Hur ser universum ut p? mycket stora avst?nd, i omr?den som ?r otillg?ngliga f?r observation? Och finns det en gr?ns f?r hur l?ngt vi kan titta? V?r kosmiska horisont definieras av avst?ndet till de mest avl?gsna objekten vars ljus har lyckats n? oss under de 14 miljarder ?r som g?tt sedan Big Bang. P? grund av universums accelererade expansion ?r dessa objekt nu redan 40 miljarder ljus?r bort. Fr?n mer avl?gsna f?rem?l har ljuset ?nnu inte n?tt oss. S? vad finns d?r bortom horisonten? Foto: SPL/?STNYHETER

Ett universum eller m?nga?

Hur ser universum ut p? mycket stora avst?nd, i omr?den som ?r otillg?ngliga f?r observation? Och finns det en gr?ns f?r hur l?ngt vi kan titta? V?r kosmiska horisont definieras av avst?ndet till de mest avl?gsna objekten vars ljus har lyckats n? oss under de 14 miljarder ?r som g?tt sedan Big Bang. P? grund av universums accelererade expansion ?r dessa objekt nu redan 40 miljarder ljus?r bort. Fr?n mer avl?gsna f?rem?l har ljuset ?nnu inte n?tt oss. S? vad finns d?r bortom horisonten? Tills nyligen gav fysiker ett mycket enkelt svar p? denna fr?ga: allt ?r sig likt d?r - samma galaxer, samma stj?rnor. Men moderna framsteg inom kosmologi och elementarpartikelfysik har gjort det m?jligt att revidera dessa id?er. I den nya v?rldsbilden ?r avl?gsna omr?den i universum p?fallande annorlunda ?n vad vi ser omkring oss, och kan till och med lyda olika fysiklagar.

De nya id?erna ?r baserade p? teorin om kosmisk inflation. L?t oss f?rs?ka f?rklara dess v?sen. L?t oss b?rja med en kort ?versikt ?ver standard Big Bang-kosmologin, som var den dominerande teorin fram till uppt?ckten av inflation.

Enligt Big Bang-teorin b?rjade universum med en kolossal katastrof som br?t ut f?r cirka 14 miljarder ?r sedan. Big Bang intr?ffade inte p? n?gon speciell plats i universum, utan ?verallt p? en g?ng. P? den tiden fanns det inga stj?rnor, galaxer och ens atomer, och universum var fyllt med en mycket het t?t och snabbt expanderande koagel av materia och str?lning. N?r den v?xer i storlek svalnar den. Cirka tre minuter efter Big Bang sj?nk temperaturen tillr?ckligt f?r att bilda atomk?rnor, och en halv miljon ?r senare kombinerades elektroner och k?rnor till elektriskt neutrala atomer och universum blev genomskinligt f?r ljus. Detta g?r att vi idag kan registrera ljuset som s?nds ut av den eldiga koageln. Den kommer fr?n himlens alla h?ll och kallas kosmisk bakgrundsstr?lning.

Inledningsvis var den eldiga koageln n?stan perfekt homogen. Men det fanns fortfarande sm? inhomogeniteter i det: i vissa omr?den var t?theten n?got h?gre ?n i andra. Dessa inhomogeniteter v?xte, drog mer och mer materia fr?n det omgivande rymden med sin gravitation, och under miljarder ?r f?rvandlades de till galaxer. Och f?rst ganska nyligen, med kosmiska m?tt m?tt, d?k vi m?nniskor upp p? scenen.

Det finns en m?ngd observationsbevis till f?rm?n f?r Big Bang-teorin, vilket inte l?mnar n?got tvivel om att detta scenario i grunden ?r korrekt. F?rst och fr?mst ser vi hur avl?gsna galaxer sprider sig fr?n oss i mycket h?ga hastigheter, vilket indikerar universums expansion. Big Bang-teorin f?rklarar ocks? f?rekomsten av l?tta element i universum, s?som helium och litium. Men det viktigaste beviset, kan man s?ga, den r?kande stammen fr?n Big Bang, ?r den kosmiska bakgrundsstr?lningen - eftergl?den fr?n det prim?ra eldklotet, som fortfarande till?ter oss att observera och studera det. Tv? Nobelpriser har redan delats ut f?r hans studie.

S? vi verkar ha en mycket framg?ngsrik teori. ?nd? l?mnar det obesvarade n?gra sp?nnande fr?gor om universums initiala tillst?nd omedelbart efter Big Bang. Varf?r var universum s? varmt? Varf?r expanderade den? Varf?r var hon s? uniform? Och till sist, vad h?nde med henne f?re Big Bang?

Alla dessa fr?gor besvaras av teorin om inflation, som lades fram av Alan Guth f?r 28 ?r sedan.

rymdinflation

Centralt i denna teori ?r en speciell form av materia som kallas ett falskt vakuum. I ordets vanliga bem?rkelse ?r vakuum helt enkelt ett helt tomt utrymme. Men f?r fysiker som sysslar med elementarpartiklar ?r vakuum l?ngt ifr?n ett fullst?ndigt ingenting, utan ett fysiskt objekt med energi och tryck, som kan vara i olika energitillst?nd. Fysiker kallar dessa tillst?nd olika vacua, och egenskaperna hos elementarpartiklar som kan existera i dem beror p? deras egenskaper. Sambandet mellan partiklar och vakuum liknar kopplingen mellan ljudv?gor och det ?mne som de utbreder sig genom: i olika material ?r ljudets hastighet inte densamma. Vi lever i ett vakuum med mycket l?g energi, och under l?ng tid trodde fysiker att energin i v?rt vakuum ?r exakt noll. Nyligen genomf?rda observationer har dock visat att den har en energi som ?r n?got som inte ?r noll (det kallas m?rk energi).

Moderna teorier om elementarpartiklar f?rutsp?r att det f?rutom v?rt vakuum finns ett antal andra h?genergidammsugare som kallas falska. Tillsammans med en mycket h?g energi k?nnetecknas ett falskt vakuum av ett stort undertryck, vilket kallas sp?nning. Det ?r samma sak som att str?cka en bit gummi: det finns en sp?nning, en in?tg?ende kraft som g?r att gummit trycks ihop.

Men den m?rkligaste egenskapen hos ett falskt vakuum ?r dess fr?nst?tande gravitation. Enligt Einsteins allm?nna relativitetsteori orsakas gravitationskrafter inte bara av massa (det vill s?ga energi), utan ocks? av tryck. Positivt tryck orsakar gravitationsattraktion, medan negativt tryck leder till repulsion. I fallet med ett vakuum ?verstiger tryckets repulsiva effekt den attraktionskraft som ?r associerad med dess energi, och summan ?r repulsion. Och ju h?gre vakuumenergin ?r, desto starkare ?r den.

Dessutom ?r det falska vakuumet instabilt och avtar vanligtvis mycket snabbt och f?rvandlas till ett l?genergivakuum. ?verskottsenergi g?r till genereringen av en eldig koagel av elementarpartiklar. Det ?r viktigt att betona h?r att Alan Guth inte uppfann ett falskt vakuum med s? konstiga egenskaper specifikt f?r sin teori. Dess existens f?ljer av elementarpartikelfysik.

Guth antog helt enkelt att i b?rjan av universums historia var rymden i ett tillst?nd av falskt vakuum. Varf?r blev det s?? Bra fr?ga, och det finns mer att s?ga, men vi ?terkommer till denna fr?ga i slutet av artikeln. Anta under tiden, efter Guth, att det unga universum var fyllt med ett falskt vakuum. I detta fall skulle den fr?nst?tande gravitationen som orsakas av det leda till en mycket snabb accelererande expansion av universum. I denna typ av expansion, som Guth kallade inflation, finns en karakteristisk f?rdubblingstid d? universums storlek f?rdubblas. Detta liknar inflationen i ekonomin: om dess takt ?r konstant f?rdubblas priserna p? till exempel 10 ?r. Kosmologisk inflation sker mycket snabbare, i en s?dan takt att p? en br?kdel av en sekund bl?ses ett litet omr?de som ?r mindre ?n en atom i diameter upp till en storlek st?rre ?n den del av universum som ?r observerbar idag.

Eftersom det falska vakuumet ?r instabilt kommer det s? sm?ningom att s?nderfalla, vilket skapar en eldig propp, och det ?r h?r uppbl?sningen slutar. F?rfallet av det falska vakuumet spelar Big Bangs roll i denna teori. Fr?n det ?gonblicket utvecklas universum enligt standard Big Bang-kosmologin.

Fr?n spekulation till teori

Teorin om inflation f?rklarar naturligtvis egenskaperna hos det initiala tillst?ndet, som tidigare verkade s? mystiskt. Den h?ga temperaturen beror p? den h?ga falska vakuumenergin. Expansionen beror p? fr?nst?tande gravitation, vilket g?r att det falska vakuumet expanderar, och eldklotet forts?tter att expandera genom tr?ghet. Universum ?r homogent eftersom det falska vakuumet ?verallt har exakt samma energit?thet (med undantag f?r sm? inhomogeniteter, som ?r f?rknippade med kvantfluktuationer i det falska vakuumet).

N?r inflationsteorin f?rst offentliggjordes accepterades den endast som en spekulativ hypotes. Men nu, 28 ?r senare, har den f?tt imponerande observationsbevis, varav de flesta beror p? kosmisk bakgrundsstr?lning. WMAP-satelliten byggde en karta ?ver str?lningsintensiteten f?r hela himlen och fann att det prickiga m?nstret som syns p? den st?mmer perfekt ?verens med teorin.

Det finns en annan f?ruts?gelse av inflation, som ?r att universum borde vara n?stan platt. Enligt Einsteins allm?nna relativitetsteori kan rymden kr?kas, men inflationsteorin f?rutsp?r att den del av universum vi observerar b?r beskrivas med h?g noggrannhet med platt, euklidisk geometri. F?rest?ll dig den kr?kta ytan p? en sf?r.

F?rstora nu denna yta mentalt ett stort antal g?nger. Detta ?r precis vad som h?nde med universum under inflationen. Vi kan bara se en liten del av denna enorma sf?r. Och det verkar vara platt precis som jorden n?r vi tittar p? en liten del av den. Att universums geometri ?r platt verifierades genom att m?ta vinklarna p? en gigantisk triangel n?stan lika stor som den kosmiska horisonten. Deras summa var 180 grader, som det borde vara med platt, euklidisk, geometri.

Nu n?r de data som erh?llits i den region av universum vi observerar har bekr?ftat teorin om inflation, kan vi till viss del lita p? vad den s?ger oss om regioner som ?r otillg?ngliga f?r observation. Detta f?r oss tillbaka till fr?gan vi b?rjade med: vad ligger bortom v?r kosmiska horisont?

En v?rld av o?ndliga dubbelg?ngare

Svaret fr?n teorin ?r ganska ov?ntat: ?ven om inflationen har upph?rt i v?r del av kosmos, forts?tter den i universum som helhet. H?r och var i dess tjocklek intr?ffar "stora explosioner", d?r ett falskt vakuum bryter upp och ett omr?de av rymden som liknar v?rt uppst?r. Men inflationen kommer aldrig att ta slut helt, i hela universum. Faktum ?r att vakuumets kollaps ?r en probabilistisk process, och p? olika omr?den sker det vid olika tidpunkter. Det visar sig att Big Bang inte var en unik h?ndelse i v?rt f?rflutna. M?nga "explosioner" har h?nt tidigare och otaliga fler kommer att h?nda i framtiden. Denna o?ndliga process kallas evig inflation.

Man kan f?rs?ka f?rest?lla sig hur ett uppbl?sande universum skulle se ut om man tittar p? det fr?n sidan. Utrymmet skulle fyllas med ett falskt vakuum och expandera mycket snabbt i alla riktningar. Kollapsen av ett falskt vakuum liknar kokning av vatten. H?r och d?r uppst?r spontant bubblor av l?genergivakuum. S? fort de f?ds b?rjar bubblor expandera med ljusets hastighet. Men de kolliderar v?ldigt s?llan, eftersom utrymmet mellan dem expanderar ?nnu snabbare, vilket ger plats f?r fler och fler bubblor. Vi bor i en av dem och ser bara en liten del av den.

Tyv?rr ?r det inte m?jligt att resa till andra bubblor. ?ven om vi kl?ttrar in i ett rymdskepp och r?r oss med n?stan ljusets hastighet, kan vi inte h?lla j?mna steg med de expanderande gr?nserna f?r v?r bubbla. S? vi ?r dess f?ngar. Ur praktisk synvinkel ?r varje bubbla ett sj?lvf?rs?rjande separat universum som inte har n?got samband med andra bubblor. Under den eviga inflationens lopp genereras ett o?ndligt antal s?dana bubbeluniversum.

Men om du inte kan ta dig till andra bubbeluniversum, hur kan du d? vara s?ker p? att de verkligen existerar? En imponerande funktion ?r att se bubblor kollidera. Om en annan bubbla skulle tr?ffa v?r skulle det ha en m?rkbar effekt p? den observerade kosmiska bakgrundsstr?lningen. Problemet ?r dock att bubbelkollisioner ?r mycket s?llsynta, och det ?r inte s?kert att en s?dan h?ndelse har intr?ffat inom v?r horisont.

En ?verraskande slutsats f?ljer av denna bild av v?rlden: eftersom antalet bubbeluniversum ?r o?ndligt och vart och ett av dem expanderar i det o?ndliga, kommer de att inneh?lla ett o?ndligt antal regioner lika stora som v?r horisont. Varje s?dant omr?de kommer att ha sin egen historia. "Historia" syftar p? allt som h?nde, ner till de minsta h?ndelserna, som kollision mellan tv? atomer. Det viktiga ?r att antalet olika ber?ttelser som kan utspela sig ?r begr?nsat. Hur ?r detta m?jligt? Till exempel kan jag flytta min stol en centimeter, en halv centimeter, en kvart och s? vidare: det verkar redan finnas ett obegr?nsat antal v?ningar, eftersom jag kan flytta stolen p? ett o?ndligt antal olika s?tt, s? lite som Jag gillar. Men p? grund av kvantos?kerhet ?r ber?ttelser som ligger f?r n?ra varandra i grunden om?jliga att s?rskilja. Kvantmekaniken s?ger allts? till oss att antalet olika historier ?r ?ndligt. Sedan Big Bang, f?r den region vi observerar, har det blivit cirka 10 upph?jda till 10150. Detta ?r ett ofattbart stort antal, men det ?r viktigt att betona att det inte ?r o?ndligt.

S? ett begr?nsat antal ber?ttelser utspelar sig inom ett o?ndligt antal omr?den. Den oundvikliga slutsatsen ?r att varje ber?ttelse upprepar sig o?ndligt m?nga g?nger. I synnerhet finns det ett o?ndligt antal l?nder med samma ber?ttelser som v?ra. Det betyder att dussintals av dina bilder nu l?ser den h?r frasen. Det m?ste ocks? finnas omr?den vars historia skiljer sig ?t p? n?got s?tt, med alla m?jliga variationer. Till exempel finns det omr?den d?r endast namnet p? din hund har ?ndrats, och det finns andra d?r dinosaurier fortfarande vandrar p? jorden. ?ven om det naturligtvis i de flesta omr?den inte finns n?got som v?r jord: trots allt finns det m?nga fler s?tt att vara annorlunda ?n v?rt kosmos ?n att vara som den. Denna bild kan tyckas n?got deprimerande, men den ?r mycket sv?r att undvika om teorin om inflationen accepteras.

Bubblor av multiversum

Fram till nu har vi antagit att andra bubbeluniversum ?r lika i sina fysiska egenskaper. Men s? beh?ver det inte vara. V?r v?rlds egenskaper best?ms av en upps?ttning tal som kallas fundamentala konstanter. Bland dem finns den Newtonska gravitationskonstanten, massorna av elementarpartiklar, deras elektriska laddningar och liknande. Totalt finns det cirka 30 s?dana konstanter, och en helt naturlig fr?ga uppst?r: varf?r har de exakt de v?rden som de har? Under l?ng tid har fysiker dr?mt att de en dag kommer att kunna h?rleda v?rdena f?r konstanter fr?n n?gon grundl?ggande teori. Men inga betydande framsteg har gjorts p? denna v?g.

Om du skriver ner v?rdena f?r k?nda fundamentala konstanter p? ett papper kommer de att verka helt slumpm?ssiga. Vissa av dem ?r mycket sm?, andra ?r stora och det finns ingen synlig ordning bakom denna upps?ttning siffror. Emellertid m?rktes ?nd? ett system hos dem, om ?n av n?got annat slag ?n fysikerna hade hoppats kunna finna. Konstanternas v?rden verkar vara noggrant "valda" f?r att s?kerst?lla v?r existens. Denna observation kallas den antropiska principen. Konstanterna verkar vara speciellt finjusterade av Skaparen f?r att skapa ett universum som l?mpar sig f?r livet - det ?r precis vad anh?ngare av l?ran om intelligent design ber?ttar om.

Men det finns en annan m?jlighet som m?lar upp en helt annan bild av Skaparen: han genererar slumpm?ssigt m?nga universum, och rent av en slump visar sig n?gra av dem vara l?mpliga f?r livet. Intelligenta observat?rer i s?dana s?llsynta universum uppt?cker fantastisk finjustering av konstanterna. P? den h?r bilden av v?rlden, som kallas Multiversum, ?r de flesta bubblorna karga, men det finns ingen i dem som kan klaga p? det.

Men hur testar man konceptet med multiversum? Direkta observationer kommer inte att ge n?gonting, eftersom vi inte kan resa till andra bubblor. Det ?r dock m?jligt att, precis som i en brottsutredning, hitta indicier. Om konstanterna ?ndras fr?n ett universum till ett annat kan vi inte exakt f?ruts?ga deras v?rden, men vi kan g?ra probabilistiska f?ruts?gelser. Man kan fr?ga sig: vilka v?rden kommer en genomsnittlig observat?r att hitta? Detta ?r analogt med att f?rs?ka f?ruts?ga h?jden p? den f?rsta personen du m?ter p? gatan. Det ?r osannolikt att han kommer att visa sig vara en j?tte eller en dv?rg, s? om vi f?rutsp?r att hans h?jd kommer att vara n?gonstans runt genomsnittet, kommer vi som regel inte att ta fel. P? samma s?tt, med de grundl?ggande konstanterna: det finns ingen anledning att tro att deras v?rden i v?r region av rymden ?r mycket stora eller sm?, med andra ord, de skiljer sig v?sentligt fr?n de som de flesta observat?rer i universum kommer att m?ta. Antagandet om v?r icke-exklusivitet ?r en viktig id?; Jag kallade det medelm?ttighetsprincipen.

Detta tillv?gag?ngss?tt har till?mpats p? den s? kallade kosmologiska konstanten, som k?nnetecknar energit?theten i v?rt vakuum. V?rdet p? denna konstant, erh?llen fr?n astronomiska observationer, visade sig vara i god ?verensst?mmelse med f?ruts?gelser baserade p? konceptet om multiversum. Detta var det f?rsta beviset p? existensen d?r, bortom horisonten, av ett verkligt kolossalt evigt uppbl?sande universum. Dessa bevis ?r naturligtvis indirekta, som de skulle kunna vara. Men om vi har turen att g?ra n?gra fler framg?ngsrika f?ruts?gelser, d? kan den nya bilden av v?rlden anses bevisad bortom rimligt tvivel.

Vad h?nde innan den stora sm?llen?

Hade universum en b?rjan? Vi har beskrivit det o?ndligt expanderande kosmos, vilket ger upphov till fler och fler "big bangs", men vi skulle vilja veta om universum alltid har varit s? h?r? M?nga m?nniskor tycker att den h?r m?jligheten ?r v?ldigt attraktiv, eftersom den eliminerar n?gra av de sv?ra fr?gorna i samband med universums b?rjan. N?r universum redan existerar, beskrivs dess utveckling av fysikens lagar. Men hur ska man beskriva dess b?rjan? Vad fick universum att dyka upp? Och vem gav henne de f?rsta f?ruts?ttningarna? Det skulle vara mycket bekv?mt att s?ga att universum alltid ?r i ett tillst?nd av evig inflation utan slut eller b?rjan.

Denna id? st?ter dock p? ett ov?ntat hinder. Arvind Bord och Alan Guth bevisade ett teorem som s?ger att ?ven om inflationen ?r evig i framtiden, s? kan den inte vara evig i det f?rflutna, vilket betyder att den m?ste ha n?gon b?rjan. Och vad det ?n var kan vi forts?tta fr?ga: vad var innan? Det visar sig att en av kosmologins huvudfr?gor - hur b?rjade universum? fick aldrig ett tillfredsst?llande svar.

Den enda v?gen kring detta problem med o?ndlig regression som hittills f?reslagits ?r att universum kunde ha skapats spontant ur ingenting. Det s?gs ofta att ingenting kan komma fr?n ingenting. Faktum ?r att materia har positiv energi, och lagen om dess bevarande kr?ver att energin ?r densamma i alla initiala tillst?nd. Emellertid ?r det matematiska faktum att ett slutet universum har noll energi. I Einsteins allm?nna relativitetsteori kan rymden vara kr?kt och st?nga om sig sj?lv som ytan p? en sf?r. Om du i ett s? slutet universum r?r dig hela tiden i en riktning, s? kommer du i slut?ndan tillbaka till d?r du b?rjade, precis som du ?terv?nder till startpunkten efter att ha g?tt runt jorden. Materiens energi ?r positiv, men gravitationsenergin ?r negativ, och det kan rigor?st bevisas att i ett slutet universum tar deras bidrag ut varandra exakt, s? att den totala energin i ett slutet universum ?r noll. En annan bevarad kvantitet ?r elektrisk laddning. Och ?ven h?r visar det sig att den totala laddningen av ett slutet universum m?ste vara noll.

Om alla bevarade storheter i ett slutet universum ?r lika med noll, s? hindrar ingenting det fr?n att spontant uppst? fr?n ingenting. Inom kvantmekaniken kommer alla processer som inte ?r f?rbjudna enligt strikta bevarandelagar att intr?ffa med viss sannolikhet. Det betyder att slutna universum ska uppst? fr?n ingenting som bubblor i ett glas champagne. Dessa nyf?dda universum kan vara av olika storlekar och fyllda med olika typer av vakuum. Analysen visar att de mest sannolika universum har de minsta initiala dimensionerna och den h?gsta vakuumenergin. S? snart ett s?dant universum dyker upp b?rjar det omedelbart expandera under p?verkan av h?g vakuumenergi. S? b?rjar historien om evig inflation.

Kosmologi av St. Augustine

Det b?r noteras att analogin mellan universum som v?xer fram ur ingenting och champagnebubblor inte ?r helt korrekt. Bubblor f?ds i v?tska och universum har inget omgivande utrymme. Det f?dda slutna universum - detta ?r allt tillg?ngligt utrymme. Innan dess uppkomst existerar inget utrymme, precis som tiden inte existerar. I den allm?nna relativitetsteorin ?r rum och tid kopplade till en enda enhet som kallas "rum-tid", och tiden b?rjar sin nedr?kning f?rst efter att universum har dykt upp.

N?got liknande f?r m?nga ?rhundraden sedan beskrevs av den helige Augustinus. Han f?rs?kte f?rst? vad Gud gjorde innan han skapade himlarna och jorden. Augustinus redogjorde f?r sina reflektioner kring detta problem i den anm?rkningsv?rda boken Confessions. Slutsatsen han s? sm?ningom kom till ?r att Gud m?ste ha skapat tiden tillsammans med universum. Det fanns ingen tid innan det, vilket betyder att det ?r meningsl?st att fr?ga vad som h?nde innan. Detta ?r mycket likt svaret fr?n modern kosmologi.

Du kanske fr?gar: vad fick universum att v?xa fram ur ingenting? ?verraskande nog kr?vs ingen anledning. Om du tar en radioaktiv atom kommer den att s?nderfalla, och kvantmekaniken f?ruts?ger sannolikheten f?r dess s?nderfall inom ett visst tidsintervall, s?g om en minut. Men om du fr?gar varf?r atomen br?ts upp i just detta ?gonblick, och inte vid ett annat, s? kommer svaret att vara att det inte fanns n?gon anledning: denna process ?r helt slumpm?ssig. P? samma s?tt kr?vs ingen anledning f?r universums kvantskapande.

Fysikens lagar som beskriver universums kvantf?delse ?r desamma som de som beskriver dess efterf?ljande evolution. Detta tycks antyda att lagar fanns i n?gon mening innan universum kom till. Lagarna verkar med andra ord inte vara beskrivningar av universum, utan har n?gon platonisk existens f?rutom sj?lva universum. Vi vet ?nnu inte hur vi ska f?rst? detta.

Alexander Vilenkin ?r chef f?r Institute of Cosmology vid Tufts University (Boston, Massachusetts). Han tog examen fr?n Kharkov University 1971, emigrerade fr?n Sovjetunionen 1976 och blev professor vid Tufts University 1978. Vilenkin ?r en av de ledande moderna kosmologerna, f?rfattaren till begreppet evig inflation, som d?k upp som en utveckling av Alan Guts inflation?ra kosmologi, tillsammans med vilken han skrev ett antal vetenskapliga artiklar. Det finns en v?lk?nd kontrovers mellan Alexander Vilenkin och Stephen Hawking i fr?gan om exakt hur universums kvantf?delse h?nde. Vilenkin ?r en anh?ngare av den antropiska principen, enligt vilken det finns m?nga universum och endast ett f?tal av dem ?r l?mpliga f?r intelligenta inv?nares liv. Dessutom tror Vilenkin att icke-triviala f?ruts?gelser kan erh?llas fr?n den antropiska principen, som g?r det m?jligt att bekr?fta existensen av universum som ?r otillg?ngliga f?r observation. En popul?rvetenskaplig bok av Alexander Vilenkin "The World of Many Worlds: In Search of Other Universes", publicerad p? engelska, v?ckte heta diskussioner. I ?r kommer den ut p? ryska.

Universum! ?verlevnadsbana [Bland svarta h?l. tidsparadoxer, kvantos?kerhet] Dave Goldberg

II. Hur ser kanten av universum ut?

Att prata om Tentaculus VII f?ranleder oss till viktiga reflektioner. Om vi hade s? kraftfulla teleskop att vi kunde se Dr. Kalachiks hemplanet i dem, skulle vi inte se vad som h?nder d?r idag, utan vad som var f?r ungef?r en miljard ?r sedan. Och om vi tittade p? en annan, ?nnu mer avl?gsen galax, skulle vi titta in i ett ?nnu mer avl?gset f?rflutet. Det ?r s? forskare studerar universums tidiga skeden - de tittar p? vad som h?nder i mycket avl?gsna galaxer.

Men bortom de mest avl?gsna galaxerna finns det en gr?ns som vi inte kan se. P? jorden kallar vi denna begr?nsning f?r horisonten, men exakt samma horisont finns i universum som helhet. Vi kan inte se bortom horisonten eftersom ljuset f?rdas med konstant hastighet. Och eftersom universum existerar relativt nyligen, bara cirka 13,7 miljarder ?r, kommer allt som ligger l?ngre ?n 13,7 miljarder ljus?r inte att vara tillg?ngligt f?r v?ra ?gon p? en tid.

Och varifr?n kom faktiskt detta datum f?r "universums b?rjan"? L?t oss b?rja fr?n slutet. Om alla galaxer i universum r?r sig bort fr?n varandra, s? m?ste det ha funnits ett ?gonblick i det f?rflutna d? de (eller ?tminstone atomerna som utg?r dem) satt p? varandras huvuden. Denna "h?ndelse" kallar vi Big Bang, som orsakade stora missuppfattningar, f?rvirring och skrivandet av n?sta kapitel.

Vi kan uppskatta n?r Big Bang intr?ffade om vi kommer ih?g att hastighet ?r f?rh?llandet mellan avst?nd och tid. Om vi antar (felaktigt, som det visar sig, men f?r tillf?llet passar ett s?dant fel oss) att vikhastigheten f?r galaxen d?r Tentaculus befinner sig har varit konstant sedan tidernas begynnelse, kan vi ber?kna universums hastighet med hj?lp av enkla magomamatiska ber?kningar. T?nk bara: ju l?ngre bort en galax ?r fr?n oss idag, desto ?ldre ?r v?rt universum, eftersom allt flyr ifr?n varandra i den takt vi k?nner till. Ers?tt i denna enkla linj?ra ekvation de variabler som ?r giltiga f?r v?rt universum och uppskatta att universums ?lder ?r cirka 13,8 miljarder ?r: se, resultatet ?r n?stan detsamma som om du gjorde alla ber?kningar exakt och med n?dv?ndiga korrigeringar .

Om vi hade ett tillr?ckligt kraftfullt teleskop, skulle vi kunna se b?rjan av universum med v?ra egna ?gon? N?stan, men inte riktigt. Den nuvarande rekordh?llaren f?r avst?nd, ett f?rem?l med smeknamnet A 1689-zD1, ?r p? s? l?ngt avst?nd fr?n oss att dess bild, synlig i rymdteleskopet Hubble, g?r tillbaka till den tid d? universum bara var 700 miljoner ?r gammalt (cirka 5 ? % av hennes nuvarande ?lder) n?r hennes storlek var mindre ?n / 8 av hennes nuvarande ?lder.

?nnu v?rre, en 1689-zD1 r?r sig bort fr?n oss med ungef?r 8 g?nger ljusets hastighet. (Vi v?ntar medan du bl?ddrar tillbaka boken till kapitel 1, d?r vi klart och otvetydigt konstaterade att detta ?r om?jligt.) G?tan l?ses omedelbart om vi kommer ih?g att det ?r universum som expanderar, inte galaxen som r?r sig. Galaxen st?r stilla.

Tror du fortfarande att vi fuskar? Inte alls. Den speciella relativitetsteorien s?ger inte att f?rem?l inte kan r?ra sig bort fr?n varandra snabbare ?n ljusets hastighet. Vad hon s?ger ?r att om jag skickar en Bat-Signal till himlen, kommer Batman inte att kunna k?ra om honom p? Batplane, oavsett hur uppbl?st han ?r. I en mer allm?n mening betyder detta att ingen information (som en partikel eller en signal) kan f?rdas snabbare ?n ljus. Detta ?r absolut sant, ?ven om universum expanderar v?ldigt snabbt. Vi kan inte anv?nda universums expansion f?r att springa undan en ljusstr?le.

Faktum ?r att vi kan se ?nnu l?ngre in i det f?rflutna ?n A 1689-zD1, men f?r detta beh?ver vi radioapparater. Vi kan skymta in i en tid d? universum bara var 380 000 ?r gammalt och bestod av inget annat ?n en sjudande blandning av v?te, helium och extremt h?genergistr?lning.

D? ligger allt i dimman – bokstavligen. Eftersom universum var fullt av materia i dess tidiga skeden ?r det som att f?rs?ka kika bakom din grannes gardiner. Vad som ligger bakom dem ?r inte synligt, men vi vet hur universum ser ut nu och hur det s?g ut i varje ?gonblick i tiden fr?n dess tidiga skeden till idag, s? vi kan gissa vad som finns bakom denna kosmiska rid?. Det f?r dig att vilja se bakom henne, eller hur?

S? ?ven om vi inte kan se bortom horisonten ser vi tillr?ckligt f?r att tillfredsst?lla v?r egen och andras nyfikenhet p? statens bekostnad. Det vackraste ?r att ju l?ngre vi v?ntar, desto ?ldre blir universum och ju l?ngre horisonten r?r sig tillbaka. Med andra ord finns det avl?gsna h?rn av universum, vars ljus n?r oss f?rst nu.

Och vad ?r bortom horisonten? Ingen vet, men vi ?r fria att g?ra v?lgrundade gissningar. Kom ih?g att Copernicus och hans anh?ngare gjorde det klart f?r oss, "N?r du g?r n?gonstans hamnar du fortfarande n?gonstans", s? vi kan anta att bortom horisonten ser universum ungef?r likadant ut som h?r. Naturligtvis kommer det att finnas andra galaxer, men det kommer att finnas ungef?r lika m?nga av dem som runt omkring oss, och de kommer att se ungef?r likadana ut som v?ra grannar. Men detta ?r inte n?dv?ndigtvis sant. Vi g?r detta antagande eftersom vi inte har n?gon anledning att tro n?got annat.

f?rfattare Hawking Stephen William

9. Universums ursprung Fr?gan om universums ursprung ?r lite som det ?ldsta problemet: vad kom f?rst - h?nan eller ?gget? Med andra ord, vilken kraft skapade universum och vad skapade den kraften? Eller kanske universum eller kraften som skapade det existerade

Fr?n boken The Newest Book of Facts. Volym 3 [Fysik, kemi och teknik. Historia och arkeologi. Diverse] f?rfattare Kondrashov Anatolij Pavlovich

Fr?n boken Secrets of Space and Time f?rfattaren Komarov Victor

Fr?n boken Universum. Instruktionsmanual [Hur man ?verlever bland svarta h?l, tidsparadoxer och kvantos?kerhet] av Dave Goldberg

Fr?n boken R?relse. V?rme f?rfattare Kitaygorodsky Alexander Isaakovich

Fr?n boken Knocking on Heaven's Door [Scientific View of the Universe] av Randall Lisa

Fr?n boken Tweets About the Universe av Chown Marcus

Fr?n boken Interstellar: the science behind the scenes f?rfattare Thorn Kip Steven

II. Hur ser kanten av universum ut? Att prata om Tentaculus VII f?ranleder oss till viktiga reflektioner. Om vi hade s? kraftfulla teleskop att vi kunde se Dr. Kalachiks hemplanet i dem, skulle vi inte se vad som h?nder d?r idag, utan vad som var

Fr?n boken Being Hawking av Jane Hawking

Hur ser termisk r?relse ut?

Fr?n f?rfattarens bok

UNIVERSUMS SKAL V?r resa b?rjar p? den skala som vi k?nner till - den d?r vi lever, anv?nder olika saker, ser och r?r vid dem. Det ?r ingen slump att en meter - inte en miljondel av den och inte tio tusen meter - passar b?st till storleken

Fr?n f?rfattarens bok

TOUR OF THE UNIVERSE Boken och filmen Powers of Ten – en av de klassiska resorna genom avl?gsna v?rldar och dimensioner – b?rjar och slutar med en bild av ett par m?nniskor som sitter p? gr?set i en park i Chicago; Jag m?ste s?ga att det h?r st?llet ?r ett bra st?lle att b?rja.

Fr?n f?rfattarens bok

134. Hur ser en mikrov?gshimmel ut? Om du tittar p? natthimlen kommer du att se enskilda stj?rnor. Men det mest fantastiska ?r att natthimlen till st?rsta delen ?r svart.Synligt ljus ?r bara en liten del av det "elektromagnetiska spektrumet". Andra typer av ljus (osynligt) inkluderar

Fr?n f?rfattarens bok

136. Hur ser den ultravioletta himlen ut? Ultraviolett (UV) ljus har en v?gl?ngd mellan 10 och 400 nanometer (nm). Osynlig f?r det m?nskliga ?gat, men vissa djur, s?som bin, ser i detta intervall. UV-fotoner b?r mycket mer energi ?n

Fr?n f?rfattarens bok

Hur ett svart h?l ser ut Vi m?nniskor tillh?r v?rt kli. Vi kan inte l?mna den och komma in i huvuddelen (s?vida inte n?gon superavancerad civilisation kommer att transportera oss dit i en tesserakt eller annan anordning, som h?nde med Cooper, se kapitel 29). F?ljaktligen,

Fr?n f?rfattarens bok

Hur ser ett genomskinligt maskh?l ut Hur ser ett genomskinligt maskh?l ut f?r dig och mig, f?r m?nniskorna i detta universum? Jag kan inte svara s?kert. Om maskh?let kan h?llas ?ppet f?rblir det exakta s?ttet att g?ra detta ett mysterium, s? formen

Fr?n f?rfattarens bok

5. Universums expansion Under tiden, i slutet av 1960-talet, v?ntade en kris p? oss igen, ?ven om det var mycket mindre dramatisk ?n Roberts olyckliga introduktion till drogernas effekter. Stephens medlemskap i kollegiet som forskningsassistent h?ll p? att upph?ra, och eftersom mandatperioden redan hade gjort det

F?r n?gra hundra ?r sedan var folk s?kra p? att hela v?rt universum ?r solen och flera planeter runt den, men allt eftersom ?ren gick b?rjade nyfikna sinnen gradvis komma till slutsatsen att v?r v?rld inte alls ?r ett "g?ng" planeter . I mitten av 1900-talet h?pnade Edwin Hubble m?nskligheten med en uppt?ckt som bevisade att galaxen vi lever i inte ?r hela universum, Vintergatan ?r ett "sandkorn" i andra galaxers otaliga hav. Moderna m?nniskor undrar allt mer hur universum ser ut, forskare kunde g?ra en ungef?rlig bild av v?r v?rld, i den h?r artikeln kommer du att se det.

Popul?ra hypoteser f?r universums ursprung

Men f?rst, l?t oss ta en titt p? de mest popul?ra teorierna som f?rs?ker f?rklara f?delsen av v?r v?rld.

Den kanske mest k?nda ?r teorin om Big Bang, den s?ger att det f?r 14 miljarder ?r sedan skedde en str?m av energi, med andra ord en "explosion", vad som gav upphov till det ?r ok?nt. Det ?r bara klart att vid denna initiala "punkt" fokuserades en enorm temperatur och den h?gsta densiteten av materia, explosionens energi gav upphov till alla element som utg?r stj?rnorna och planeterna (ja, vi ?r med dig).

Man tror att v?r st?ndigt expanderar och kommer att forts?tta att ?ka i storlek. Detta kommer att forts?tta i biljoner ?r, tills stj?rnorna tar ut all sin materia och slocknar, d? kommer v?r v?rld att bli kall och m?rk.

En del av v?rt universum: varje prick ?r en galax som inneh?ller hundratals miljarder stj?rnor

En annan popul?r teori ?r ocks? den som h?vdar att universum alltid har funnits, det har ingen b?rjan och slut, det var, ?r och kommer att vara. Men denna ?sikt har m?nga inkonsekvenser, eftersom. det bevisades att universum expanderar, med hj?lp av komplex modellering av rymdobjekts r?relse, byggdes deras bana, och den g?r inte o?ndligt in i det f?rflutna, dvs. det visar sig att v?r v?rld har en viss "b?rjan".

F?r att vara r?ttvis har Big Bang ocks? m?nga brister, till exempel ?r hastigheten sedan "explosionen" s?dan att de borde ha spridits mycket l?ngre ifr?n varandra p? 14 miljarder ?r, men detta observeras inte.

Hur ser universum ut fr?n utsidan?

Forskare f?rb?ttrar st?ndigt sina verktyg f?r en djupare "kikar" i universums djup. Dimensionerna f?r den synliga v?rlden ?r redan exakt k?nda, dessa ?r n?stan 500 miljarder galaxer (!), som bildar gr?nserna f?r storlekar p? 26 miljarder ljus?r. Men det ?r inte allt, forskare kunde f?nga str?lningen fr?n den observerade v?rlden, och det ?r 92 miljarder ljus?r! Det ?r kolossala siffror som ?r sv?ra att f?rest?lla sig. Lyckligtvis har astronomer gjort m?nga visuella modeller av v?r synliga v?rld, och nu kan du sj?lv se hur universum ser ut.

Boshongo-stammen i centrala Afrika tror att det fr?n urminnes tider bara fanns m?rker, vatten och den store guden Bumba. En dag var Bumbu s? sjuk att han kr?ktes. Och s? d?k solen upp. Det torkade upp en del av det stora havet och befriade marken som var f?ngslad under dess vatten. Till sist spydde Bumba upp m?nen, stj?rnorna och sedan f?ddes n?gra djur. Den f?rsta var en leopard, f?ljt av en krokodil, en sk?ldpadda och slutligen en man. Idag kommer vi att prata om vad universum ?r i modern syn.

Dechiffrera konceptet

Universum ?r ett grandiost, outgrundligt utrymme fyllt med kvasarer, pulsarer, svarta h?l, galaxer och materia. Alla dessa komponenter ?r i st?ndig interaktion och bildar v?rt universum i den form vi f?rest?ller oss det. Ofta ?r stj?rnorna i universum inte ensamma, utan i sammans?ttningen av grandiosa hopar. Vissa av dem kan inneh?lla hundratals eller till och med tusentals s?dana f?rem?l. Astronomer s?ger att sm? och medelstora kluster ("grodlek") bildades ganska nyligen. Men de sf?riska formationerna ?r ur?ldriga och mycket ur?ldriga, fortfarande "minns" det prim?ra kosmos. Universum inneh?ller m?nga s?dana formationer.

Allm?n information om strukturen

Stj?rnor och planeter bildar galaxer. Tv?rtemot vad m?nga tror ?r galaxsystem extremt r?rliga och r?r sig genom rymden n?stan hela tiden. Stj?rnor ?r ocks? en variabel m?ngd. De f?ds och d?r och f?rvandlas till pulsarer och svarta h?l. V?r sol ?r en "medelstor" stj?rna. S?dana m?nniskor lever (enligt universums normer) v?ldigt lite, inte mer ?n 10-15 miljarder ?r. Naturligtvis finns det i universum miljarder armaturer, i deras parametrar som liknar v?r sol, och samma antal system som liknar solen. I synnerhet Andromeda-nebulosan ligger n?ra oss.

Det ?r vad universum ?r. Men allt ?r l?ngt ifr?n s? enkelt, eftersom det finns ett stort antal hemligheter och mots?gelser, vars svar ?nnu inte finns tillg?ngliga.

N?gra problem och mots?gelser av teorier

Myterna fr?n de forntida folken om skapandet av alla saker, som m?nga andra f?re och efter dem, f?rs?ker svara p? fr?gor som intresserar oss alla. Varf?r ?r vi h?r, var kom universums planeter ifr?n? Var kom vi ifr?n? Naturligtvis b?rjar vi f? mer eller mindre begripliga svar f?rst nu, n?r v?r teknologi har gjort vissa framsteg. Men genom hela m?nniskans historia fanns det ofta de representanter f?r den m?nskliga stammen som motsatte sig tanken att universum ?verhuvudtaget hade en b?rjan.

Aristoteles och Kant

Till exempel, Aristoteles, den mest k?nda av de grekiska filosoferna, trodde att "universums ursprung" ?r en felaktig term, eftersom den alltid har funnits. N?got evigt ?r mer perfekt ?n n?got skapat. Motivationen f?r att tro p? universums evighet var enkel: Aristoteles var ovillig att erk?nna existensen av n?gon slags gudom som kunde skapa den. Naturligtvis citerade hans motst?ndare i polemiska dispyter just exemplet p? skapandet av universum som bevis p? existensen av ett h?gre sinne. Under l?ng tid hems?ktes Kant av en fr?ga: "Vad h?nde innan universum uppstod?" Han ans?g att alla teorier som fanns p? den tiden hade m?nga logiska mots?gelser. Forskaren utvecklade den s? kallade antitesen, som fortfarande anv?nds av vissa modeller av universum. H?r ?r hennes positioner:

• Om universum hade en b?rjan, varf?r v?ntade det en evighet innan det b?rjade?
• Om universum ?r evigt, varf?r hinner det ?verhuvudtaget; varf?r beh?ver du m?ta evigheten?

Naturligtvis st?llde han f?r sin tid mer ?n de r?tta fr?gorna. Men idag ?r de n?got f?r?ldrade, men vissa forskare forts?tter tyv?rr att v?gledas av dem i sin forskning. Einsteins teori, som kastar ljus ?ver universums struktur, satte stopp f?r kastandet av Kant (n?rmare best?mt, hans eftertr?dare). Varf?r ?r det s? chockerande f?r forskarsamh?llet?

Einsteins synvinkel

I hans relativitetsteori var rum och tid inte l?ngre absoluta, bundna till n?gon referenspunkt. Han f?reslog att de ?r kapabla till dynamisk utveckling, vilket best?ms av energin i universum. Einsteins tid ?r s? obest?md att det inte finns n?got s?rskilt behov av att definiera den. Det skulle vara som att r?kna ut riktningen s?der om sydpolen. Ganska meningsl?st. Varje s? kallad "b?rjan" av universum skulle vara konstgjord i den meningen att man skulle kunna f?rs?ka resonera om "tidigare" tider. Enkelt uttryckt ?r detta inte s? mycket ett fysiskt problem som ett djupt filosofiskt problem. Idag ?r m?nsklighetens b?sta hj?rnor engagerade i dess l?sning, som outtr?ttligt t?nker p? bildandet av prim?ra objekt i yttre rymden.

Det positivistiska f?rh?llningss?ttet ?r det vanligaste idag. Enkelt uttryckt f?rst?r vi sj?lva universums struktur som vi kan f?rest?lla oss den. Ingen kommer att kunna fr?ga om modellen som anv?nds ?r sann, om det finns andra alternativ. Det kan anses framg?ngsrikt om det ?r tillr?ckligt elegant och organiskt inneh?ller alla ackumulerade observationer. Tyv?rr tolkar vi (mest troligt) en del fakta felaktigt med hj?lp av artificiellt skapade matematiska modeller, vilket ytterligare leder till en f?rvr?ngning av fakta om v?rlden omkring oss. N?r vi t?nker p? vad universum ?r, tappar vi ur sikte miljontals fakta som helt enkelt inte har uppt?ckts ?nnu.

Modern information om universums ursprung

"Universums medeltid" ?r den era av m?rker som fanns innan de f?rsta stj?rnorna och galaxerna upptr?dde.

Det var under dessa mystiska tider som de f?rsta tunga elementen bildades fr?n vilka vi och hela v?rlden omkring oss skapades. Nu utvecklar forskare prim?ra modeller av universum och metoder f?r att studera de fenomen som ?gde rum p? den tiden. Moderna astronomer s?ger att universum ?r cirka 13,7 miljarder ?r gammalt. Innan universum b?rjade var kosmos s? varmt att alla befintliga atomer delades upp i positivt laddade k?rnor och negativt laddade elektroner. Dessa joner blockerade allt ljus och hindrade det fr?n att spridas. M?rkret r?dde, vars slut och kant inte var det.

f?rsta ljuset

Ungef?r 400 000 ?r efter Big Bang kyldes rymden ner tillr?ckligt f?r att olika partiklar skulle kunna kombineras till atomer och bilda universums planeter och ... det f?rsta ljuset i rymden, vars ekon fortfarande ?r k?nda f?r oss som "ljushorisonten" ". Vad som h?nde f?re Big Bang vet vi fortfarande inte. Kanske fanns det n?got annat universum d?. Kanske fanns det ingenting. Det stora ingenting... M?nga filosofer och astrofysiker insisterar p? denna variant.

Nuvarande modeller tyder p? att de f?rsta galaxerna i universum b?rjade bildas cirka 100 miljoner ?r efter Big Bang, vilket gav upphov till v?rt universum. Processen att bilda galaxer och stj?rnor fortsatte gradvis tills det mesta av v?te och helium inf?rlivades i de nya solarna.

Hemligheter som v?ntar p? att bli utforskade

Det finns m?nga fr?gor som en studie av de ursprungliga processerna skulle kunna hj?lpa till att besvara. Till exempel, n?r och hur uppstod de monstru?st stora svarta h?len, som ses i hj?rtat av praktiskt taget alla stora kluster? Idag ?r det k?nt att Vintergatan har ett svart h?l, vars vikt ?r cirka 4 miljoner massor av v?r sol, och vissa antika galaxer i universum inneh?ller svarta h?l, vars storlek i allm?nhet ?r sv?r att f?rest?lla sig. Den st?rsta ?r utbildning i ULAS J1120+0641-systemet. Dess svarta h?l har en vikt p? 2 miljarder g?nger massan av v?r stj?rna. Denna galax uppstod bara 770 miljoner ?r efter Big Bang.

Detta ?r huvudmysteriet: enligt moderna id?er skulle s?dana massiva formationer helt enkelt inte ha haft tid att uppst?. S? hur bildades de? Vilka ?r "fr?n" av dessa svarta h?l?

M?rk materia

Slutligen m?rk materia, av vilken, enligt m?nga forskare, 80% av kosmos, universum, fortfarande ?r en "m?rk h?st". Vi vet fortfarande inte vad m?rk materias natur ?r. I synnerhet dess struktur och interaktionen mellan de element?ra partiklarna som utg?r denna mystiska substans v?cker m?nga fr?gor. Idag antar vi att dess best?ndsdelar praktiskt taget inte interagerar med varandra, medan resultaten av observationer av vissa galaxer mots?ger denna tes.

Om problemet med stj?rnornas ursprung

Ett annat problem ?r fr?gan om hur de f?rsta stj?rnorna var, fr?n vilka stj?rnuniversumet bildades. Under f?rh?llanden av otrolig v?rme och med monstru?st tryck i k?rnorna av dessa solar omvandlades relativt enkla grund?mnen, s?som v?te och helium, till kol, som v?rt liv ?r baserat p?. Forskare tror nu att de allra f?rsta stj?rnorna var m?nga g?nger s? stora som solen. Kanske levde de bara i ett par hundra miljoner ?r, eller ?nnu mindre (det ?r f?rmodligen s? de f?rsta svarta h?len bildades).

Men n?gra av "gamlingarna" kan mycket v?l existera i moderna rymden. De m?ste ha varit mycket fattiga vad g?ller tunga element. Kanske kan n?gra av dessa formationer fortfarande "g?mma sig" i Vintergatans gloria. Detta mysterium ?r fortfarande inte ?ppet. Man m?ste m?ta s?dana incidenter varje g?ng och svara p? fr?gan: "S? vad ?r universum?" F?r att studera de f?rsta dagarna efter dess uppkomst ?r det extremt viktigt att s?ka efter de tidigaste stj?rnorna och galaxerna. Naturligtvis ?r de ?ldsta f?rmodligen de f?rem?l som ?r bel?gna i yttersta kanten av ljushorisonten. Det enda problemet ?r att endast de mest kraftfulla och sofistikerade teleskopen kan n? dessa platser.

Forskare s?tter stora f?rhoppningar p? rymdteleskopet James Webb. Detta verktyg ?r utformat f?r att ge forskare den mest v?rdefulla informationen om den f?rsta generationen av galaxer som bildades omedelbart efter Big Bang. Det finns praktiskt taget inga bilder av dessa f?rem?l i acceptabel kvalitet, s? stora uppt?ckter v?ntar fortfarande.

Fantastiskt "ljus"

Alla galaxer sprider ljus. Vissa formationer lyser starkt, vissa skiljer sig i m?ttlig "belysning". Men det finns den ljusaste galaxen i universum, vars intensitet inte liknar n?got annat. Hon heter WISE J224607.57-052635.0. Denna "gl?dlampa" ligger p? ett avst?nd av s? mycket som 12,5 miljarder ljus?r fr?n solsystemet, och den lyser som 300 biljoner solar p? en g?ng. Observera att det idag finns ett 20-tal s?dana formationer, och man b?r inte gl?mma begreppet "ljushorisont".

Enkelt uttryckt, varifr?n vi ?r ser vi bara f?rem?l som bildades f?r cirka 13 miljarder ?r sedan. L?nga regioner ?r otillg?ngliga f?r v?ra teleskops blick bara f?r att ljuset d?rifr?n helt enkelt inte hann n?. S? det m?ste finnas n?got liknande i de delarna. Detta ?r den ljusaste galaxen i universum (mer exakt, i dess synliga del).

L?t oss b?rja inte med ett faktum, utan med en bekantskap med v?r galax. Ikv?ll, n?r solen st?r under horisonten, titta upp. Beroende p? hur m?rkt det blir, kommer du att kunna se hopar av stj?rnor, som alla tillh?r v?r egen Vintergatan-galax. Men om du tittar n?rmare kommer du att kunna identifiera stj?rnor i andra galaxer ?n v?r egen, av vilka n?gra ?r synliga f?r blotta ?gat.

Andra galaxer

Detta faktum kommer s?kert att f? dig att k?nna dig liten. Forskare uppskattar att det finns hundratals miljarder galaxer i universum, av vilka du inte kan se n?gon utan ett teleskop. Dessutom har var och en av dessa galaxer miljarder stj?rnor, vilket ger det totala antalet stj?rnor i universum till 10 miljarder biljoner. Antalet stj?rnor ?r st?rre ?n antalet sandkorn p? alla jordens str?nder.

M?rk materia

Alla stj?rnor, galaxer och svarta h?l i universum utg?r bara cirka 5 % av dess massa. Hur galet det ?n l?ter, de ?terst?ende 95% tas helt enkelt inte med i ber?kningen. Forskare har beslutat att m?rka detta mystiska material som m?rk materia, och ?n i dag ?r de fortfarande inte s?kra p? vad det ?r eller hur det ser ut.

Rymdmoln av alkohol

F?r den som dr?mmer om att ?ppna sin egen bar finns det inget b?ttre st?lle ?n Skytten B-molnet. ?ven om det ligger 26 000 ljus?r bort, inneh?ller detta interstell?ra moln av gas och damm miljarder liter vinylalkohol. ?ven om det ?r i ett odrickbart tillst?nd ?r det en mycket viktig organisk f?rening utan vilken liv inte kan existera.

M?nen luktar krut

Efter att ha skickat m?nastronauter p? Apollo-uppdragen beskrev de m?ndammet som extremt mjukt och luktade krut. Forskare ?r dock fortfarande inte exakt s?kra p? varf?r detta h?nder. Krut har extremt varierande sammans?ttningar, med m?ndamm som mest best?r av sm? partiklar av kiselglasdioxid.

K?rnvapenangrepp p? m?nen

I slutet av 1950-talet f?ddes n?got m?rkt Project A119. USA beslutade att det skulle vara en bra id? att skjuta upp en k?rnvapenmissil f?r att tr?ffa m?nen. Varf?r d?? Tydligen k?nde de att detta skulle ge dem ett f?rspr?ng i rymdloppet? Lyckligtvis genomf?rdes aldrig denna plan.

Illusion Ponzo

Har du n?gonsin m?rkt att n?r m?nen ?r direkt vid horisonten verkar den mycket n?rmare och st?rre? I sj?lva verket ?r detta en egenskap hos den m?nskliga hj?rnan, att tolka f?rem?l p? avst?nd. ?ven om f?rem?l p? avst?nd ?r riktigt sm?, tolkar din hj?rna dem faktiskt inte som sm?. Effekten ?r k?nd som ponzo-illusionen, d?r hj?rnan bl?ser upp m?nens storlek f?r att f? den att se st?rre ut. Tror du inte? N?sta g?ng du ser en enorm m?ne, s?tt din klocka eller hand framf?r den och se hur den krymper.

Den st?rsta diamanten

?r 2004 uppt?ckte forskare den st?rsta diamant som n?gonsin registrerats. I sj?lva verket ?r det en f?rst?rd stj?rna. Cirka 4 000 km i diameter, med miljarder karat, ligger den cirka 50 ljus?r fr?n jorden.

Venus dag ?r l?ngre ?n hennes ?r

Konstigt nog fullbordar Venus hela sin bana runt solen innan den lyckas v?nda sig runt sin egen axel. Det betyder att en dag faktiskt ?r l?ngre ?n ett helt ?r i Venus tid. D?rmed slutade andra v?rldskriget p? Venus skala f?r mindre ?n 100 dagar sedan.

Flytande Saturnus

Om du var tvungen att l?gga Saturnus i ett glas vatten skulle den flyta. Anledningen till detta ligger i dess t?thet. 687 gram per cm i kuber medan vatten ?r 998 gram per cm. Tyv?rr skulle man beh?va ett glas som ?r ?ver 120 000 km i diameter f?r att bevittna detta.

Kallsvetsning

Detta ?r ett fenomen som anv?nds f?r att beskriva det faktum att varje g?ng tv? metallbitar i rymden kommer i kontakt med varandra, h?ller de ihop mycket h?rt. ?ven om svetsning vanligtvis kr?ver h?ga temperaturer, ?r det h?r utrymmets vakuum spelar in. Fr?gan uppst?r, hur motst?r rymdf?rjor denna faktor? Vanligtvis har metaller p? jorden ett lager av oxiderat material som t?cker deras yta som f?rhindrar kallsvetsning i rymden. P? uppdrag ?r s?ledes risken f?r oavsiktlig svetsning av skytteln till andra f?rem?l f?rsumbar.

Jorden har flera m?nar

?ven om de ser mer ut som m?nens wannabes, har forskare hittat flera asteroider som mer eller mindre f?ljer jorden n?r den r?r sig runt solen.

rymdskrot

Jorden har ?ver 8 000 objekt som kretsar i cirklar. De flesta av dem ?r klassificerade som "rymdskr?p", eller skr?p fr?n rymdfarkoster och uppdrag i det f?rflutna. Det har redan n?mnts att jordens omloppsbana kan h?nf?ras till de mest f?rorenade platserna p? jorden.

m?ndrift

Forskare har ber?knat att m?nen varje ?r r?r sig 3,8 cm l?ngre fr?n jorden. Som ett resultat har jordens rotation avtagit med cirka 0,002 sekunder varje dag under det senaste ?rhundradet.

Solljus p? jorden ?r 30 000 ?r gammalt

De flesta av oss vet att solens str?lar tar sig till jorden p? 8 minuter och korsar 93 miljoner miles mellan jorden och solens yta. Men visste du att energin i dessa str?lar b?rjade livet f?r ?ver 30 000 ?r sedan djupt i solens k?rna? De bildades av en intensiv legeringsreaktion och tillbringade st?rre delen av de tusentals ?ren p? v?g till solens yta.

The Big Dipper ?r ingen konstellation

I sj?lva verket ?r Big Dipper en asterism. Det finns bara 88 officiella konstellationer, och alla andra, inklusive hinken, faller i kategorin asterismer. Den best?r dock av de 7 ljusaste stj?rnorna i stj?rnbilden Ursa Major, eller Ursa Major

Konstant r?relse

Vi lever p? en planet som roterar runt sin axel, samtidigt som den kretsar runt en stj?rna, som kretsar runt galaxens centrum, som ocks? r?r sig i rymden. Det ser ut som ett ganska komplext system d?r vi alla ?r i st?ndig r?relse och interaktion.

Galileos rumsliga relativitet

Hur vet du att bussen du tar till jobbet faktiskt r?r sig? T?nk om du sitter i det enda stillast?ende f?rem?let i det k?nda universum och allt, inklusive v?gen, r?r sig? Sanningen ?r att det inte finns n?got s?tt att bevisa vad som r?r sig i f?rh?llande till vad. F?r dig kommer personen utanf?r f?nstret att vara statisk, eftersom ditt trossystem ?r en buss. F?r en person som tittar fr?n trottoaren kommer dock b?de du och bussen att flytta eftersom hans referensram ?r jorden.

Ljusets hastighet

Ljusets hastighet ?r konstant och beror inte p? n?gra medf?ljande faktorer. Ljusets hastighet ?r cirka 300 000 kilometer per sekund.

Universell hastighetsbegr?nsning

Som ett resultat av det tidigare n?mnda faktumet att ljusets hastighet inte kan ?verstiga 300 000 kilometer per sekund, kan man dra slutsatsen att ingenting kan, varf?r detta m?rke anses vara den universella hastighetsgr?nsen. Detta, n?gra intressanta konsekvenser uppst?r, vilket leder direkt till f?ljande faktum.

Einsteins relativitetsteori

F?rklarat i begripliga termer kom Einstein i huvudsak p? den revolution?ra id?n att inte bara r?relse ?r relativ, utan tid ocks?. Ett exempel kan ges genom att ta en person som ?ker buss och som st?r p? trottoaren. Nu tar vi en ljusstr?le som reflekteras fr?n n?gon yta och riktas mot dessa tv? deltagare i experimentet. Under samma tid kommer en person i en buss att tillryggal?gga ett mycket st?rre avst?nd mot ljusstr?len ?n en fotg?ngare p? trottoaren, respektive kommer att m?ta honom en tid tidigare. Man kan allts? anta att tiden f?r var och en av deltagarna var olika, l?ngsammare eller snabbare.

r?rlig klocka

Allt vi just har pratat om relaterar till modern teknik. Faktum ?r att klockor i omborddatorer och navigationsutrustning m?ste ta h?nsyn till relativitetens effekter. Om du till exempel m?tte tiden som hade f?rflutit p? en stridspilots armbandsur, skulle du uppt?cka att det var flera nanosekunder bakom din klocka.

Tidens relativitet

Kommer du ih?g gymnasiefysik? N?r gravitationen ?kar n?ra jordens yta, ?kar accelerationen ocks?. Enligt denna teori tickar klockor i olika hastigheter p? olika h?jder. Dessutom, medan jorden snurrar, r?r sig n?gon n?ra ekvatorn snabbare ?n n?gon p? nordpolen. Detta beror p? att deras klockor tickar l?ngsammare.

Tvillingarnas paradox

Om du fortfarande har kommit till den h?r sidan, kommer du l?tt att kunna f?rst? vad jag pratar om. Den v?lk?nda tvillingparadoxen postulerar att om du placerar en tvilling i ett rymdskepp som kommer att f?rdas med ljusets hastighet genom rymden och l?mnar den andra p? jorden, s? kommer tvillingen i rymdskeppet p? grund av relativitetsteorien att ?terv?nda till planet mycket yngre ?n sitt syskon, p? marken.