Размер вселенной

Мы можем разглядеть лишь 0,000002% всех звезд Млечного Пути

фото: Skeeze/pixabay.com

В особенно ясную ночь в месте с очень низким световым загрязнением может показаться, что небо заполнено десятками, а может, и сотнями тысяч звезд. Возможно, в лучшем случае наблюдатель сможет насчитать до 3 000 светил и других объектов из далекого космоса с одного ракурса наблюдения в идеальных условиях.

Учитывая то влияние, которое ночное небо оказало на человеческую культуру, может быть разочарованием, что невооруженный глаз может увидеть с Земли менее 10 000 звезд, и то если побывать на всех частях света Земли.

По консервативным оценкам, в галактике Млечный Путь в целом около 100 миллиардов звезд, а может быть, и целых 400 миллиардов . Это порядка 399 999 980 000 звезд, которые нельзя увидеть с Земли.

∞. Бесконечность

Это число известно всем и каждому, оно часто используется для преувеличений — как какой-нибудь «многоллион». Однако это число намного сложнее, чем большинство может представить, и если вы могли представить числа, идущие до этого пункта, именно это число очень странное и противоречивое. Согласно правилам бесконечности, есть бесконечное число нечетных и четных чисел в бесконечности, однако только половина от всех чисел может быть четной. Бесконечность плюс один равна бесконечности, бесконечность минус один равна бесконечности, бесконечность плюс бесконечность равна бесконечности, деленная пополам — тоже бесконечность, бесконечность минус бесконечность — никто не знает, бесконечность, деленная на бесконечность, будет, скорее всего, 1.

Ученые полагают, что в известной вселенной около 10^80 субатомных частиц, но это только известная вселенная. Некоторые предполагают, что вселенная бесконечна. Если это так, то математически достоверно, что есть другая Земля где-то там, где каждый атом складывается таким же образом, как и мы, и наша Земля. Шанс того, что копия Земли существует, невероятно мал, но в бесконечной вселенной это не только может произойти, но и бесконечно много раз.

В бесконечность верят не все. Израильский профессор математики Дорон Зильбергер утверждает, что по его мнению, числа не будут продолжаться вечно, и найдется настолько большое число, что когда вы добавите к нему единицу, вы придете к нулю

И хотя это число едва ли когда будет обнаружено и едва ли кто сможет его вообразить, бесконечность является важной частью математической философии

Даже самым быстрым вымышленным космическим кораблям требуются десятилетия, чтобы пересечь Вселенную

фото: Stevebidmead / pixabay.com

Человеческое воображение даже не может представить, насколько велика Вселенная. Большая часть научной фантастики описывает свои истории с обязательными путешествиями со скоростью, превышающей скорость света, что позволяет киногероям перемещаться между галактиками. Не будь этой возможности, путешествия ограничивались бы горсткой планет.

Тем не менее даже корабли, которые являются основой научной фантастики, недостаточно быстры. Даже самыми быстрыми из этих кораблей, которые могут лететь более чем в 1,3 миллиарда раз быстрее скорости света, все же потребуется большая часть суток на то, чтобы достичь Андромеды. А чтобы пересечь Вселенную (расстояние 93 миллиарда световых лет), потребуются десятилетия.

Все это говорит о том, что даже самые смелые фантазии недооценивают размер того, с чем человечество имеет дело.

Реальные размеры Вселенной

Новый сайт под названием «The Size of Space» показывает, насколько непостижимо обширен космос. Когда вы прокручиваете в сторону, сайт отправляется в увлекательное космическое путешествие — начиная от космонавта до всей наблюдаемой Вселенной. По мере увеличения масштаба, от космического корабля до спутников, планет и звезд, более мелкие объекты становятся крошечными точками, прежде чем исчезнуть совсем. Нил Агарвал, программист The Size of Space, использовал одни из лучших визуализаций для каждого из объектов — например, вращающуюся Землю программист создал на основе спутниковых снимков нашей планеты. А вот большинство черных дыр представляют собой просто нарисованные от руки круги, смешанные между красочными изображениями далеких галактик и сверхновых звезд. За исключением одного единственного изображения черной дыры M87*, которая была представлена миру в начале этого года.

