اندازه کیهان. ابعاد و مرزهای جهان جهان مرئی و ابعاد آن

سایت پورتال یک منبع اطلاعاتی است که در آن می توانید اطلاعات مفید و جالبی در رابطه با کیهان بدست آورید. اول از همه، ما در مورد جهان خود و دیگر جهان ها صحبت خواهیم کرد اجرام آسمانی، سیاهچاله ها و پدیده هایی در اعماق فضای بیرونی.

به مجموع هر چیزی که وجود دارد، ماده، ذرات منفرد و فضای بین این ذرات، کیهان گفته می شود. به گفته دانشمندان و ستاره شناسان، سن جهان تقریباً 14 میلیارد سال است. اندازه قسمت مرئی کیهان حدود 14 میلیارد سال نوری است. و برخی استدلال می کنند که جهان بیش از 90 میلیارد سال نوری امتداد دارد. برای راحتی بیشتر، در محاسبه چنین فاصله هایی، مرسوم است که از مقدار پارسک استفاده شود. یک پارسک برابر با 3.2616 سال نوری است، یعنی پارسک فاصله ای است که شعاع متوسط مدار زمین با زاویه یک ثانیه قوسی در آن مشاهده می شود.

با استفاده از این شاخص ها، می توانید فاصله کیهانی را از یک جسم به جسم دیگر محاسبه کنید. برای مثال فاصله سیاره ما تا ماه 300000 کیلومتر یا 1 ثانیه نوری است. در نتیجه، این فاصله تا خورشید به 8.31 دقیقه نوری افزایش می یابد.

در طول تاریخ آن، مردم سعی کرده اند اسرار مرتبط با کیهان و کیهان را حل کنند. در مقالات سایت پورتال می توانید نه تنها در مورد جهان، بلکه در مورد مدرن نیز بیاموزید رویکردهای علمیبه مطالعه آن همه مطالب بر اساس پیشرفته ترین تئوری ها و حقایق است.

لازم به ذکر است که جهان شامل عدد بزرگ برای مردم شناخته شده استاشیاء مختلف شناخته شده ترین آنها سیارات، ستاره ها، ماهواره ها، سیاهچاله ها، سیارک ها و دنباله دارها هستند. درباره سیارات این لحظهبیشتر از همه قابل درک است، زیرا ما بر روی یکی از آنها زندگی می کنیم. برخی از سیارات قمرهای خود را دارند. بنابراین، زمین ماهواره خود را دارد - ماه. علاوه بر سیاره ما، 8 مورد دیگر نیز به دور خورشید می چرخند.

ستاره های زیادی در کیهان وجود دارد، اما هر یک از آنها شبیه به یکدیگر نیستند. آنها دما، اندازه و روشنایی متفاوتی دارند. از آنجایی که همه ستارگان متفاوت هستند، آنها به صورت زیر طبقه بندی می شوند:

کوتوله های سفید؛

غول ها؛

ابرغول ها;

ستاره های نوترونی؛

کوازارها;

تپ اختر.

متراکم ترین ماده ای که ما می شناسیم سرب است. در برخی از سیارات، چگالی ماده خود می تواند هزاران بار بیشتر از چگالی سرب باشد، که سوالات بسیاری را برای دانشمندان ایجاد می کند.

تمام سیارات به دور خورشید می چرخند، اما آن نیز ثابت نمی ماند. ستارگان می توانند در خوشه هایی جمع شوند که به نوبه خود حول مرکزی می چرخند که هنوز برای ما ناشناخته است. به این خوشه ها کهکشان می گویند. کهکشان ما راه شیری نام دارد. تمام مطالعات انجام شده تاکنون نشان می دهد که بیشتر موادی که کهکشان ها ایجاد می کنند هنوز برای انسان نامرئی هستند. به همین دلیل آن را ماده تاریک نامیدند.

مراکز کهکشان ها جالب ترین در نظر گرفته می شوند. برخی از ستاره شناسان معتقدند که یک سیاهچاله مرکز احتمالی کهکشان است. این یک پدیده منحصر به فرد است که در نتیجه تکامل یک ستاره شکل گرفته است. اما در حال حاضر، اینها فقط تئوری هستند. هنوز امکان انجام آزمایش یا مطالعه چنین پدیده هایی وجود ندارد.

علاوه بر کهکشان‌ها، کیهان دارای سحابی‌ها (ابرهای بین‌ستاره‌ای متشکل از گاز، غبار و پلاسما)، تشعشعات باقی‌مانده‌ای است که در کل فضای کیهان نفوذ می‌کند، و بسیاری دیگر از اجرام ناشناخته و ناشناخته دیگر.

گردش اتر جهان

تقارن و تعادل پدیده های مادی اصل اصلی سازماندهی و تعامل ساختاری در طبیعت است. علاوه بر این، در همه اشکال: پلاسما و ماده ستاره ای، جهان و اترهای آزاد شده. تمام جوهر چنین پدیده هایی در تعاملات و دگرگونی های آنها است که بیشتر آنها توسط اتر نامرئی نشان داده می شود. به آن تشعشعات یادگاری نیز می گویند. این یک تابش پس زمینه کیهانی مایکروویو با دمای 2.7 K است. این عقیده وجود دارد که این اتر نوسانی است که اساس اساسی برای همه چیزهایی است که جهان را پر می کند. ناهمسانگردی توزیع اتر با جهت ها و شدت حرکت آن در نواحی مختلف فضای نامرئی و مرئی مرتبط است. کل دشواری مطالعه و تحقیق کاملاً با دشواری های مطالعه فرآیندهای آشفته در گازها، پلاسماها و مایعات ماده قابل مقایسه است.

چرا بسیاری از دانشمندان معتقدند که جهان چند بعدی است؟

پس از انجام آزمایش‌هایی در آزمایشگاه‌ها و خود کیهان، داده‌هایی به‌دست آمد که از آن‌ها می‌توان فرض کرد که ما در جهانی زندگی می‌کنیم که در آن مکان هر جسمی را می‌توان با زمان و سه مختصات فضایی مشخص کرد. به همین دلیل، این فرض مطرح می شود که جهان چهار بعدی است. با این حال، برخی از دانشمندان، نظریه ذرات بنیادی را توسعه دادند و گرانش کوانتومیممکن است به این نتیجه برسد که وجود تعداد زیادی از ابعاد به سادگی ضروری است. برخی از مدل های کیهان چنین عددی مانند 11 بعد را مستثنی نمی کنند.

باید در نظر گرفت که وجود یک جهان چند بعدی با پدیده های پر انرژی - سیاهچاله ها، انفجار بزرگ، انفجارها امکان پذیر است. حداقل، این یکی از ایده های کیهان شناسان برجسته است.

مدل جهان در حال انبساط بر اساس نظریه نسبیت عام است. پیشنهاد شد که ساختار انتقال به قرمز به اندازه کافی توضیح داده شود. این گسترش همزمان با انفجار بزرگ آغاز شد. وضعیت آن با سطح یک توپ لاستیکی متورم نشان داده شده است که روی آن نقاط اعمال شده است - اجرام خارج از کهکشانی. هنگامی که چنین بادکنکی باد می شود، بدون توجه به موقعیت، تمام نقاط آن از یکدیگر دور می شوند. طبق این نظریه، جهان می تواند به طور نامحدود منبسط شود یا منقبض شود.

عدم تقارن باریونی کیهان

افزایش قابل توجه تعداد ذرات بنیادی مشاهده شده در جهان نسبت به تعداد کل پادذرات، عدم تقارن باریون نامیده می شود. باریون ها شامل نوترون ها، پروتون ها و برخی دیگر از ذرات بنیادی کوتاه مدت هستند. این عدم تناسب در عصر نابودی یعنی سه ثانیه پس از انفجار بزرگ اتفاق افتاد. تا این لحظه تعداد باریون ها و آنتی باریون ها با یکدیگر مطابقت داشتند. در طی نابودی انبوه پادذرات و ذرات بنیادی، بیشتر آنها جفت شدند و ناپدید شدند و در نتیجه تشعشعات الکترومغناطیسی ایجاد کردند.

عصر کیهان در وب سایت پورتال

دانشمندان مدرن بر این باورند که جهان ما حدود 16 میلیارد سال سن دارد. طبق برآوردها، حداقل سن می تواند 12-15 میلیارد سال باشد. حداقل توسط قدیمی ترین ستاره های کهکشان ما دفع می شود. سن واقعی آن را تنها با کمک قانون هابل می توان تعیین کرد، اما واقعی به معنای دقیق نیست.

افق دید

کره ای با شعاع برابر با مسافتی که نور در تمام طول جهان طی می کند، افق دید آن نامیده می شود. وجود افق با انبساط و انقباض جهان نسبت مستقیم دارد. مطابق با مدل کیهانیفریدمن، کیهان حدود 15 تا 20 میلیارد سال پیش از فاصله ای منفرد شروع به انبساط کرد. برای همیشه، نور یک فاصله باقیمانده در جهان در حال انبساط را طی می کند، یعنی 109 سال نوری. به همین دلیل، هر ناظر لحظه t0 پس از شروع فرآیند انبساط می تواند تنها بخش کوچکی را مشاهده کند که توسط یک کره محدود شده است، که در آن لحظه شعاع I دارد. آن اجسام و اجسامی که در آن لحظه فراتر از این مرز هستند، در اصل قابل مشاهده نیست. نور منعکس شده از آنها به سادگی زمان رسیدن به ناظر را ندارد. این امکان پذیر نیست حتی اگر نور در لحظه شروع فرآیند انبساط بیرون آمده باشد.

به دلیل جذب و پراکندگی در کیهان اولیه، با توجه به چگالی بالا، فوتون ها نمی توانستند در جهت آزاد منتشر شوند. بنابراین، ناظر قادر است تنها تشعشعی را که در عصر کیهان به صورت شفاف در برابر تشعشع ظاهر شده است، ثابت کند. این دوره با زمان t»300000 سال، چگالی ماده r» 10-20 گرم بر سانتی‌متر مکعب و لحظه نوترکیبی هیدروژن تعیین می‌شود. از مطالب فوق چنین بر می آید که هر چه منبع به کهکشان نزدیکتر باشد، انتقال به سرخ برای آن بیشتر خواهد بود.

مهبانگ

لحظه شروع جهان را بیگ بنگ می نامند. این مفهوم مبتنی بر این واقعیت است که در ابتدا یک نقطه (نقطه تکینگی) وجود داشت که در آن تمام انرژی و همه ماده وجود داشت. اساس مشخصه چگالی بالای ماده در نظر گرفته می شود. آنچه قبل از این تکینگی اتفاق افتاده ناشناخته است.

در مورد رویدادها و شرایطی که قبل از شروع لحظه 5 * 10-44 ثانیه (لحظه پایان کوانتوم زمانی 1) رخ داده است، اطلاعات دقیقی در دست نیست. در مفهوم فیزیکی آن دوران، فقط می توان فرض کرد که در آن زمان دما تقریباً 1.3 * 1032 درجه با چگالی ماده تقریباً 1096 کیلوگرم بر متر مکعب بود. این مقادیر برای کاربرد ایده های موجود محدود کننده هستند. آنها به دلیل نسبت ثابت گرانشی، سرعت نور، ثابت های بولتزمن و پلانک ظاهر می شوند و به آنها "پلانک" می گویند.

رویدادهایی که با 5 * 10-44 تا 10-36 ثانیه همراه هستند، مدل "جهان تورمی" را نشان می دهند. لحظه 10-36 ثانیه به مدل "جهان داغ" نسبت داده می شود.

در بازه زمانی 1-3 تا 100-120 ثانیه، هسته های هلیوم و تعداد کمی از هسته های باقی مانده ریه ها تشکیل شد. عناصر شیمیایی. از آن لحظه، نسبت گاز - هیدروژن 78٪، هلیوم 22٪ شروع شد. قبل از یک میلیون سال، دمای جهان شروع به کاهش به 3000-45000 کلوین کرد، دوره نوترکیبی آغاز شد. قبلاً الکترون های آزاد شروع به ترکیب با پروتون های نور کردند و هسته های اتمی. اتم های هلیوم، اتم های هیدروژن و تعداد کمی از اتم های لیتیوم شروع به ظهور کردند. این ماده شفاف شد و تشعشعی که هنوز مشاهده می شود از آن جدا شد.

میلیارد سال بعد از وجود کیهان با کاهش دما از 3000 تا 45000 کلوین به 300 کلوین مشخص شد. دانشمندان این دوره را برای جهان "عصر تاریک" نامیدند زیرا هنوز هیچ منبع تابش الکترومغناطیسی وجود ندارد. ظاهر شد. در همان دوره، ناهمگنی‌های مخلوط‌های گازی اولیه به دلیل عمل نیروهای گرانشی متراکم شدند. ستاره شناسان پس از شبیه سازی این فرآیندها بر روی یک کامپیوتر، دریافتند که این امر به طور غیرقابل برگشتی منجر به ظهور ستارگان غول پیکر می شود که میلیون ها برابر جرم خورشید را بیشتر می کند. به دلیل چنین جرم بزرگی، این ستارگان تا دمای غیرقابل تصوری گرم شدند و در طی ده ها میلیون سال تکامل یافتند و پس از آن به صورت ابرنواختر منفجر شدند. با گرم شدن تا دمای بالا، سطوح چنین ستارگانی شارهای قوی تابش فرابنفش را ایجاد کردند. بنابراین، دوره ای از یونیزه شدن مجدد آغاز شد. پلاسمایی که در نتیجه چنین پدیده هایی تشکیل شد شروع به پراکندگی شدید تابش الکترومغناطیسی در محدوده طول موج کوتاه طیفی خود کرد. به یک معنا، جهان شروع به فرو رفتن در مه غلیظ کرد.

این ستارگان عظیم اولین منبع عناصر شیمیایی در جهان هستند که بسیار سنگین تر از لیتیوم هستند. شروع به شکل گرفتن کرد اشیاء فضایینسل دوم که حاوی هسته های این اتم ها بود. این ستاره ها از مخلوط اتم های سنگین شروع به شکل گیری کردند. نوع مکرر نوترکیبی بیشتر اتم های گازهای بین کهکشانی و بین ستاره ای اتفاق افتاد که به نوبه خود منجر به شفافیت جدید فضا برای تابش الکترومغناطیسی شد. جهان دقیقاً همان چیزی شده است که اکنون می توانیم مشاهده کنیم.

