Путешествие по вселенной статья

Путешествие по Вселенной

Как уютно живется нам на маленькой красивой планете Земля! Это наш космический дом со всеми удобствами, помещенный Создателем на «улицу» Солнечная система. И хотя «улица» далеко не в центре огромного галактического «мегаполиса» Млечный Путь, мы не в обиде. Но часто ли мы задумываемся над тем, в каких вселенских «регионе» и «стране» обитаем? Кто наши добрые соседи? И каковы масштабы этой общей «карты»?

«Где эта улица, где этот дом…»

Не так давно люди были убеждены, что Земля – центр мироздания, а светящиеся искорки на ночном небе – эстетическая причуда Бога. Не без проблем пришлось самонадеянному человечеству испить горькую чашу разочарования: наша планета лишь одна из системы заурядной звездочки по имени Солнце.

Наш дом Земля – по счастью не «лачуга», мы вполне попадаем в «бизнес-класс» -пятое место по размеру в системе, но есть «особняки» и побольше. Самый крупный -Юпитер. Его диаметр – около 143 000 километров, это почти 12 диаметров Земли. Но завидовать не приходится – велик, но непригоден для жизни. Юпитер – газовый гигант без твердой почвы. Зачем он нам?! Да и климат – не приведи Бог: одни ветра, непрерывно дующие со скоростью под 600 километров в час.
Но и Юпитеру не сравниться с Солнцем. Великое Солнце, дарующее нам тепло, свет и саму жизнь, обожествлялось на протяжении тысячелетий. Пока дотошная наука не заявила: это обычная звезда. И что же: пришло время развенчать «авторитет» родного светила? Конечно же, нет! Для нас, людей, оно по-прежнему остается огромным. Возьмите горошины и, если хватит терпения, уложите их в ряд 109 раз – ровно столько диаметров Земли поместится на диаметре нашей звезды.
Увы, но по размерам космоса Солнце действительно не велико и не уникально. В нашей галактике Млечный Путь около 200 (а некоторые ученые полагают, что и больше) миллиардов звезд. Если поделить их на все население Земли, каждому жителю достанется по 28 звезд в личное пользование и еще останется про запас… Какая уж тут уникальность!

Звезды – одна другой больше

Диаметр Солнца – 1 392 000 километров. Утешив себя, что существуют и меньшие экземпляры, нежели наше светило, – звезды-карлики, перейдем к рекордсменам. Красавец Сириус – двойная звезда – по диаметру в 1,7 раза больше Солнца, Арктур – в 15, Альдебаран – в 43, Денеб – приблизительно в 145 раз. А красный гигант Бетельгейзе составляет примерно 700 (по некоторым данным и 1000) диаметров Солнца (надеюсь, вы запаслись горошинами?!).

По сравнению со звездами-гигантами наше Солнце настоящий карлик.

Далее пошли диаметры, измеряемые в миллиардах (!) километров: диаметр Антареса – 1 330 000 000 километров, это в 955 раз больше нашей скромной звезды. Диаметр гипергиганта VY Цефея А – более 2 600 000 000 километров. Есть ли пределы? Бог знает, но на сегодняшний день самой большой по размеру звездой признана VY Canis Majoris в созвездии Большого Пса, ее диаметр – почти 3 миллиарда километров. Это составляет 2100 диаметров Солнца. Если бы она была в центре нашей системы, ее радиус перекрыл бы орбиту Сатурна. Несложно подсчитать, что в этой громадине поместится около 235 тысяч диаметров Земли. Как это представить? Если бы Земля имела диаметр в 1 сантиметр, то пропорционально уменьшенный диаметр Canis Majoris протянулся бы на 2,3 километра.

Где границы Солнечной системы?

Наша Солнечная система представляется нам поистине огромной. Исследовательским зондам требуются десятилетия, чтобы достичь ее крайних планет. Но орбита последней планеты Нептун – это далеко не конец. Плоскость планетной эклиптики продолжает пояс Койпера -предположительно «строительный» мусор, оставшийся после образования Солнечной системы. Именно оттуда нас периодически навещают кометы. И эта «свалка» многократно превышает диаметр планетарной области.