Стационарная Вселенная

Первый существенный шаг на пути к разработке современной модели Вселенной совершил Альберт Эйнштейн. Свою модель стационарной Вселенной знаменитый физик ввёл в 1917 году. Эта модель была основана на общей теории относительности, разработанной им же годом ранее. Согласно его модели, Вселенная является бесконечной во времени и конечной в пространстве. Но ведь, как отмечалось ранее, согласно Ньютону, Вселенная с конечным размером должна сколлапсироваться. Для этого Эйнштейн ввёл космологическую постоянную, которая компенсировала гравитационное притяжение далёких объектов.

Как бы это парадоксально не звучало, саму конечность Вселенной Эйнштейн ничем не ограничивал. По его мнению, Вселенная представляет собой замкнутую оболочку гиперсферы. Аналогией служит поверхность обычной трёхмерной сферы, к примеру – глобуса или Земли. Сколько бы путешественник ни путешествовал по Земле, он никогда не достигнет её края. Однако это вовсе не означает, что Земля бесконечна. Путешественник просто-напросто будет возвращаться к тому месту, откуда начал свой путь.

Факты о Вселенной, которые кажутся фейком, но на самом деле на 100% правдивы

Поиск способов представить точные размеры Вселенной — занятие заведомо провальное, да и просто скажем — откровенно глупое. Но невероятные пространства окружающей нас черноты вовсе не означают, что попытки познания космоса проводить не нужно. Еще как нужно!

Знать объемы Вселенной, хотя бы очень и очень приблизительные, полезно даже обычному человеку, а не астрофизику или астрономам. Ведь все познается в сравнении, и это, во-первых, полезно для саморазвития, а во-вторых — просто интересно. Ведь кто бы мог подумать, что такие чудеса могут происходить в мире?!

Имея дело с порядками огромных и невероятно больших чисел, которые определяют Вселенную, легко потеряться в абстрактности, но не понять конкретных масштабов. Чтобы настроиться на нужный лад, можно провести один практический эксперимент. Ответьте на вопрос: сколько дней составляет 1 000 000 секунд? Ответ будет следующий: 11.5 дней. Теперь немного проще понять значение этого относительного числа на рельном временном отрезке.

Что ж, теперь вы готовы к восприятию 12 нестандартных фактов о размерах Вселенной .

Темная материя

Еще одним доказательством в копилку теории Мультивселенной добавляет новое, крайне интересное исследование. Его результаты, как пишет Vice, предполагают, что черные дыры, образованные из свернутых вселенных, порождают темную материю, а наша собственная Вселенная может выглядеть как черная дыра для посторонних.

Одни из самых таинственных объектов во Вселенной, черные дыры, могут являться источником темной материи.

Отмечу, что темная материя – невидимая субстанция, на долю которой приходится большая часть массы Вселенной – хотя и не излучает обнаруживаемый свет, все же существует, так как оказывает гравитационное воздействие на скопления галактик и другие излучающие объекты в космосе.

Для объяснения темной материи был предложен ошеломляющий спектр гипотез, но теперь ученые предположили, что первичные черные дыры – гипотетические объекты, которые относятся к периоду зарождения Вселенной, «являются жизнеспособным кандидатом на темную материю». К такому выводу пришла международная команда исследователей из США, Японии и Тайваня, в работе, опубликованной в научном журнале Physical Review Letters в январе этого года.

И все же, на данный момент все эти концепции являются умозрительными, хотя физики ожидают, что новые способы наблюдения с помощью сложных телескопов в ближайшие годы помогут ответить на многие вопросы.

Топ 10 самых маленьких страны мира по площади

С гигантами мы разобрались, но среди 200 стран есть и самые маленькие. Чтобы не оставлять из в безызвестности, я составил для вас список самых крошечных стран на нашей планете:

  1. Ватикан — 0,44 км²
  2. Монако — 2 км²
  3. Науру — 21 км²
  4. Тувалу — 26 км²
  5. Сан-Марино — 61 км²
  6. Лихтенштейн — 160 км²
  7. Маршалловы острова — 181 км²
  8. Сент-Китс и Невис — 261 км²
  9. Мальдивы — 298  км²
  10. Мальта — 316 км²

Помимо 10 представленных стран, есть еще и другие страны карлики. Страны, чья площадь составляет менее 1000 квадратных километров принято считать карликовыми. Всего к таким на текущий момент можно отнести 26 стран. Самая крупная из них — Карибати  с площадью 811 км².

Полный список рейтинга стран мира по площади территории

Ниже представлен полный список стран мира по их размеру в квадратных километрах. Размер страны учитывается включая площадь внутренних озер, рек и водохранилищ. Чтобы вы лучше представляли себе размер стран, считаю важным сказать что площадь суши всей нашей планеты составляет 148 939 063 км². Всю эту огромную территорию занимает около 200 стран мира. 30 стран мира входят в своеобразный клуб, с территорией превышающей 1 миллион квадратных километров.

Территория Площадь, км²
1 Россия 17125191
2 Канада 9984670
3 Китай 9596961
4 Соединённые Штаты Америки 9525067
5 Бразилия 8511965
6 Австралия 7692024
7 Индия 3287590
8 Аргентина 2766890
9 Казахстан 2724902
10 Алжир 2381740
11 ДР Конго 2345410
12 Дания (и Гренландия) 2210579
13 Саудовская Аравия 2149610
14 Мексика 1972550
15 Индонезия 1904556
16 Судан 1886065
17 Ливия 1759540
18 Иран 1648000
19 Монголия 1564116
20 Перу 1285220
21 Чад 1284000
22 Нигер 1267000
23 Ангола 1246700
24 Мали 1240000
25 ЮАР 1219912
26 Колумбия 1138910
27 Эфиопия 1127127
28 Боливия 1098580
29 Мавритания 1030700
30 Египет 1001450
31 Танзания 948087
32 Нигерия 923768
33 Венесуэла 912050
34 Намибия 825418
35 Пакистан 803940
36 Мозамбик 801590
37 Турция 780580
38 Чили 756950
39 Замбия 752614
40 Мьянма 678500
41 Франция (с островами) 675491
42 Афганистан 647500
43 Сомали 637657
44 ЦАР 622984
45 Южный Судан 619745
46 Украина 603549
47 Мадагаскар 587040
48 Кения 582650
49 Ботсвана 581730
50 Йемен 527970
51 Таиланд 514000
52 Испания 497304
53 Туркмения 491200
54 Камерун 475440
55 Папуа — Новая Гвинея 462840
56 Швеция 449964
57 Узбекистан 447400
58 Марокко 446550
59 Ирак 437072
60 Парагвай 406750
61 Зимбабве 390580
62 Норвегия 386700
63 Япония 377835
64 Германия 357021
65 Конго 342000
66 Финляндия 337030
67 Малайзия 329750
68 Вьетнам 329560
69 Кот-д’Ивуар 322460
70 Польша 312685
71 Оман 309500
72 Италия 301340
73 Филиппины 299764
74 Эквадор 283560
75 Буркина-Фасо 274200
76 Новая Зеландия 268680
77 Габон 267667
78 Западная Сахара 266000
79 Великобритания 263820
80 Гвинея 245857
81 Гана 238540
82 Румыния 237500
83 Лаос 236800
84 Уганда 236040
85 Гайана 214970
86 Белоруссия 207600
87 Киргизия 198500
88 Сенегал 196190
89 Сирия 185180
90 Камбоджа 181040
91 Уругвай 176220
92 Тунис 163610
93 Суринам 163270
94 Бангладеш 144000
95 Таджикистан 143100
96 Непал 140800
97 Греция 131940
98 Никарагуа 129494
99 Эритрея 121320
100 КНДР 120540
101 Малави 118480
102 Бенин 112620
103 Гондурас 112090
104 Либерия 111370
105 Болгария 110910
106 Куба 110860
107 Гватемала 108890
108 Исландия 103000
109 Южная Корея 98480
110 Венгрия 93030
111 Португалия 92082
112 Иордания 89400
113 Сербия 88361
114 Азербайджан 86600
115 Австрия 83858
116 Объединённые Арабские Эмираты 82880
117 Чехия 78866
118 Панама 78200
119 Сьерра-Леоне 71740
120 Ирландия 70273
121 Грузия 69700
122 Шри-Ланка 65610
123 Литва 65200
124 Латвия 64589
125 Того 56785
126 Хорватия 56542
127 Босния и Герцеговина 51129
128 Коста-Рика 51100
129 Словакия 48845
130 Доминиканская Республика 48730
131 Бутан 47000
132 Эстония 45226
133 Нидерланды 41526
134 Швейцария 41290
135 Гвинея-Бисау 36120
136 Молдавия 33843
137 Бельгия 32545
138 Лесото 30355
139 Армения 29743
140 Албания 28748
141 Соломоновы Острова 28450
142 Экваториальная Гвинея 28051
143 Бурунди 27830
144 Гаити 27750
145 Руанда 26338
146 Северная Македония 25333
147 Белиз 22966
148 Израиль 22072
149 Джибути 22000
150 Сальвадор 21040
151 Словения 20253
152 Фиджи 18270
153 Кувейт 17820
154 Свазиленд 17363
155 Восточный Тимор 14874
156 Черногория 14026
157 Багамы 13940
158 Вануату 12200
159 Катар 11437
160 Гамбия 11300
161 Ямайка 10990
162 Косово 10888
163 Ливан 10452
164 Кипр 9250
165 Абхазия 8600
166 Государство Палестина 6020
167 Бруней 5770
168 Тринидад и Тобаго 5128
169 Приднестровье 4163
170 Кабо-Верде 4033
171 Южная Осетия 3900
172 Северный Кипр 3300
173 Самоа 2860
174 Люксембург 2586
175 Маврикий 2040
176 Коморские Острова 1862
177 Сан-Томе и Принсипи 1001
178 Сингапур 778
179 Доминика 754
180 Тонга 748
181 Кирибати 717
182 Микронезия 702
183 Бахрейн 665
184 Сент-Люсия 620
185 Андорра 468
186 Палау 458
187 Сейшельские Острова 455
188 Антигуа и Барбуда 442
189 Барбадос 430
190 Сент-Винсент и Гренадины 389
191 Гренада 340
192 Мальта 316
193 Мальдивы 298
194 Сент-Китс и Невис 261
195 Маршалловы Острова 181
196 Лихтенштейн 160
197 Сан-Марино 61
198 Тувалу 26
199 Науру 21
200 Монако 2
201 Ватикан 0,44

