Людина у Всесвіті Всесвіт – це весь існуючий матеріальний світ , безмежний у просторі і часі. Він безпереривно змінюється і постійно розширюється.
Зміни у ХХ ст n Астрономів на прикінці ХІХ – на початку ХХ століть більше цікавила природа космічних об’єктів, а не особливості їх руху. Від тоді практична астрономія ( проведення спостережень) працює пліч - о пліч із теоритичною асторономією ( розробкою моделей на основі законів фізики). Астрономи ставили перед собою багато нових питань і обгрунтовували нові теорії щодо будови Всесвіту.
Вони встановили, що за межами нашої Галактики існуєбезліч інших галактик і що Всесвіт розшитрюється, а також почали з’ясовувати, як у надрах зір синтезуються хімічні елементи і як зародився наш Всесвіт під час Великого Вибуху. n У цій роботі широко застосовувалися нові наукові прилади і методи. Світло - лише один із видів випромінювання, що надходить від космічних об’єктів. n
n . Небесні тіла випромінюють також радіохвилі, мікрохвилі, інфрачервоні, ультрафволетові, ренгенівські промені та гамма-промені. Усі ці випромінювання фіксуються спеціальними телескопами, а результати спостережень, проведених різними методами зіставляються для здобуття повнішого уявлення про Всесвіт. Телескопи, що вловлюють різні види електромагннітних випромінювань, установлюються в наземних обсерваторіях, виводяться на навколо земні орбіти і розміщуються на космічних апаратах.
Походження Всесвіту Майже всі астрономи переконані , що Всесвіт виник близько 13 млрд. років тому під час грандіозного катаклізму – Великого Вибуху. За мізерний проміжок часу , надто короткий , щоб його можна було виміряти , зародився Всесвіт. Це була велечезна кількість енергії , зосередженої в неймовірно малому просторі , але за часику секунди Всесвіт роздувся. n
Від об’єму , меншого за вістря голки , він розширився до надгалактичних розмірів. Від тоді Всесвіт продовжує розширюватися. n Енергія , виділена під час Великого Вибуху , породила субатомні частинки. За три хвилини температура впала від 10 28 0 С до 1 млрд 0 С і падала надалі до цього часу Всесвіт складався на 77 % з водню і на 23 % з гелію. Решта хімічних елементів та їх сполуки , які існують нині, утворилися з цих двох. n
Досягнувши віку приблизно 300 тис. років , Всесвіт , який був доти схожий на каламутну рідину, став прозорим. Його т емпература знизилася до 3 000 0 С. Протягом приблизно мільярда років після Великого Вибуху тяжіння стягувало водень і гелій у хмари. В них з’явилися обертові кулі з газом. Так зародилися перші зорі і галактики.
Докази великого вибуху n Світлу від делеких галактик потрібні мільярди років, щоб досягти Землі , тому ми бачимо, якими були галактики в далекому минулому. За допомогою надпотужних телескопів можна заглянути в той час, коли галактики були молодими, а Всесвіт – зовсім юним. Найвіддаленіші об’єкти, доступні спостереження, - це галактики, якими вони були 10 млрд років тому.
n Галактики розбігаються, а це означає, що вся речовина колись була зосереджена в одному місці. Додаткові свідчення Великого Вибуху були здобуті в 1965 р. , коли вчені виявили теплове випромінювання, що залишилося від Великого Вибуху, яке пронизує увесь простір. У 1992 р. супутник СОВЕ виявив неоднорідності теплового випромінювання, спричинені охолодженням після Великого Вибуху. Про те асторономи вважають, що й досі значна частина матерії Всесвіту невиявлена. Це так звана темна (прихована ) речовина, що становить 90% маси Всесвіту. Коли її виявлять , це дозволить заповнити білі плями в біографії Всесвіту.
Майбутнє Всесвіту n Астрономи, які вивчають походження Всесвіту, називаються космологами. Їх цікавить також майбутнє Всесвіту. Деякі з них вважають, що Всесвіт і далі розширюватиметься, стаючи дедалі більшим і холоднішим. З рештою всі зорі погаснуть, і Всесвіт стане холоднішим і темним. Відомо, що галактики, які розбігаються, притягуються одна до одної і це сповільнює розширення Всесвіту.
Деякі космологи вважають що за трильони років сила тяжіння повністю зупинить розбігання галактик, і вони з рештою замруть на місці. n Потім тяжіння почне знову стягувати галактики одна до одної. Всесвіт буде стискатися, доки збереться в одну точку. В результаті збільшення густини речовина нагріватиметься. Врешті –решт Всесвіт зруйнується в результаті вибухо подібного колапсу, так званого Великого виляску. Але згодом, імовірно, може статися новий Великий Вибух і утвориться новий Всесвіт. n
Склад Всесвіту n Всесвіт складається з безліч галактик – велечезних скупчень зір , які утримуються разом силою тяжіння. Їх мільярди , цих величезних скупчень зір , газу і пилу. Кожна може містити сотні тисяч чи навіть мільярди зір.
n Наша планета здається величезною, порівняно з людьми, які живуть на ній. Однак Земля- лише крихітна пилинка порівняно з усім Всесвітом. Земля- одна з девяти планет, які обертаються по орбітах навколо зорі, названої Сонцем. Всесвіт складається переважно із зір- їх більше, ніж усього іншого. Полічити їх не можливо, але, за припущенням, їх що найменше 100 млрд.
n Сонце, як і решта зір, -це світна куля із розжарених газів. Це звичайна, не дуже гаря ча жовта зоря, яка разом з мільярдами інших складає Галактику- величезне спіралеподібне скупчення зір. Наша рідна галактика називається Чумацьким або ж Молочним Шляхом. Разом із приблизно 30 - ма іншими галактиками, вона утворює у просторі скупчення галактик- Місцеву Групу. У всесвіті існує багато інших груп і скупчень галактик, які згруповані у надскупчення.
n Із землі видно багато галактик, але більшість розміщені занадто далеко, щоб їх можна було побачити. Усьго у всесвіті близько 100 млрд. галактик. Їх можна спостерігати в будьякому напрямі від землі. Деякі на стільки великі чи наскільки близькі до нас, щор можна розрізнити їхню форму і окремі зорі, з яких вони складаються. Їх видно в телескопи, як наземні, так і встановлені на штучних супутниках Землі.
Вимірювання відстаней n Вимірювати відстані на Землі неважко. Для опису величини якого-небудь придмета чи відстані до нього ми користуємося звичними системами вимірювання – метричною( кілометр, сантиметр) чи англійською (миля, ярд, фут, дюйм). Ці самі одиниці довжини застосовуються для вимірювання багатьох позаземних об’єктів, зокрема кратера на Місяці чи навіть відстані між Плутоном і Сонцем.
n Деякі об’єкти настільки великі, або знаходяться так далеко, що застосовувати ці одиниці довжини стосовно них не зручно- з добуті числа надто громіздкі. Астрономи користуються іншими одиницями довжини. У межах Сонячної системи вони використовують астрономічну одиницю (а. о. ). