьба Вселенной, управляемая законами Общей теории относительности, и начавшаяся с Большого взрыва 13,8 млрд лет назад, была предопределена с самого её рождения. Начальные условия – это гонка между первичным расширением, работающим на разбрасывание материи и энергии в стороны, и гравитацией, работающей на стягивание всего вместе, замедление расширения и, по возможности, сжатия Вселенной в коллапсе. Если мы знаем, как расширяется Вселенная, и как это происходило в прошлом, мы можем рассчитать, из чего она состоит и какова будет её судьба – но только, если мы способны точно измерить прошлое.