А на этом все про площадь стран мира, надеюсь статья была для вас познавательная и интересная. Возможно вас также заинтересуют другие рейтинги и статьи на сайте, добавляйте его в закладки. Удачи и до новых встреч на страницах проекта Тюлягин!

Как отличить звезду от планеты?

Слова «звезда» и «планета» вызывают у людей целый ряд различных ассоциаций. Визуально отличить эти астрономические тела люди могут, но разница между понятиями лежит не только во внешних характеристиках. Четкое понимание отличий между звездами и планетами поможет различать эти объекты, изучив основные особенности. Но прежде, чем найти сходства и отличия в этих понятиях, необходимо разобраться в значении каждого из них.

Что такое звезда?

Любой человек знаком со звездами. Их видно в самые ясные ночи как крошечные мерцающие блики света в небе. Звезды — это тема бесчисленных стихов и рассказов.

  • Но с научной стороны звезда – это светящийся шарик из газа, в основном водорода и гелия. Шар не распадается благодаря своей собственной гравитации. Реакции ядерного синтеза в его сердцевине поддерживают звезду и противостоят силе тяжести. Они производят фотоны и тепло, а также небольшое количество более тяжелых элементов. Солнце – это ближайшая звезда к Земле. Кстати, она единственная в нашей Солнечной системе.
  • Согласно нынешней теории образования звезд, они зарождаются как комки в гигантских газовых облаках, которые саморазрушаются. Материал облака нагревается, когда он падает внутрь под действием собственной силы тяжести.
  • Когда газ достигает около 18 млн. футов, ядра водорода стартуют совмещение с ядрами гелия. Именно в это время и возникает звезда. Энергия от ядерного синтеза исходит из центра расцветающей звезды и постепенно останавливает коллапс газового облака.
  • Существуют разные виды звезд. Самый распространенный критерий их классификации – цвет. Колорит звезды зависит от ее температуры. Горячие звезды излучают свет синего цвета, а более холодные звезды испускают красный оттенок.
  • Еще один критерий классификации – температура. Она зависит от массы звезды. Красные карликовые звезды имеют видимую температуру поверхности менее 4 тыс. °C. Масса наибольшей звезды Солнечной системы, известной как звезда Вольфа-Райе, превышает массу Солнца в 265 раз. Видимая температура на ее поверхности доходит до 50 тыс. °C.
  • Самые массивные и горячие звезды исчерпывают свое энергоснабжение в течение нескольких миллионов лет. В то же время, маленькие красные звезды могут продолжать гореть миллиарды лет.

Звезды не так романтично выглядят вблизи, но, все равно, производят завораживающий эффект

А что же такое планета?

В то время как многие люди могут указать на фото Юпитер или Сатурн, или определить визуально другие космические тела этой категории, определение этого слова более тонкое. Со временем значение этого понятия менялось. Сейчас существует определение, которое признают большинство астрономов.

  • Выделены 3 основные черты, которыми должен обладать объект, чтобы его признали планетой:
    • наличие орбиты;
    • достаточная масса, чтобы иметь сферическую форму или быть почти круглым;
    • а также удалить мусор и мелкие предметы из области вокруг своей орбиты.
  • Планета представляет собой небесный объект, который вращается вокруг звезды по определенному пути, то есть по орбите. Он достаточно громадный, чтобы иметь форму сферы, но не настолько большой, чтобы производить ядерную реакцию. Планеты нашей Солнечной системы разделены на две категории.
    • Внутренние планеты – это те планеты, орбита которых лежит внутри пояса астероидов. Они небольшие по размеру и состоят из твердых элементов, таких как камень и металл. Эта категория включает Меркурий, Венеру, Землю и Марс.
    • Кстати, именно они имеют некие схожие элементы с нашей планетой. Например, Венера практически имеет одинаковый размер и силу тяжести. А вот Марс более схож рельефом, атмосферой и даже временами года. Более того, на его полюсах был обнаружен лед, что говорит о возможности появления микроорганизмов и бактерий.
    • Внешние планеты — это те космические тела, чья орбита лежит вне пояса астероидов. Их размер осязаемо больше, чем у внутренних планет. И вокруг них есть кольца из пыли, льда и газов, таких как водород и гелий, а также прочих элементов. Эта группа охватывает Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
    • В эту группу входил еще Плутон, но после 2006 его понизили до звания карликовых планет. А вот с 2003 года появились предпосылки об открытии новой планеты Седна, что также может дополнить группу газовых гигантов.
    • Кстати, ярко такие кольца видно только на Сатурне, более заметны на Уране, а на других планетах они же имеют очень слабое проявление.

Круг астероидов отделяет внутренние планеты от газовых гигантов

Внутри вселенского пузыря

Однако нам мало понять сам масштаб

Важно осознать Вселенную в динамике. Представим себя гигантами, для которых Млечный Путь имеет сантиметровый диаметр

Как отмечалось только что, мы окажемся внутри шара радиусом 4,57 и диаметром 9,24 километров. Представим, что мы способны парить внутри этого шара, путешествовать, преодолевая за секунду целые мегапарсеки. Что мы увидим в том случае, если наша Вселенная будет бесконечна?

Разумеется, пред нами предстанет бесчисленное множество всевозможных галактик. Эллиптические, спиральные, иррегулярные. Некоторые области будут кишить ими, другие – пустовать. Главная особенность будет в том, что визуально все они будут неподвижны, пока неподвижными будем мы. Но стоит нам сделать шаг, как и сами галактики придут в движение. К примеру, если мы будем способны разглядеть в сантиметровом Млечном Пути микроскопическую Солнечную Систему, то сможем пронаблюдать её развитие. Отдалившись от нашей галактики на 600 метров, мы увидим протозвезду Солнце и протопланетный диск в момент формирования. Приближаясь к ней, мы увидим, как появляется Земля, зарождается жизнь и появляется человек. Точно также мы будем видеть, как видоизменяются и перемещаются галактики по мере того, как мы будем удаляться или приближаться к ним.

Следовательно, чем в более далёкие галактики мы будем вглядываться, тем более древними они будут для нас. Так самые далёкие галактики будут расположены от нас дальше 1300 метров, а на рубеже 1380 метров мы будем видеть уже реликтовое излучение. Правда, это расстояние для нас будет мнимым. Однако, по мере того, как будем приближаться к реликтовому излучению, мы будем видеть интересную картину. Естественно, мы будем наблюдать то, как из первоначального облака водорода будут образовываться и развиваться галактики. Когда же мы достигнем одну из этих образовавшихся галактик, то поймем, что преодолели вовсе не 1,375 километров, а все 4,57.

Уменьшая масштабы

В качестве итога мы ещё больше увеличимся в размерах. Теперь мы можем разместить в кулаке целые войды и стены. Так мы окажемся в довольно небольшом пузыре, из которого невозможно выбраться. Мало того, что расстояние до объектов на краю пузыря будет увеличиваться по мере их приближения, так ещё и сам край будет бесконечно смещаться. В этом и заключается вся суть размера наблюдаемой Вселенной.

Какой бы Вселенная не была большой, для наблюдателя она всегда останется ограниченным пузырём. Наблюдатель всегда будет в центре этого пузыря, фактически он и есть его центр. Пытаясь добраться до какого-либо объекта на краю пузыря, наблюдатель будет смещать его центр. По мере приближения к объекту, этот объект всё дальше будет отходить от края пузыря и в тоже время видоизменяться. К примеру – от бесформенного водородного облачка он превратится в полноценную галактику или дальше галактическое скопление. Ко всему прочему, путь до этого объекта будет увеличиваться по мере приближения к нему, так как будет меняться само окружающее пространство. Добравшись до этого объекта, мы лишь сместим его с края пузыря в центр. На краю Вселенной всё также будет мерцать реликтовое излучение.

Если предположить, что Вселенная и дальше будет расширяться ускоренно, то находясь в центре пузыря и мотая время на миллиарды, триллионы и даже более высокие порядки лет вперёд, мы заметим ещё более интересную картину. Хотя наш пузырь будет также увеличиваться в размерах, его видоизменяющиеся составляющие будут отдаляться от нас ещё быстрее, покидая край этого пузыря, пока каждая частица Вселенной не будет разрозненно блуждать в своём одиноком пузыре без возможности взаимодействовать с другими частицами.

Итак, современная наука не располагает сведениями о том, каковы реальные размеры Вселенной и имеет ли она границы. Но мы точно знаем о том, что наблюдаемая Вселенная имеет видимую и истинную границу, называемую соответственно радиусом Хаббла (13,75 млрд св. лет) и радиусом частиц (45,7 млрд. световых лет). Эти границы полностью зависят от положения наблюдателя в пространстве и расширяются со временем. Если радиус Хаббла расширяется строго со скоростью света, то расширение горизонта частиц носит ускоренный характер. Вопрос о том, будет ли его ускорение горизонта частиц продолжаться дальше и не сменится ли на сжатие, остаётся открытым.

Что такое кварк?

Кварк — наименьшая частица мироздания. Именно из кварков состоят все электроны, нейтроны и протоны атомов, каждый из которых был образован 13,7 миллиардов лет назад сразу после Большого Взрыва. Спустя несколько минут после рождения Вселенной, наше мироздание смогло остынуть настолько, что смогли образоваться первые элементарные частицы — кварки и электроны. Кварки соединились друг с другом, образовав ядро атомов. Спустя примерно 400 000 лет Вселенная смогла остынуть настолько, что произошло замедление в движении электронов, позволив атомным ядрам их захватить. Именно таким образом все видимое и невидимое нам пространство смогло обзавестись первыми атомами гелия и водорода, которые, между прочим, все еще остаются самыми распространенными веществами во Вселенной.

Реликтовое излучение

Реликтовое излучение (или космический микроволновый фон — Cosmic Microwave Background, CMB), было открыто Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном с помощью радиотелескопа в 1965 году (рис. 3, A. A. Penzias, R. W. Wilson, 1965. A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s), за что в 1978 году они были удостоены Нобелевской премии по физике. Излучение представляло собой почти однородный электромагнитный фон с температурой 3,5±1,0 К и длиной волны 7,5 см (поэтому фон и был назван микроволновым: к микроволновому излучению относится область спектра электромагнитного излучения с длинами волн от одного метра до одного миллиметра и частотами от 300 МГц и до 300 ГГц, соответственно). Но Пензиас и Вильсон не сразу поняли, что открыли то самое электромагнитное излучение с тепловым спектром и температурой в районе 3–5 К, предсказанное еще в 1940-х годах Георгием Гамовым, Ральфом Альфером и Робертом Германом (Robert Herman) (подробнее об истории открытия читайте в новости Нобелевская премия по физике — 2019, «Элементы», 10.10.2019).

Окончательно существование микроволнового фона со спектром абсолютно черного тела с температурой 2,725±0,002 K и максимумом, приходящимся на длину волны 1,9 мм, было подтверждено только 25 лет спустя американской космической обсерваторией COBE (Cosmic Background Explorer) со спектрофотометром дальнего инфракрасного излучения FIRAS, работавшей в 1989–1992 годах (J. C. Mather et al., 1999. Calibrator Design for the COBE Far Infrared Absolute Spectrophotometer (FIRAS)). Антенна Пензиаса и Вильсона детектировала только сантиметровые волны, поэтому они «поймали» далекие от пика волны. Видно, что температура реликтового излучения ниже температуры рекомбинации приблизительно в 1000 раз. Это связано с тем, что из-за расширения Вселенной с периода рекомбинации длина волны реликтовых фотонов увеличилась, а их энергия, соответственно, уменьшилась (см. задачу Очень темные дела). Среднеквадратичное отклонение температуры реликтового излучения от этой средней величины, связанное с интересующими нас флуктуациями, составляет примерно 18 мкК. В настоящее время на один кубический сантиметр пространства приходится приблизительно 411 реликтовых фотонов. В дальнейшем данные по реликтовому излучению уточнялись с помощью космических телескопов WMAP и «Планк». На рис. 4 показано, как видят микроволновый фон и его неоднородности все три упомянутые космические обсерватории.

Возникнуть и не пропасть

Мы уже выяснили, что пустое пространство, которое мы сейчас наблюдаем во Вселенной, не такое уж пустое: в нем постоянно что-то бурлит, возникают и исчезают виртуальные частицы. Но откуда взялось то ничто, из которого появляются эти частицы, откуда взялось само пространство? Оказывается, при совместном действии квантовой механики и гравитации могут появляться не только частицы в пространстве, но и само пространство.

Ранее мы выяснили, что спонтанно появиться из ничего может только Вселенная, у которой общая энергия равна нулю, а это закрытая Вселенная. А еще раньше — что наша Вселенная плоская. Возникает противоречие.

Представьте себе воздушный шарик: если надуть его очень сильно, его поверхность будет казаться плоской, как кажется плоской круглая Земля (особенно если наблюдать ее где-нибудь в тундре). Если Вселенная с первых мгновений своего существования будет очень быстро расширяться, с ней произойдет то же самое — она возникнет как закрытая, а через 14 миллиардов лет станет плоской. Это резкое расширение — инфляция — описывается инфляционной моделью, которая была предложена в 1981 году физиком Аланом Гутом. Вот она на графике:

Но как доказать, что инфляция действительно имела место?

Еще в 1916 году Эйнштейн пришел к выводу, что, перемещаясь в пространстве, мы создаем гравитационные волны, так называемую рябь пространства-времени. Каждый раз, когда я двигаю рукой, появляются гравитационные волны, распространяющиеся со скоростью света. Но рябь настолько незначительна, что мы ее не замечаем. В обсерваториях в Вашингтоне и Луизиане (лазерно-интерферометрических гравитационно-волновых обсерваториях LIGO. — Прим. T&P) есть специальные детекторы, позволяющие улавливать гравитационные волны. Впервые это удалось сделать в сентябре 2015 года, когда произошло слияние двух черных дыр. За это открытие в 2017 году ученые получили Нобелевскую премию по физике.

Но это значит, что такое событие, как инфляция, также должно было породить гравитационные волны, и, если мы их обнаружим, мы подтвердим и правильность инфляционной модели (их поиском занимаются ученые в рамках серии экспериментов BICEP2. — Прим. T&P). А это будет значить, что наша Вселенная действительно могла быть произведена из ничего.

Если мы действительно находимся во Вселенной, расширяющейся с ускорением, то объекты, которые мы сейчас видим, вскоре будут находиться от нас на огромном расстоянии.

Мы еще не доказали, что это так, но это очень вероятно. И мне нравится эта вероятность: каждый раз, когда можно избавиться от божественного вмешательства и объяснить все с точки зрения физики, мы делаем шаг вперед. Помимо нашей Вселенной, могут существовать или прямо сейчас создаваться и другие, где действуют другие законы. Мы, люди, крайне неважная часть Вселенной, мы шум, загрязнение на ее фоне. Если вам это не нравится, возможно, вас утешит высказывание Эйнштейна:

Вселенная была создана не для нас, она была просто создана. Вселенной на нас наплевать. Мы сами наполняем нашу жизнь значением и смыслом.

Масштабы Вселенной

Чтобы хотя бы немного приблизиться к ответу на вопрос, каковы размеры Вселенной, необходимо оценить масштабы отдельных ее частей. Для человека обогнуть земной шар задача сложная, но вполне выполнимая. А теперь представьте, что наша планета по сравнению с Сатурном, как монетка в сравнении с баскетбольным мячом. А по отношению к Солнцу Земля вообще выглядит как маленькое зернышко.

Вся Солнечная система также не обладает значительной протяженностью в масштабе Вселенной. Если рассматривать пределом системы границу гелиосферы, ее протяженность составляет около 120 астрономических единиц. При этом за одну а.е. принимают расстояние, равное ~ 150 млрд. км. А теперь представьте, что диаметр всей галактики Млечный путь, частью которой является Солнце с окружающими его планетами, равен 1 квинтиллиону километров. Это число в 18 нулями.  А само скопление разных небесных тел содержит, по разным подсчетам, от 2*1011 до 4*1011 звезд, большинство из которых превосходят по размерам наше небесное светило.

И ведь Млечный путь – не единственная галактика во всем космическом пространстве. На звездном небе Земли невооруженным глазом можно рассмотреть соседние звездные скопления: Андромеду, Большое и Малое Магеллановы облака. Расстояния до них измеряется в мегапарсеках — в миллионах световых лет. И каждая из них также простирается на немыслимые для человеческого разума расстояния.

Все скопления звезд группируются в крупномасштабные объединения – группы галактик. К примеру, Млечный путь и соседние формирования входят в Местную группу диаметром около 1 мегапарсека. Представьте, для того, чтобы лучу света пройти ее из одного конца в другой, понадобится 3,2 млн. лет.

Но и эта величина не является самой большой. Группы галактик, в свою очередь, объединены в сверхскопления или суперкластер. Эти крупномасштабные вселенские  структуры содержат сотни и тысячи галактических групп и миллионы звездных формирований. Так, в Суперкластере Девы, куда входит Млечный путь, расположено более 100 групп галактик. Протяженность этой структуры составляет более 200 млн. световых лет и эта лишь часть гигантского формирования Ланиакея.

Центр тяжести Ланиакеи – сверхскопление Великий аттрактор, притягивает к себе все остальные структуры этой части космического пространства. Его можно смело назвать центром Вселенной, с оговоркой, что это лишь сердцевина познанного нами космоса. Вся же Ланиакея имеет диаметр более 500 млн. световых лет. И, чтобы в окончательно осознали масштабы Вселенной, представьте, что это гигантское образование – всего лишь  та малая часть космоса, которую смог обозреть и представить человек.