Но и это еще не все! Далее начинается грандиозная сфера, окутывающая нас подобно гигантскому шару, – облако Оорта. Размеры облака, пока еще загадочного для астрономов объекта, точно неизвестны, считается, что оно тянется на расстояние от одного до четырех световых лет. Если верна последняя цифра, облако почти доходит до нашей ближайшей звезды Проксима Центавра. Таким образом, орбиты планет – лишь маленькая сердцевина, сопоставимая с яблочным зернышком в мякоти гигантского облака-«плода», а его внешние края и есть гравитационная граница Солнечной системы.

Шампанское для динозавров

Каковы же тогда масштабы нашей Галактики?! Свету, летящему, как известно, со скоростью 300 000 километров в секунду, понадобится 100 000 лет, чтобы пройти весь Млечный Путь – спиралевидную «густонаселенную» галактику. В километрах это получается невообразимое число из 18 цифр! Горошины тут нам уже не помогут… И все же попробуем что-нибудь придумать. Если уменьшить диаметр Земли до 1 миллиметра, Солнце разместится от нее на расстоянии 12 метров (в реальности это 150 000 000 километров). При нашем же микромасштабировании Млечный Путь займет… 74000 000 километров! Это расстояние от Земли до Марса.
А если нашу Галактику «ужать» до размеров Земли, орбита родной планеты будет всего лишь 4 миллиметра, а чтобы разглядеть на подобной «карте» Землю, понадобится мощный микроскоп.

Млечный Путь – плоская галактика, подобная диску, толщина которого относительно невелика – лишь несколько световых лет. Наша звезда двигается в плоскости Млечного Пути. Так вот, чтобы еще раз попытаться постичь масштабы звездной мистерии, припомним: Солнце, летящее в пространстве со скоростью 800 000 километров в час (!), совершает свой полный оборот вокруг галактического цента примерно за 250 миллионов лет -это называется галактическим годом. Если бы мы сейчас решили отметить подобный Новый год, то в прошлый раз «откупоривать шампанское» довелось еще самым первым на планете динозаврам.

Звездный причал

Но не только звезды «живут» в нашем огромном «мегаполисе». Центром его и других галактик, судя по последним данным науки, является массивная черная дыра – гравитационный причал звезд. Этот странный объект не потрясает линейными размерами, зато его масса в 3-4 миллиона раз больше солнечной.

Большинство известных черных дыр во Вселенной превышают массу Солнца всего в 5-100 раз. Но имеются и сверхмассивные объекты с массой в миллионы и миллиарды солнечной. Наибольшей пока признана черная дыра, расположенная в самом ярком квазаре Н5 1946+7658. Она в 10 миллиардов раз массивнее Солнца. Такие вот солидные «соседи» попадаются на просторах космоса…

«Дорогой длинною да ночкой лунною…»

Именно ночкой лунною предлагаю вам, дорогие читатели, взглянуть на небо. Вся россыпь звезд, видимых на ночном небе невооруженным глазом, принадлежит Млечному Пути. Мы смотрим на него изнутри, и поэтому из-за специфики галактического «адреса» Солнца (к слову, мы находимся на расстоянии 28 световых лет от центра) наблюдению доступны всего лишь около 2 миллиардов звезд.
Но в современные телескопы астрономы способны наблюдать великое множество других галактик. Галактики -основные кирпичики Вселенной, гравитационно связанные системы, состоящие из звезд, черных дыр, пыли, газа и таинственной темной материи. Ученые полагают, что в известной нам части Вселенной существует не менее 100 миллиардов этих образований. Наш Млечный Путь -средний по размерам.