ساختار مشاهده شده جهان در سایت پورتال

قسمت مشاهده شده از نظر فضایی ناهمگن است. بیشتر خوشه های کهکشانی و کهکشان های منفرد ساختار سلولی یا لانه زنبوری آن را تشکیل می دهند. آنها دیواره های سلولی با ضخامت چند مگاپارسک می سازند. به این سلول ها «حفره» می گویند. آنها با اندازه بزرگ، ده ها مگاپارسک مشخص می شوند و در عین حال حاوی ماده ای نیستند. تابش الکترومغناطیسی. حدود 50 درصد از حجم کل جهان به سهم "حفره ها" می رسد.

معمولاً وقتی در مورد اندازه کیهان صحبت می کنند، منظورشان است قطعه محلی کیهان (کیهان)، که در دسترس مشاهده ما است.

این به اصطلاح جهان قابل مشاهده است - منطقه ای از فضا که از زمین برای ما قابل مشاهده است.

و از آنجایی که سن جهان حدود 13،800،000،000 سال است، مهم نیست به کدام جهت نگاه کنیم، نوری را می بینیم که در 13.8 میلیارد سال به ما رسیده است.

بنابراین، بر این اساس، منطقی است که فکر کنیم جهان قابل مشاهده باید 13.8 x 2 = 27,600,000,000 سال نوری وسعت داشته باشد.

اما اینطور نیست! زیرا فضا در طول زمان گسترش می یابد. و آن اجرام دوردستی که 13.8 میلیارد سال پیش نور ساطع کردند در این مدت حتی بیشتر پرواز کردند. امروزه آنها بیش از 46.5 میلیارد سال نوری از ما فاصله دارند. با دو برابر شدن آن، 93 میلیارد سال نوری به دست می آید.

بنابراین، قطر واقعی جهان قابل مشاهده 93 میلیارد sv است. سال ها.

یک نمایش بصری (کروی) از ساختار سه بعدی جهان قابل مشاهده که از موقعیت ما (مرکز دایره) دیده می شود.

خطوط سفیدمرزهای جهان قابل مشاهده مشخص شده است.
نقاط نورانی- اینها خوشه های خوشه های کهکشانی هستند - ابرخوشه ها (ابرخوشه) - بزرگترین ساختارهای شناخته شده در فضا.
نوار مقیاس:یک تقسیم از بالا - 1 میلیارد سال نوری، از پایین - 1 میلیارد پارسک.
خانه ما (مرکز)در اینجا به عنوان ابرخوشه باکره (ابرخوشه باکره) نشان داده شده است، منظومه ای است که شامل ده ها هزار کهکشان، از جمله کهکشان ما - راه شیری (راه شیری) است.

یک نمایش بصری بیشتر از مقیاس جهان قابل مشاهده تصویر زیر را نشان می دهد:

موقعیت زمین در جهان قابل مشاهده - مجموعه ای از هشت نقشه

از چپ به راست ردیف بالا:زمین - منظومه شمسی - نزدیکترین ستاره ها - کهکشان راه شیری، ردیف پایین:گروه محلی کهکشان ها - خوشه سنبله - ابرخوشه محلی - جهان قابل مشاهده (قابل مشاهده).

برای اینکه بهتر احساس کنیم و بفهمیم که چه مقیاسی عظیم و غیرقابل مقایسه با ایده های زمینی ماست در سوالارزش یک نگاه را دارد تصویر بزرگ شده از این مدار V بیننده رسانه .

در مورد کل جهان چه می توان گفت؟ اندازه کل جهان (جهان، متاورس) باید بسیار بزرگتر باشد!

اما، این چیزی است که کل این کیهان چگونه است و چگونه کار می کند، هنوز برای ما یک راز باقی مانده است ...

در مورد مرکز جهان چطور؟ جهان قابل مشاهده یک مرکز دارد - این ما هستیم!ما در مرکز جهان قابل مشاهده هستیم زیرا جهان قابل مشاهده فقط یک تکه از فضا است که از زمین دیده می شود.

و همانطور که از یک برج مرتفع، یک ناحیه دایره‌ای را می‌بینیم که در مرکز خود برج قرار دارد، منطقه‌ای از فضا را نیز می‌بینیم که دور از ناظر است. در واقع، به بیان دقیق تر، هر یک از ما مرکز جهان قابل مشاهده خودمان هستیم.

اما این بدان معنا نیست که ما در مرکز کل جهان هستیم، همانطور که برج به هیچ وجه مرکز جهان نیست، بلکه فقط مرکز آن قطعه از جهان است که از آن قابل مشاهده است - به افق.

در مورد جهان قابل مشاهده هم همینطور است.

وقتی به آسمان نگاه می کنیم، نوری را می بینیم که به مدت 13.8 میلیارد سال از مکان هایی که 46.5 میلیارد سال نوری از ما فاصله دارند، به سمت ما پرواز می کند.

ما آنچه را فراتر از این افق است نمی بینیم.

دستورالعمل

پرتگاه پر از ستاره باز شده است. ستاره ای وجود ندارد ، ورطه پایین است ، " دانشمند درخشان روسی میخائیل واسیلیویچ لومونوسوف در یکی از اشعار خود نوشت. این بیان شاعرانه بی نهایت هستی است.

سن "وجود" جهان قابل مشاهده حدود 13.7 میلیارد است سال های زمینی. نوری که از کهکشان های دور می آید "از لبه جهان" بیش از 14 میلیارد سال طول می کشد تا به زمین برسد. به نظر می رسد که اگر تقریباً 13.7 در دو ضرب شود، یعنی 27.4 میلیارد سال نوری، می توان ابعاد قطری جهان را محاسبه کرد. اندازه شعاعی مدل کروی تقریباً 78 میلیارد سال نوری و قطر آن 156 میلیارد سال نوری است. این یکی از آخرین نسخه هادانشمندان آمریکایی، حاصل چندین سال مشاهدات و محاسبات نجومی.

170 میلیارد کهکشان مانند ما در جهان قابل مشاهده وجود دارد. مال ما، همانطور که بود، در مرکز یک توپ غول پیکر است. نور یادگاری از دورترین اشیاء فضایی قابل مشاهده است - از دیدگاه بشر به طرز خارق العاده ای باستانی. اگر به عمق سیستم فضا-زمان بروید، می توانید جوانی سیاره زمین را ببینید.

برای اجرام فضایی نورانی که از زمین مشاهده می شوند محدودیت سنی محدودی وجود دارد. با محاسبه محدودیت سنی، دانستن مدت زمانی که نور طول می کشد تا فاصله آنها تا سطح زمین را طی کند، و با دانستن ثابت، سرعت نور، با استفاده از فرمول S = Vxt (مسیر = سرعت بار زمان) شناخته شده است. از مدرسه، دانشمندان ابعاد احتمالی جهان قابل مشاهده را تعیین کردند.

نمایش کیهان در قالب یک توپ سه بعدی تنها راه ساختن مدلی از کیهان نیست. فرضیه هایی وجود دارد که نشان می دهد جهان سه نفر نیست، بلکه شیاطین دارد. عدد محدوداندازه گیری ها نسخه هایی وجود دارد که مانند یک عروسک تودرتو از تعداد بی نهایت سازنده کروی تشکیل شده است که در یکدیگر تودرتو و از یکدیگر جدا شده اند.

این فرض وجود دارد که جهان بر اساس معیارهای مختلف و محورهای مختصات مختلف پایان ناپذیر است. مردم "جسد" را کوچکترین ذره ماده می دانستند، سپس "مولکول"، سپس "اتم"، سپس "پروتون ها و الکترون ها"، سپس شروع به صحبت در مورد ذرات بنیادی کردند، که معلوم شد اصلا ابتدایی نیست. ، در مورد کوانتاها، نوترینوها و کوارک ها... و هیچ کس تضمینی نمی دهد که جهان بعدی در درون ابر میکرو ذره بعدی ماده وجود نداشته باشد. و بالعکس - که جهان مرئی نه تنها ریز ذره ای از ماده ابر مگا جهان است، که ابعاد آن را هیچ کس حتی نمی تواند تصور و محاسبه کند، آنها بسیار بزرگ هستند.

جهان هر چیزی است که وجود دارد. جهان بی حد و حصر است. بنابراین، هنگام بحث در مورد اندازه جهان، ما فقط می توانیم در مورد اندازه بخش قابل مشاهده آن - جهان قابل مشاهده صحبت کنیم.

کیهان قابل مشاهده توپی است در مرکز زمین (محل ناظر)، دارای دو بعد: 1. اندازه ظاهری - شعاع هابل - 13.75 میلیارد سال نوری، 2. اندازه واقعی - شعاع افق ذرات - 45.7 میلیارد سال نوری .

مدل مدرن جهان، مدل ΛCDM نیز نامیده می شود. حرف "Λ" به معنای وجود ثابت کیهانی است که انبساط شتابان جهان را توضیح می دهد. "CDM" به این معنی است که جهان پر از ماده تاریک سرد است. مطالعات اخیر نشان می دهد که ثابت هابل حدود 71 (km/s)/Mpc است که مربوط به سن جهان در 13.75 میلیارد سال است. با دانستن سن کیهان، می توانیم اندازه منطقه قابل مشاهده آن را تخمین بزنیم.

بر اساس نظریه نسبیت، اطلاعات مربوط به هر جسمی نمی تواند با سرعتی بیشتر از سرعت نور (299792458 کیلومتر بر ثانیه) به ناظر برسد. معلوم می شود، ناظر نه تنها شیء، بلکه گذشته آن را می بیند. هر چه جسم از آن دورتر باشد، گذشته دورتر به نظر می رسد. به عنوان مثال، با نگاه کردن به ماه، می بینیم که کمی بیشتر از یک ثانیه پیش، خورشید - بیش از هشت دقیقه پیش، نزدیکترین ستاره ها - سال ها، کهکشان ها - میلیون ها سال پیش و غیره. در مدل ثابت انیشتین، جهان محدودیت سنی ندارد، به این معنی که منطقه قابل مشاهده آن نیز با هیچ چیز محدود نمی شود. ناظری که به ابزارهای نجومی پیشرفته‌تر و پیشرفته‌تری مجهز است، اشیاء دور و باستانی را هرچه بیشتر رصد خواهد کرد.

ابعاد جهان قابل مشاهده

ما با مدل مدرن کیهان تصویر متفاوتی داریم. بر اساس آن، جهان دارای سن و از این رو محدودیت مشاهده است. یعنی از زمان تولد کیهان، هیچ فوتونی فرصت سفر مسافتی بیشتر از 13.75 میلیارد سال نوری را نداشته است. به نظر می رسد که می توان گفت که جهان قابل مشاهده از ناظر توسط یک منطقه کروی با شعاع 13.75 میلیارد سال نوری محدود شده است. با این حال، این کاملا درست نیست. انبساط فضای کیهان را فراموش نکنید. تا زمانی که فوتون به ناظر برسد، جسمی که آن را ساطع کرده است 45.7 میلیارد سال نوری از ما فاصله خواهد داشت. این اندازه افق ذره است و مرز جهان قابل مشاهده است.

مهم است که هر دوی این افق ها اصلاً اندازه واقعی کیهان را مشخص نمی کنند. اول، آنها به موقعیت ناظر در فضا بستگی دارند. دوم، آنها در طول زمان تغییر می کنند. در مورد مدل ΛCDM، افق ذرات با سرعتی بیشتر از افق هابل منبسط می شود. سوال این است که آیا این روند در آینده معکوس خواهد شد؟ علم مدرنپاسخی نمی دهد. اما اگر فرض کنیم که جهان با شتاب به انبساط خود ادامه می دهد، آنگاه همه آن اجرام که اکنون می بینیم دیر یا زود از "میدان دید" ما ناپدید می شوند.

در حال حاضر دورترین نور مشاهده شده توسط ستاره شناسان است. دانشمندان با نگاهی به آن، کیهان را 380000 سال پس از انفجار بزرگ می بینند. در آن لحظه، کیهان به قدری سرد شد که توانست فوتون های آزاد را ساطع کند که امروزه با کمک تلسکوپ های رادیویی گرفته می شوند. در آن زمان، هیچ ستاره یا کهکشانی در کیهان وجود نداشت، بلکه فقط یک ابر پیوسته از هیدروژن، هلیوم و مقدار ناچیزی از عناصر دیگر وجود داشت. از ناهمگنی های مشاهده شده در این ابر، خوشه های کهکشانی متعاقبا تشکیل خواهند شد. معلوم می شود که دقیقاً آن اجرامی هستند که از ناهمگونی تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی تشکیل می شوند که نزدیک به افق ذرات قرار دارند.

اندازه واقعی کیهان

بنابراین، ما در مورد اندازه جهان قابل مشاهده تصمیم گرفته ایم. اما اندازه واقعی کل جهان چطور؟ علم مدرن اطلاعاتی در مورد اندازه واقعی جهان و اینکه آیا آن حد و مرز دارد یا خیر ندارد. اما اکثر دانشمندان موافقند که جهان بی حد و حصر است.

نتیجه

جهان قابل مشاهده دارای یک مرز قابل مشاهده و واقعی است که به ترتیب شعاع هابل (13.75 میلیارد سال نوری) و شعاع ذره (45.7 میلیارد سال نوری) نامیده می شود. این مرزها کاملاً وابسته به موقعیت ناظر در فضا هستند و با زمان گسترش می یابند. اگر شعاع هابل به شدت با سرعت نور منبسط شود، آنگاه انبساط افق ذرات شتاب می گیرد. این سؤال که آیا شتاب آن در افق ذرات بیشتر ادامه خواهد داشت و آیا فشرده سازی جایگزین آن خواهد شد، همچنان باز است.

آیا می دانستید که کیهانی که مشاهده می کنیم دارای مرزهای کاملا مشخصی است؟ ما عادت داریم که جهان را با چیزی نامتناهی و نامفهوم مرتبط کنیم. با این حال، علم مدرن به سؤال "بی نهایت" جهان پاسخ کاملاً متفاوتی را برای چنین سؤال "بدیهی" ارائه می دهد.

مطابق با ایده های مدرن، اندازه جهان قابل مشاهده تقریباً 45.7 میلیارد سال نوری (یا 14.6 گیگاپارسک) است. اما این اعداد به چه معناست؟

اولین سوالی که به ذهن می رسد آدم عادیچطور ممکن است جهان اصلا بی نهایت نباشد؟ به نظر می رسد غیر قابل انکار است که ظرف هر چیزی که در اطراف ما وجود دارد نباید مرزی داشته باشد. اگر این مرزها وجود داشته باشد، چه چیزی را نشان می دهد؟

فرض کنید یک فضانورد به سمت مرزهای کیهان پرواز کرد. او در برابر خود چه خواهد دید؟ دیوار محکم؟ سد آتش؟ و چه چیزی پشت آن است - پوچی؟ جهان دیگری؟ اما آیا پوچی یا جهان دیگری می تواند به این معنی باشد که ما در مرز جهان هستیم؟ این بدان معنا نیست که "هیچ چیز" وجود ندارد. پوچی و کیهان دیگر نیز «چیزی» است. اما جهان چیزی است که مطلقاً شامل همه چیز "چیزی" است.

به یک تناقض مطلق می رسیم. معلوم می شود که مرز جهان باید چیزی را از ما پنهان کند که نباید باشد. یا مرز کیهان باید "همه چیز" را از "چیزی" دور کند، اما این "چیزی" نیز باید بخشی از "همه چیز" باشد. به طور کلی، پوچی کامل. پس چگونه دانشمندان می توانند ادعا کنند که اندازه، جرم و حتی سن نهایی جهان ما چیست؟ این مقادیر، اگرچه به طور غیرقابل تصوری بزرگ هستند، اما هنوز محدود هستند. آیا علم با بدیهیات بحث می کند؟ برای مقابله با این موضوع، اجازه دهید ابتدا به چگونگی رسیدن مردم به درک مدرن از جهان نگاه کنیم.

گسترش مرزها

از قدیم الایام بشر به این موضوع علاقه داشته است که دنیای اطراف خود چگونه است. شما نمی توانید از سه نهنگ و دیگر تلاش های پیشینیان برای توضیح جهان مثال بیاورید. به عنوان یک قاعده، در نهایت همه چیز به این نتیجه رسید که اساس همه چیز فلک زمینی است. حتی در دوران باستان و قرون وسطی، زمانی که ستاره شناسان دانش گسترده ای از قوانین حرکت سیارات در امتداد "ثابت" داشتند. کره آسمانیزمین مرکز جهان باقی ماند.

به طور طبیعی، حتی در یونان باستانکسانی بودند که معتقد بودند زمین به دور خورشید می چرخد. کسانی بودند که از دنیاهای زیاد و بی نهایت جهان صحبت می کردند. اما توجیهات سازنده برای این نظریه ها تنها در نوبت انقلاب علمی پدید آمد.

در قرن شانزدهم، ستاره شناس لهستانی، نیکلاوس کوپرنیک، اولین پیشرفت بزرگ را در دانش جهان ایجاد کرد. او با قاطعیت ثابت کرد که زمین تنها یکی از سیاراتی است که به دور خورشید می چرخد. چنین سیستمی توضیح چنین حرکت پیچیده و پیچیده ای از سیارات در کره سماوی را بسیار ساده کرد. در مورد زمین ساکن، اخترشناسان مجبور بودند انواع نظریه های مبتکرانه ای برای توضیح این رفتار سیارات ارائه دهند. از سوی دیگر، اگر زمین متحرک فرض شود، توضیح چنین حرکات پیچیده ای به طور طبیعی ارائه می شود. بدین ترتیب، پارادایم جدیدی به نام «هلیومرکزی» در نجوم تقویت شد.

بسیاری از خورشیدها

با این حال، حتی پس از آن، ستاره شناسان همچنان جهان را به "کره ستارگان ثابت" محدود کردند. تا قرن نوزدهم، آنها قادر به تخمین فاصله تا مشاهیر نبودند. برای چندین قرن، اخترشناسان تلاش ناموفقی برای شناسایی انحرافات در موقعیت ستارگان نسبت به حرکت زمین در مدار داشتند. اختلاف منظر سالانه). ابزارهای آن زمان اجازه چنین اندازه گیری های دقیقی را نمی داد.

سرانجام، در سال 1837، واسیلی استروو، ستاره شناس روسی-آلمانی، اختلاف منظر را اندازه گیری کرد. این یک گام جدید در درک مقیاس کیهان بود. اکنون دانشمندان می توانند با خیال راحت بگویند که ستارگان شباهت های دوردست خورشید هستند. و نور ما دیگر مرکز همه چیز نیست، بلکه یک "ساکن" برابر یک خوشه ستاره ای بی پایان است.

ستاره شناسان حتی به درک مقیاس کیهان نزدیک تر شده اند، زیرا فواصل تا ستاره ها واقعاً هیولا بود. حتی اندازه مدارهای سیارات در مقایسه با این چیزی ناچیز به نظر می رسید. در مرحله بعد، لازم بود درک کنیم که ستاره ها چگونه در آن متمرکز شده اند.

راه شیری بسیاری

در اوایل سال 1755، امانوئل کانت، فیلسوف معروف، پایه های درک مدرن از ساختار مقیاس بزرگ جهان را پیش بینی کرد. او این فرضیه را مطرح کرد که کهکشان راه شیری یک خوشه ستاره ای بزرگ در حال چرخش است. به نوبه خود، بسیاری از سحابی های قابل مشاهده نیز "راه شیری" دورتر هستند - کهکشان ها. با وجود این، تا قرن بیستم، ستاره شناسان به این واقعیت پایبند بودند که همه سحابی ها منابع تشکیل ستاره هستند و بخشی از کهکشان راه شیری هستند.

وقتی اخترشناسان یاد گرفتند که با استفاده از فاصله بین کهکشان ها اندازه گیری کنند، وضعیت تغییر کرد. درخشندگی مطلق ستارگان از این نوع به شدت به دوره تغییرپذیری آنها بستگی دارد. با مقایسه درخشندگی مطلق آنها با نور مرئی، می توان فاصله آنها را با دقت بالایی تعیین کرد. این روش در اوایل قرن بیستم توسط Einar Hertzschrung و Harlow Shelpie توسعه یافت. به لطف او، ستاره شناس شوروی، ارنست اپیک، در سال 1922 فاصله آندرومدا را تعیین کرد، که معلوم شد مرتبه ای بزرگتر از اندازه کهکشان راه شیری است.

ادوین هابل به اقدامات اپیک ادامه داد. او با اندازه گیری درخشندگی قیفاووس ها در دیگر کهکشان ها، فاصله آنها را اندازه گرفت و آن را با انتقال به سرخ در طیف آنها مقایسه کرد. بنابراین در سال 1929 قانون معروف خود را تدوین کرد. کار او به طور قطعی این دیدگاه ریشه‌دار را که کهکشان راه شیری لبه جهان است، رد کرد. اکنون این کهکشان یکی از کهکشان‌هایی بود که زمانی آن را جزء لاینفک می‌دانستند. فرضیه کانت تقریباً دو قرن پس از توسعه آن تأیید شد.

پس از آن، ارتباط بین فاصله کهکشان از ناظر و سرعت حذف آن از ناظر، کشف شده توسط هابل، امکان گردآوری تصویر کاملی از ساختار مقیاس بزرگ جهان را فراهم کرد. معلوم شد که کهکشان ها تنها بخش کوچکی از آن هستند. آنها به خوشه ها، خوشه ها به ابرخوشه ها متصل شدند. به نوبه خود، ابرخوشه ها به بزرگترین ساختارهای شناخته شده در جهان - رشته ها و دیوارها - می رسند. این ساختارها، در مجاورت ابرحفره های عظیم () و ساختاری در مقیاس بزرگ از جهان شناخته شده فعلی را تشکیل می دهند.

بی نهایت ظاهری

از موارد فوق، نتیجه می‌شود که تنها در چند قرن، علم به تدریج از ژئومرکزی به درک مدرن از کیهان تبدیل شده است. با این حال، این پاسخ نمی دهد که چرا ما امروز جهان را محدود می کنیم. از این گذشته، تا کنون فقط در مورد مقیاس کیهان بود و نه در مورد ماهیت آن.

اولین کسی که تصمیم گرفت بی نهایت بودن جهان را توجیه کند اسحاق نیوتن بود. افشای قانون جاذبه زمین، او معتقد بود که اگر فضا محدود باشد، تمام بدن او دیر یا زود در یک کل واحد ادغام می شوند. قبل از او، اگر کسی ایده بی نهایت جهان را بیان می کرد، فقط در یک کلید فلسفی بود. بدون هیچ توجیه علمی یک نمونه از آن جوردانو برونو است. به هر حال، او مانند کانت قرن ها از علم جلوتر بود. او اولین کسی بود که اعلام کرد ستارگان خورشیدهای دوردست هستند و سیارات نیز به دور آنها می چرخند.

به نظر می رسد که حقیقت بی نهایت کاملاً معقول و بدیهی است ، اما نقاط عطف علم قرن بیستم این "حقیقت" را تکان داد.

کیهان ثابت

اولین گام مهم برای توسعه یک مدل مدرن از جهان توسط آلبرت اینشتین انجام شد. این فیزیکدان مشهور مدل خود از جهان ساکن را در سال 1917 معرفی کرد. این مدل بر اساس نظریه نسبیت عام بود که یک سال قبل توسط او ایجاد شد. بر اساس مدل او، جهان در زمان نامتناهی و در مکان متناهی است. اما به هر حال، همانطور که قبلا ذکر شد، طبق گفته نیوتن، جهانی با اندازه محدود باید فرو بریزد. برای انجام این کار، اینشتین ثابت کیهانی را معرفی کرد که جاذبه گرانشی اجرام دور را جبران می کرد.

مهم نیست که چقدر متناقض به نظر می رسد، انیشتین محدود بودن جهان را محدود نکرد. به نظر او، جهان یک پوسته بسته از ابرکره است. قیاس سطح یک کره سه بعدی معمولی است، به عنوان مثال، یک کره یا زمین. مسافر هر چقدر هم که زمین را بپیماید، هرگز به لبه آن نخواهد رسید. با این حال، این بدان معنا نیست که زمین بی نهایت است. مسافر به سادگی به مکانی که سفر خود را از آنجا آغاز کرده است باز می گردد.

در سطح ابرکره

به همین ترتیب، یک سرگردان فضایی، با غلبه بر جهان انیشتین در یک سفینه فضایی، می تواند به زمین بازگردد. فقط این بار سرگردان نه روی سطح دو بعدی کره، بلکه روی سطح سه بعدی ابرکره حرکت می کند. این بدان معناست که جهان دارای حجم محدودی است و از این رو تعداد ستاره و جرم محدودی دارد. با این حال، جهان هیچ مرز و هیچ مرکزی ندارد.

انیشتین با پیوند دادن فضا، زمان و گرانش در نظریه معروف خود به چنین نتایجی رسید. قبل از او این مفاهیم جدا تلقی می شدند و به همین دلیل فضای جهان کاملاً اقلیدسی بود. انیشتین ثابت کرد که گرانش خود انحنای فضا-زمان است. این به طور اساسی ایده های اولیه در مورد ماهیت جهان را بر اساس مکانیک کلاسیک نیوتنی و هندسه اقلیدسی تغییر داد.

جهان در حال گسترش

حتی خود کاشف «جهان جدید» نیز با توهمات بیگانه نبود. انیشتین، اگرچه جهان را در فضا محدود کرد، اما همچنان آن را ایستا می دانست. طبق مدل او، جهان جاودانه بوده و می ماند و اندازه آن همیشه ثابت می ماند. در سال 1922، الکساندر فریدمن، فیزیکدان شوروی، این مدل را به طور قابل توجهی گسترش داد. طبق محاسبات او، جهان به هیچ وجه ساکن نیست. می تواند در طول زمان منبسط یا منقبض شود. قابل توجه است که فریدمن بر اساس همین نظریه نسبیت به چنین مدلی رسید. او با دور زدن ثابت کیهانی توانست این نظریه را به درستی اعمال کند.

آلبرت انیشتین بلافاصله چنین "اصلاحی" را نپذیرفت. به کمک این مدل جدید، کشف هابل قبلا ذکر شد. رکود کهکشان ها بدون شک واقعیت انبساط کیهان را ثابت کرد. بنابراین انیشتین مجبور شد اشتباه خود را بپذیرد. اکنون جهان دارای سن خاصی بود که به ثابت هابل وابسته بود و سرعت انبساط آن را مشخص می کرد.

توسعه بیشتر کیهان شناسی

با تلاش دانشمندان برای حل این مشکل، بسیاری از اجزای مهم دیگر کیهان کشف و مدل‌های مختلفی از آن ساخته شد. بنابراین در سال 1948، جورجی گامو فرضیه "جهان داغ" را ارائه کرد که در نهایت به نظریه انفجار بزرگ تبدیل شد. کشف در سال 1965 ظن او را تایید کرد. اکنون اخترشناسان می‌توانند نوری را که از لحظه شفاف شدن جهان می‌آید مشاهده کنند.

ماده تاریک که در سال 1932 توسط فریتز زویکی پیش بینی شد، در سال 1975 تایید شد. ماده تاریک در واقع وجود کهکشان ها، خوشه های کهکشانی و ساختار کیهان را به طور کلی توضیح می دهد. بنابراین دانشمندان دریافتند که بیشتر جرم کیهان کاملاً نامرئی است.

سرانجام، در سال 1998، در طول مطالعه فاصله تا، مشخص شد که جهان با شتاب در حال انبساط است. این نقطه عطف بعدی در علم منجر به درک مدرن از ماهیت جهان شد. ضریب کیهان شناسی که توسط انیشتین معرفی شد و توسط فریدمن رد شد، دوباره جای خود را در مدل کیهان پیدا کرد. وجود یک ضریب کیهانی (ثابت کیهانی) انبساط شتابان آن را توضیح می دهد. برای توضیح حضور ثابت کیهانی، این مفهوم معرفی شد - یک میدان فرضی حاوی بیشتر جرم کیهان.

ایده فعلی اندازه جهان قابل مشاهده

مدل فعلی کیهان مدل ΛCDM نیز نامیده می شود. حرف "Λ" به معنای وجود ثابت کیهانی است که انبساط شتابان جهان را توضیح می دهد. "CDM" به این معنی است که جهان پر از ماده تاریک سرد است. مطالعات اخیر نشان می دهد که ثابت هابل حدود 71 (km/s)/Mpc است که مربوط به سن جهان در 13.75 میلیارد سال است. با دانستن سن کیهان، می توانیم اندازه منطقه قابل مشاهده آن را تخمین بزنیم.

بر اساس نظریه نسبیت، اطلاعات مربوط به هر جسمی نمی تواند با سرعتی بیشتر از سرعت نور (299792458 متر بر ثانیه) به ناظر برسد. معلوم می شود که ناظر نه فقط یک شی، بلکه گذشته آن را می بیند. هر چه جسم از آن دورتر باشد، گذشته دورتر به نظر می رسد. به عنوان مثال، با نگاه کردن به ماه، می بینیم که کمی بیشتر از یک ثانیه پیش، خورشید - بیش از هشت دقیقه پیش، نزدیکترین ستاره ها - سال ها، کهکشان ها - میلیون ها سال پیش و غیره. در مدل ثابت انیشتین، جهان محدودیت سنی ندارد، به این معنی که منطقه قابل مشاهده آن نیز با هیچ چیز محدود نمی شود. ناظری که به ابزارهای نجومی پیشرفته‌تر و پیشرفته‌تری مجهز است، اشیاء دور و باستانی را هرچه بیشتر رصد خواهد کرد.

ما با مدل مدرن کیهان تصویر متفاوتی داریم. بر اساس آن، جهان دارای سن و از این رو محدودیت مشاهده است. یعنی از زمان تولد کیهان، هیچ فوتونی فرصت سفر مسافتی بیشتر از 13.75 میلیارد سال نوری را نداشته است. به نظر می رسد که می توان گفت که جهان قابل مشاهده از ناظر توسط یک منطقه کروی با شعاع 13.75 میلیارد سال نوری محدود شده است. با این حال، این کاملا درست نیست. انبساط فضای کیهان را فراموش نکنید. تا زمانی که فوتون به ناظر برسد، جسمی که آن را ساطع کرده است در حال حاضر 45.7 میلیارد سال نوری از ما فاصله خواهد داشت. سال ها. این اندازه افق ذره است و مرز جهان قابل مشاهده است.

آنسوی افق

بنابراین، اندازه جهان قابل مشاهده به دو نوع تقسیم می شود. اندازه ظاهری که شعاع هابل نیز نامیده می شود (13.75 میلیارد سال نوری). و اندازه واقعی، به نام افق ذرات (45.7 میلیارد سال نوری). مهم است که هر دوی این افق ها اصلاً اندازه واقعی کیهان را مشخص نمی کنند. اول، آنها به موقعیت ناظر در فضا بستگی دارند. دوم، آنها در طول زمان تغییر می کنند. در مورد مدل ΛCDM، افق ذرات با سرعتی بیشتر از افق هابل منبسط می شود. این سوال که آیا این روند در آینده تغییر خواهد کرد، علم مدرن پاسخی نمی دهد. اما اگر فرض کنیم که جهان با شتاب به انبساط خود ادامه می دهد، آنگاه همه آن اجرام که اکنون می بینیم دیر یا زود از "میدان دید" ما ناپدید می شوند.

تا کنون، دورترین نوری که توسط ستاره شناسان مشاهده شده، CMB است. دانشمندان با نگاهی به آن، کیهان را 380000 سال پس از انفجار بزرگ می بینند. در آن لحظه، کیهان به قدری سرد شد که توانست فوتون های آزاد را ساطع کند که امروزه با کمک تلسکوپ های رادیویی گرفته می شوند. در آن زمان، هیچ ستاره یا کهکشانی در کیهان وجود نداشت، بلکه فقط یک ابر پیوسته از هیدروژن، هلیوم و مقدار ناچیزی از عناصر دیگر وجود داشت. از ناهمگنی های مشاهده شده در این ابر، خوشه های کهکشانی متعاقبا تشکیل خواهند شد. معلوم می شود که دقیقاً آن اجرامی هستند که از ناهمگونی تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی تشکیل می شوند که نزدیک به افق ذرات قرار دارند.

مرزهای واقعی

اینکه آیا جهان دارای مرزهای واقعی و غیرقابل مشاهده است، هنوز موضوع گمانه زنی های شبه علمی است. به هر شکلی، همه به بی نهایت بودن جهان همگرا می شوند، اما آنها این بی نهایت را به روش های کاملاً متفاوتی تفسیر می کنند. برخی جهان را چند بعدی می دانند، جایی که جهان سه بعدی "محلی" ما تنها یکی از لایه های آن است. دیگران می گویند که جهان فراکتال است - به این معنی که ممکن است جهان محلی ما ذره ای از جهان دیگر باشد. مدل های مختلف چندجهانی را با جهان های بسته، باز، موازی، کرم چاله ها فراموش نکنید. و بسیاری از نسخه های مختلف دیگر، که تعداد آنها فقط توسط تخیل انسان محدود شده است.

اما اگر رئالیسم سرد را روشن کنیم یا به سادگی از همه این فرضیه ها دور شویم، می توانیم فرض کنیم که جهان ما یک ظرف همگن بی پایان از همه ستاره ها و کهکشان ها است. علاوه بر این، در هر نقطه بسیار دور، چه در میلیاردها گیگاپارسک از ما، همه شرایط دقیقاً یکسان خواهد بود. در این نقطه، افق ذرات و کره هابل دقیقاً با همان تابش باقیمانده در لبه خود یکسان خواهند بود. در اطراف همان ستاره ها و کهکشان ها خواهند بود. جالب اینجاست که این منافاتی با انبساط جهان ندارد. به هر حال، این فقط جهان نیست که در حال انبساط است، بلکه فضای آن است. آنچه در حال حاضر است مهبانگکیهان از یک نقطه پدید آمد فقط می گوید که اندازه های بی نهایت کوچک (عملاً صفر) که در آن زمان بودند، اکنون به اندازه های غیرقابل تصور بزرگ تبدیل شده اند. در آینده، ما از این فرضیه برای درک مقیاس جهان قابل مشاهده استفاده خواهیم کرد.

بازنمایی بصری

منابع مختلف انواع مدل های بصری را ارائه می دهند که به مردم امکان می دهد مقیاس جهان را درک کنند. با این حال، برای ما کافی نیست که بفهمیم کیهان چقدر وسیع است. درک اینکه چگونه مفاهیمی مانند افق هابل و افق ذرات واقعاً خود را نشان می دهند بسیار مهم است. برای انجام این کار، بیایید مدل خود را مرحله به مرحله تصور کنیم.

بیایید فراموش کنیم که علم مدرن از منطقه "خارجی" کیهان اطلاعی ندارد. با کنار گذاشتن نسخه‌های مربوط به چندجهان، جهان فراکتال و دیگر "انواع" آن، بیایید تصور کنیم که آن بی نهایت است. همانطور که قبلا ذکر شد، این منافاتی با گسترش فضای آن ندارد. البته ما این واقعیت را در نظر می گیریم که کره هابل و کره ذرات به ترتیب 13.75 و 45.7 میلیارد سال نوری هستند.

