Cosa c'è al di fuori dell'universo? Il dispositivo dell'universo. Segreti del cosmo

Cosa c'è al di fuori dell'universo? Questa domanda è troppo complicata per la comprensione umana. Ciò è dovuto al fatto che in primo luogo è necessario determinarne i confini, e questo è tutt'altro che semplice.

La risposta convenzionale prende in considerazione solo l'Universo osservabile. Secondo lui, le dimensioni sono determinate la velocità della luce perché è possibile vedere solo la luce che emette o riflette oggetti nello spazio. È impossibile guardare oltre la luce più lontana che percorre tutta la vita dell'universo.

Lo spazio continua a crescere, ma ovviamente ancora. La sua dimensione è a volte indicata come il volume o la sfera di Hubble. Una persona nell'universo probabilmente non sarà mai in grado di scoprire cosa c'è oltre i suoi confini. Quindi per tutte le ricerche, questo è l'unico spazio con cui dovrai interagire. Almeno nel prossimo futuro.

grandezza

Tutti sanno che l'universo è grande. Quanti milioni di anni luce si estende?

Gli astronomi stanno studiando attentamente la radiazione cosmica di uno sfondo a microonde: il bagliore del Big Bang. Stanno cercando una connessione tra ciò che sta accadendo da un lato del cielo e ciò che è sull'altro. E mentre non ci sono prove che ci sia qualcosa in comune. Ciò significa che per 13,8 miliardi di anni l'Universo non si ripete in nessuna direzione. È necessario tanto tempo perché la luce raggiunga almeno il bordo visibile di questo spazio.

Siamo ancora preoccupati per la questione di ciò che è oltre il limite dell'Universo, che può essere osservato. Gli astronomi ammettono che lo spazio è infinito. La "sostanza" in essa (energia, galassie, ecc.) È distribuita esattamente nello stesso modo che nell'Universo osservabile. Se questo è vero, allora appaiono diverse anomalie di ciò che è sul bordo.

Al di fuori del volume di Hubble si trova non solo più di diversi pianeti. Lì puoi trovare tutto ciò che può esistere. Se vai abbastanza lontano, puoi anche trovare un altro sistema solare con la Terra che è identico sotto tutti gli aspetti, tranne per il fatto che avevi il porridge per colazione invece delle uova strapazzate. O non c'era affatto la colazione. Oppure, diciamo, ti sei alzato presto e hai rapinato una banca.

Infatti, i cosmologi credono che se andate abbastanza lontano, potete trovare un'altra sfera di Hubble, che è completamente identica alla nostra. La maggior parte degli scienziati crede che l'universo conosciuto per noi abbia confini. Quello che va oltre i loro limiti rimane il più grande mistero.

Principio cosmologico

Questo concetto significa che indipendentemente dalla posizione e dalla direzione dell'osservatore, tutti vedono la stessa immagine dell'Universo. Naturalmente, questo non si applica alla ricerca su scala minore. Tale omogeneità dello spazio è causata dall'uguaglianza di tutti i suoi punti. Rileva questo fenomeno è possibile solo nella scala di ammassi di galassie.

Qualcosa di simile a questo concetto è stato inizialmente proposto da Sir Isaac Newton nel 1687. E più tardi, nel 20 ° secolo, lo stesso è stato confermato dalle osservazioni di altri scienziati. Logicamente, se tutto è originato da un punto del Big Bang e poi espanso verso l'Universo, rimarrà abbastanza omogeneo.

La distanza alla quale il principio cosmologico può essere osservato per trovare questa apparente distribuzione uniforme della materia impiega circa 300 milioni di anni luce dalla Terra.

Tuttavia, tutto è cambiato nel 1973. Poi è stata scoperta un'anomalia che viola il principio cosmologico.

Grande attrattore

Un'enorme concentrazione di massa fu scoperta a una distanza di 250 milioni di anni luce, vicino alle costellazioni di Hydra e Centauri. Il suo peso è così grande che potrebbe essere paragonato a decine di migliaia di masse della Via Lattea. Questa anomalia è considerata un supercluster galattico.

Questo oggetto è chiamato il grande attrattore. La sua forza gravitazionale è così forte che colpisce altre galassie e i loro ammassi per diverse centinaia di anni luce. Per molto tempo è rimasto uno dei più grandi segreti del cosmo.

Nel 1990, è stato scoperto che il movimento di enormi gruppi di galassie, chiamato Grande Attrattore, tende ad un'altra area dello spazio - oltre il confine dell'Universo. Finora, questo processo può essere osservato, sebbene l'anomalia stessa sia nella "zona di fuga".

Energia oscura

Secondo la legge di Hubble, tutte le galassie devono muoversi uniformemente l'una dall'altra, mantenendo il principio cosmologico. Tuttavia, nel 2008 è apparsa una nuova scoperta.

Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ha scoperto un ampio gruppo di cluster che si muoveva in una direzione ad una velocità fino a 600 miglia al secondo. Tutti hanno aperto la strada a una piccola area del cielo tra le costellazioni di Centauro e Vele.

Non c'è una ragione ovvia per questo, e poiché era un fenomeno inspiegabile, veniva chiamato "energia oscura". È causato da qualcosa al di fuori dei limiti dell'universo osservabile. Attualmente, ci sono solo ipotesi sulla sua natura.

Se gruppi di galassie sono attratti da un buco nero colossale, allora il loro movimento dovrebbe accelerare. L'energia oscura indica la velocità costante dei corpi cosmici in miliardi di anni luce.

Una delle possibili ragioni per questo processo sono strutture massicce che si trovano all'esterno dell'universo. Hanno un enorme effetto gravitazionale. All'interno dell'universo osservabile, non ci sono strutture giganti con sufficiente gravità gravitazionale per innescare questo fenomeno. Ma questo non significa che non potrebbero esistere al di fuori dell'area osservata.

Ciò significherebbe che il dispositivo dell'universo non è omogeneo. Per quanto riguarda le strutture stesse, possono essere letteralmente tutte, dagli aggregati della materia all'energia su scale difficilmente immaginabili. È anche possibile che queste siano guide. forze gravitazionali da altri universi.

Bolle infinite

Parlare di qualcosa al di fuori della sfera di Hubble non è del tutto vero, dal momento che ha ancora un identico dispositivo Metagalaxy. "Sconosciuto" ha le stesse leggi fisiche dell'Universo e delle costanti. C'è una versione che il Big Bang ha causato la comparsa di bolle nella struttura dello spazio.

Subito dopo, prima dell'inizio dell'inflazione dell'Universo, emerse una specie di "schiuma spaziale", che esiste come un ammasso di "bolle". Uno degli oggetti di questa sostanza improvvisamente si espanse, diventando alla fine l'Universo conosciuto oggi.

Ma cosa è venuto fuori dalle altre bolle? Alexander Kashlinsky è il capo della squadra della NASA, un'organizzazione che ha scoperto "energia oscura", ha detto: "Se ti sposti abbastanza lontano, puoi vedere una struttura che si trova fuori dalla bolla, al di fuori dell'universo. Queste strutture dovrebbero causare movimento. "

Pertanto, "l'energia oscura" è percepita come la prima prova dell'esistenza di un altro universo, o addirittura del "multiverso".

Ogni bolla è un'area che ha cessato di estendersi con il resto dello spazio. Ha formato il suo universo con le sue leggi speciali.

In questo scenario, lo spazio è infinito e ogni bolla non ha confini. Anche se riesci a superare il confine di uno di essi, lo spazio tra loro è ancora in espansione. Nel corso del tempo, sarà impossibile arrivare alla prossima bolla. Un tale fenomeno è ancora uno dei più grandi misteri del cosmo.

Buco nero

La teoria proposta dal fisico Lee Smolin suggerisce che ognuno di questi oggetti spaziali nel dispositivo Metagalaxy causa la formazione di uno nuovo. Basta solo immaginare quanti buchi neri nell'universo. All'interno di ciascuno, ci sono leggi fisiche che sono diverse da quelle del predecessore. Tale ipotesi è stata descritta per la prima volta nel 1992 nel libro La vita del cosmo.

Stelle di tutto il mondo che cadono in buchi neri si restringono a densità incredibilmente estreme. In tali condizioni, questo spazio esplode e si espande nel suo nuovo universo, diverso dall'originale. Il punto in cui il tempo si ferma all'interno di un buco nero è l'inizio del Big Bang di una nuova Metagalaxy.

Le condizioni estreme all'interno del buco nero distrutto portano a piccoli cambiamenti casuali nelle forze fisiche di base e nei parametri nell'universo figlia. Ognuno di loro ha caratteristiche e indicatori diversi dal genitore.

L'esistenza delle stelle è un prerequisito per la formazione della vita. Ciò è dovuto al fatto che carbonio e altre molecole complesse che forniscono vita, sono create in loro. Pertanto, per la formazione degli esseri e dell'universo servono le stesse condizioni.

La critica della selezione naturale cosmica come ipotesi scientifica è l'assenza di prove dirette in questa fase. Ma va tenuto presente che in termini di convinzione, non è peggio delle alternative scientifiche proposte. Non ci sono prove di ciò che è al di fuori dell'universo, che si tratti di un Multiverso, di una teoria delle stringhe o di uno spazio ciclico.

Molti universi paralleli

Questa idea sembra essere qualcosa che ha poca rilevanza per la fisica teorica moderna. Ma l'idea dell'esistenza del Multiverso è stata a lungo considerata un'opportunità scientifica, sebbene sollevi discussioni attive e dibattiti distruttivi tra i fisici. Questa opzione distrugge completamente l'idea di quanti universi ci sono nello spazio.

È importante tenere presente che Multiverse non è una teoria, ma piuttosto una conseguenza della moderna comprensione della fisica teorica. Questa differenza è cruciale. Nessuno si arrese e disse: "Lascia che sia il Multiverso!" Questa idea è stata derivata da insegnamenti correnti come la meccanica quantistica e la teoria delle stringhe.

Multiverso e fisica quantistica

Molte persone conoscono l'esperimento mentale "Gatto di Schrödinger". La sua essenza sta nel fatto che Erwin Schrödinger, un fisico teorico austriaco, ha sottolineato l'imperfezione della meccanica quantistica.

Lo scienziato propone di inviare un animale che è stato posto in una scatola chiusa. Se lo apri, puoi scoprire uno dei due stati del gatto. Ma mentre la scatola è chiusa, l'animale è vivo o morto. Ciò dimostra che non esiste alcuna condizione che combini vita e morte.

Tutto ciò sembra impossibile semplicemente perché la percezione umana non può rendersene conto.

Ma questo è abbastanza realistico in accordo con le strane regole della meccanica quantistica. Lo spazio di tutte le possibilità in esso è enorme. Matematicamente, uno stato di meccanica quantistica è la somma (o sovrapposizione) di tutti gli stati possibili. Nel caso dello Schrödinger Kota, l'esperimento è una sovrapposizione di posizioni "morte" e "viventi".

Ma come interpretarlo in modo che abbia qualche significato pratico? Un modo popolare è pensare a tutte queste possibilità in modo tale che l'unico stato "oggettivamente vero" del gatto sia - osservabile. Tuttavia, si può anche essere d'accordo sul fatto che queste possibilità sono vere e che tutte esistono in diversi universi.

Teoria delle stringhe

Questa è l'opportunità più promettente per combinare la meccanica e la gravità quantistica. Questo è difficile perché la forza della forza è altrettanto indescrivibile su piccola scala come gli atomi e le particelle subatomiche all'interno della struttura della meccanica quantistica.

Ma la teoria delle stringhe, che dice che tutte le particelle fondamentali sono costituite da elementi monomerici, descrive tutte le forze conosciute della natura in una sola volta. Questi includono gravità, elettromagnetismo e forze nucleari.

Tuttavia, la teoria delle stringhe matematiche richiede almeno dieci misurazioni fisiche. Possiamo osservare solo quattro dimensioni: altezza, larghezza, profondità e tempo. Pertanto, le dimensioni aggiuntive sono nascoste da noi.

Per poter utilizzare la teoria per spiegare i fenomeni fisici, questi studi aggiuntivi sono "compattati" e troppo piccoli su piccola scala.

Il problema o la caratteristica della teoria delle stringhe è che ci sono molti modi per produrre la compattazione. Ognuno di loro porta alla creazione di un universo con leggi fisiche diverse, come diverse masse di elettroni e le costanti di gravità. Tuttavia, esistono anche serie obiezioni alla metodologia di compattazione. Pertanto, il problema non è completamente risolto.

Ma sorge spontanea la domanda: in quale di queste possibilità viviamo? La teoria delle stringhe non fornisce un meccanismo per determinarlo. Lo rende inutile, perché non è possibile testarlo a fondo. Ma esplorare il limite dell'universo ha trasformato questo errore in una caratteristica.

Conseguenze del Big Bang

Durante la prima sistemazione dell'universo, ci fu un periodo di espansione accelerata, chiamata inflazione. Inizialmente, ha spiegato perché la sfera di Hubble ha una temperatura quasi uniforme. Tuttavia, l'inflazione prevedeva anche uno spettro di fluttuazioni di temperatura attorno a questo equilibrio, che è stato successivamente confermato da diversi veicoli spaziali.

Sebbene i dettagli esatti della teoria siano ancora fortemente dibattuti, l'inflazione è ampiamente accettata dai fisici. Tuttavia, la conseguenza di questa teoria è che ci devono essere altri oggetti nell'Universo che stanno ancora accelerando. A causa delle fluttuazioni quantistiche dello spazio-tempo, alcune delle sue parti non raggiungono mai lo stato finale. Ciò significa che lo spazio si espanderà per sempre.

Questo meccanismo genera un numero infinito di universi. Combinare questo script con teoria delle stringhe, c'è una probabilità che ognuna di esse abbia una diversa compattazione di ulteriori dimensioni e, quindi, abbia leggi fisiche diverse dell'Universo.

Secondo l'insegnamento del Multiverso, previsto dalla teoria delle stringhe e dall'inflazione, tutti gli universi vivono nello stesso spazio fisico e possono intersecarsi. Devono inevitabilmente scontrarsi, lasciando tracce nel cielo cosmico. Il loro personaggio ha un ampio spettro - da punti freddi o caldi su uno sfondo di microonde cosmico a vuoti anomali nella distribuzione di galassie.

Poiché la collisione con altri universi deve avvenire in una certa direzione, è previsto che qualsiasi intervento possa violare l'omogeneità.

Alcuni scienziati li stanno cercando attraverso le anomalie dello sfondo cosmico delle microonde, il bagliore del Big Bang. Altri sono in onde gravitazionali, che si increspano nello spazio-tempo mentre attraversano oggetti massicci. Queste onde possono provare direttamente l'esistenza dell'inflazione, che alla fine rafforza il supporto per la teoria del Multiverso.