Ближайшими к нам являются галактики Большое и Малое Магеллановы Облака – это галактики-спутники Млечного Пути, их протяженность 30 тысяч и 10 тысяч световых лет. А вот аналогичная нам спиральная галактика Андромеда (расстояние до нее, кстати, около 3 миллионов световых лет) по размерам нас обскакала уже в два раза. Ее длина – 200 тысяч световых лет.
Но в космосе встречаются и куда более впечатляющие экземпляры. Галактика IS 1100 протянулась на 6 миллионов световых лет – она в 60 раз длиннее Млечного Пути. Астрономы считают, что самые большие галактики достигают длины 20 миллионов световых лет! Подобные монстры образуются за счет поглощения соседних галактик и находятся в неких центрах единой пространственной паутины, составляющей нашу Вселенную.

Под знаком Девы

Несмотря на фантастические масштабы космоса, похоже, все сущее в нем подчинено строжайшим законам взаимодействия – некой великой иерархии, к постижению которой мы только приближаемся. Галактики связаны «родственными» отношениями и образуют своего рода отдельные «семьи» с общими для всех «домочадцев» центрами, вокруг которых и вращается целое «семейство». По-научному такие образования называются скоплениями и группами. Мы входим в Местную группу, куда, помимо нас, поместилось еще более 50 галактик. И постоянно обнаруживаются новые.
Местная группа, в свою очередь, включается в некий «социум» – сверхскопление, или кластер, являясь его спутником где-то на окраине. Наше называется Сверхскоплением Девы – по имени главенствующего скопления Девы в его центре. Протяженность подобного образования – только представьте! – 200 миллионов световых лет!
Но опять же, мы и тут не рекордсмены. Самым крупным кластером пока признано Сверхскопление Шепли, достигающее в длину 400 миллионов световых лет. А часть астрономов полагает, что оно еще больше… С Млечным путем Шепли разделяет расстояние 650 миллионов световых лет.

Космический разум?

А есть ли в космической книге рекордов нечто еще большее? Пожалуй, да. Это сама структура Вселенной – великий невидимый каркас, основа нашего мироздания. Темная материя. Пока мы о ней практически ничего не знаем, кроме того, что эта таинственная субстанция силами гравитации выстраивает звездные системы в некую гигантскую трехмерную паутину с центрами-кластерами, словно бы связанными друг с другом вытянутыми щупальцами, и огромными пустотами между ними. Темная материя, состоящая из неведомых ученым элементов, формирует Вселенную, и на нее приходится 90% общей массы космоса! А быть может, и более…
Ученые обратили внимание, что трехмерная компьютерная модель загадочной звездной паутины по внешнему виду необыкновенно схожа с нейронной сетью нервных клеток в мозгу человека. Что это, случайное совпадение? Или сама наша удивительная Вселенная является неким гигантским мыслящим органом? Кто знает…

Источник

Как можно путешествовать во Вселенной?
Очевидное — невероятное

Посетить иные миры и звездные системы — что может быть увлекательнее! Вот только лететь с субсветовой скоростью совсем неинтересно: или не доживешь, или просидишь ледяной «консервой» тысячи лет. А хочется, конечно, чтобы ррраз! — и в другой галактике.

Принято считать, что теория относительности категорически запрещает сверхсветовое движение. Это, однако, не совсем так. Строго запрещен лишь «сверхсветовой обгон», то есть два материальных объекта, находящихся рядом друг с другом, не могут иметь разность скоростей больше скорости света. Но на больших расстояниях и с учетом эффектов искривления пространства-времени относительные скорости движения могут быть сверхсветовыми. Вот только создавать сильные управляемые искривления пространства мы не умеем и вряд ли научимся в скором будущем.

Есть и еще одна проблема. Согласно теории относительности, сверхсветовое путешествие по маршруту туда и обратно эквивалентно отправке в прошлое. А такие перемещения во времени чреваты парадоксами. Самый известный из них — парадокс убитого дедушки: путешественник отправляется в прошлое, где уничтожает своего предка, и в результате сам не появляется на свет. Но кто же тогда убил дедушку? Одни ученые, например астрофизик Стивен Хокинг, считают, что такие парадоксы означают принципиальную невозможность путешествий во времени, а следовательно, и сверхсветовых полетов. Другие, например физик Дэвид Дойч, полагают, что парадоксов можно избежать, отказавшись от представления о линейном течении времени.