مقیاس کیهان

دکمه START را فشار دهید و دنیای جدید و ناشناخته ای را کشف کنید!
برای شروع، بیایید سعی کنیم بفهمیم مقیاس جهانی چقدر بزرگ است. اگر به دور سیاره ما سفر کرده باشید، به خوبی می توانید تصور کنید که زمین برای ما چقدر بزرگ است. حالا سیاره ما را به عنوان یک دانه گندم سیاه تصور کنید که در مداری به دور هندوانه-خورشید به اندازه نصف یک زمین فوتبال حرکت می کند. در این مورد، مدار نپتون به اندازه یک شهر کوچک، منطقه - به ماه، منطقه مرز نفوذ خورشید - به مریخ مطابقت دارد. معلوم شد که منظومه شمسی ما به همان اندازه بزرگتر از زمین است که مریخ از گندم سیاه بزرگتر است! اما این تنها آغاز است.

حال تصور کنید که این گندم سیاه سیستم ما باشد که اندازه آن تقریباً برابر با یک پارسک است. سپس کهکشان راه شیری به اندازه دو استادیوم فوتبال خواهد بود. با این حال، این برای ما کافی نخواهد بود. ما باید کهکشان راه شیری را به یک سانتی متر کاهش دهیم. این به نوعی شبیه فوم قهوه است که در گردابی در وسط فضای بین کهکشانی سیاه قهوه پیچیده شده است. بیست سانتی متر از آن همان "خرده" مارپیچی - سحابی آندرومدا - قرار خواهد گرفت. در اطراف آنها دسته ای از کهکشان های کوچک در خوشه محلی ما وجود خواهد داشت. اندازه ظاهری جهان ما 9.2 کیلومتر خواهد بود. ما به درک ابعاد جهانی رسیده ایم.

درون حباب جهانی

با این حال، درک خود مقیاس برای ما کافی نیست. مهم است که جهان را در پویایی درک کنیم. خود را غول‌هایی تصور کنید که کهکشان راه شیری برایشان یک سانتی‌متر قطر دارد. همانطور که در حال حاضر ذکر شد، ما خود را درون یک توپ با شعاع 4.57 و قطر 9.24 کیلومتر خواهیم دید. تصور کنید که ما قادریم در داخل این توپ اوج بگیریم، سفر کنیم و در یک ثانیه بر کل مگاپارسک ها غلبه کنیم. اگر جهان ما بی نهایت باشد چه خواهیم دید؟

البته، در برابر ما تعداد بی شماری از انواع کهکشان ها ظاهر خواهند شد. بیضوی، مارپیچی، نامنظم. برخی مناطق مملو از آنها خواهند بود، برخی دیگر خالی خواهند بود. ویژگی اصلی این خواهد بود که از نظر بصری همه آنها بی حرکت خواهند بود، در حالی که ما بی حرکت خواهیم بود. اما به محض اینکه قدمی برداریم، خود کهکشان ها شروع به حرکت خواهند کرد. مثلاً اگر بتوانیم یک میکروسکوپی را ببینیم منظومه شمسی، می توانیم توسعه آن را مشاهده کنیم. پس از 600 متر دور شدن از کهکشان خود، پیش ستاره خورشید و قرص پیش سیاره ای را در زمان شکل گیری خواهیم دید. با نزدیک شدن به آن، خواهیم دید که چگونه زمین ظاهر می شود، زندگی متولد می شود و انسان ظاهر می شود. به همین ترتیب، خواهیم دید که چگونه کهکشان ها با دور شدن یا نزدیک شدن به آنها تغییر می کنند و حرکت می کنند.

در نتیجه، هر چه به کهکشان های دورتر نگاه کنیم، قدمت آنها برای ما بیشتر خواهد بود. بنابراین دورترین کهکشان ها در فاصله 1300 متری ما قرار خواهند گرفت و در پیچ 1380 متری ما از قبل تشعشعات باقیمانده را خواهیم دید. درست است، این فاصله برای ما خیالی خواهد بود. با این حال، هر چه به آن نزدیک می شویم پس زمینه مایکروویو کیهانی، تصویر جالبی خواهیم دید. به طور طبیعی، ما مشاهده خواهیم کرد که چگونه کهکشان ها از ابر اولیه هیدروژن تشکیل و توسعه می یابند. وقتی به یکی از این کهکشان‌های تشکیل‌شده برسیم، متوجه می‌شویم که اصلاً بر 1.375 کیلومتر غلبه نکرده‌ایم، بلکه همه 4.57 را پشت سر گذاشته‌ایم.

کاهش مقیاس

در نتیجه اندازه ما حتی بیشتر خواهد شد. اکنون می‌توانیم کل حفره‌ها و دیوارها را در مشت قرار دهیم. بنابراین ما خود را در حباب نسبتاً کوچکی خواهیم دید که خارج شدن از آن غیرممکن است. نه تنها فاصله اشیاء در لبه حباب با نزدیک شدن آنها افزایش می یابد، بلکه خود لبه نیز به طور نامحدود حرکت می کند. این تمام نکته اندازه جهان قابل مشاهده است.

مهم نیست که کیهان چقدر بزرگ است، برای ناظر همیشه یک حباب محدود باقی می ماند. ناظر همیشه در مرکز این حباب خواهد بود، در واقع او مرکز آن است. در تلاش برای رسیدن به جسمی در لبه حباب، ناظر مرکز آن را جابه‌جا می‌کند. با نزدیک شدن به جسم، این جسم بیشتر و بیشتر از لبه حباب دور می شود و در عین حال تغییر می کند. به عنوان مثال، از یک ابر هیدروژنی بی شکل به یک کهکشان تمام عیار یا بیشتر به یک خوشه کهکشانی تبدیل می شود. علاوه بر این، با نزدیک شدن به آن، مسیر رسیدن به این شی افزایش می یابد، زیرا خود فضای اطراف تغییر می کند. وقتی به این جسم رسیدیم، فقط آن را از لبه حباب به مرکز حرکت می دهیم. در لبه کیهان، تابش باقیمانده نیز سوسو خواهد زد.

اگر فرض کنیم که کیهان با سرعتی شتابان به انبساط خود ادامه خواهد داد، در آن صورت قرار گرفتن در مرکز حباب و زمان پیچ در پیچ برای میلیاردها، تریلیون ها و حتی بالاتر از سال های آینده، تصویر جالب تری را متوجه خواهیم شد. اگرچه اندازه حباب ما نیز افزایش می‌یابد، اما اجزای جهش‌یافته آن حتی سریع‌تر از ما دور می‌شوند و لبه این حباب را ترک می‌کنند تا زمانی که هر ذره جهان در حباب تنهایی خود بدون توانایی تعامل با ذرات دیگر سرگردان شود.

بنابراین، علم مدرن اطلاعاتی در مورد اینکه ابعاد واقعی جهان چیست و اینکه آیا حد و مرزی دارد، ندارد. اما ما به یقین می دانیم که جهان قابل مشاهده دارای یک مرز قابل مشاهده و واقعی است که به ترتیب شعاع هابل (13.75 میلیارد سال نوری) و شعاع ذره (45.7 میلیارد سال نوری) نامیده می شود. این مرزها کاملاً وابسته به موقعیت ناظر در فضا هستند و با زمان گسترش می یابند. اگر شعاع هابل به شدت با سرعت نور منبسط شود، آنگاه انبساط افق ذرات شتاب می گیرد. این سوال که آیا شتاب افق ذرات آن بیشتر ادامه خواهد داشت و به انقباض تغییر خواهد کرد، همچنان باز است.