Как бы то ни было, сверхсветовые полеты вовсю используются в научной фантастике, а некоторые ученые даже пытаются подвести под фантастические технологии научную базу. Рассмотрим четыре способа, которые хоть в какой-то степени могут быть обоснованы теоретически.

Варп-двигатель

Используется: в сериале «Звездный путь». Попытка научного обоснования Мигель Алькубьерре в 1994 году описал модель искривления пространства, создаваемого варп-двигателем, — «пузырь Алькубьерре».

С помощью специальной технологии корабль помещается внутрь сферы, вокруг которой пространство особым образом искривляется. С одной стороны от корабля пространство сжимается, а с другой — растягивается. Двигаясь с досветовой скоростью в сжатом пространстве, корабль перемещается со сверхсветовой скоростью в обычном.

Проблема в том, что, согласно уравнениям общей теории относительности, для растяжения пространства требуется особая материя, обладающая отрицательной массой. В обычном мире с обычной физикой такая материя не встречается.

Однако ее существование постулируется в теории космологической инфляции. Правда, там материя с отрицательной массой вызывает сверхбыстрое инфляционное расширение пространства, предшествующее Большому взрыву. Неясно, можно ли работать с отрицательной массой без таких катастрофических последствий.

Кротовая нора

Используется: в сериале «Звездные врата». Попытка научного обоснования Кип Торн и Майк Моррис в 1988 году показали возможность существования кротовых нор, проходимых для макроскопических объектов.

Неким образом топология пространства изменяется так, что между двумя далекими друг от друга точками пространства образуется короткий обходной путь, который называют кротовой норой, червоточиной или космическими вратами. Создание такого прохода подобно прокалыванию сложенного вдвое листа бумаги.

Проблема в том, что, помимо отрицательной массы, для создания кротовой норы и генерирования огромной энергии для ее поддержания, входы в нору, по-видимому, придется делать рядом друг с другом, а потом растаскивать по Вселенной с обычной досветовой скоростью. И только тогда «врата» обеспечат сверхбыстрые путешествия.

Гиперпространство

Используется: в сериале «Вавилон-5». Попытка научного обоснования В теории струн наш мир может рассматриваться как брана, вложенная в некое пространство, имеющее более четырех измерений.

Возможно, помимо знакомого нам трехмерного пространства, есть иное пространство (параллельная вселенная), где действуют законы физики, отличные от наших. При определенной структуре такого гиперпространства можно перейти в него из одной точки Вселенной и после непродолжительного путешествия выйти в другой, сколь угодно отдаленной точке нашего пространства.

Машина времени

Используется: в фильме «Полет навигатора». Попытка научного обоснования в 2011 году Дэвид Дойч в книге «Начало бесконечности» показал, как в Мультиверсе — множественной вселенной, реализующей все возможные истории, — избежать парадоксов путешествий во времени.

Если создать машину времени, способную отправить путешественника в прошлое, то, совместив ее с обычным «досветовым» звездолетом, можно перемещаться быстрее света: сначала отправиться в прошлое, а потом медленно лететь к цели, достигнув ее как раз ко времени начала вояжа.

Проблема в том, что без грубого нарушения известных законов физики нельзя отправиться в прошлое, предшествующее моменту создания машины времени. Причем избежать связанных с таким путешествием парадоксов можно, лишь допустив, что в прошлом путешественник попадает в другую ветвь Мультиверса. И тогда будущее, которое потом для него наступит, гарантированно не будет тем, что он покинул.

Проблема в том, что, даже если подобное гиперпространство и существует (что совершенно не гарантированно), непонятно, каким образом космический корабль сможет находиться в пространстве параллельной вселенной — с другими законами физики.

Дочитали статью до конца? Пожалуйста, примите участие в обсуждении, выскажите свою точку зрения, либо просто проставьте оценку статье.

Вы также можете: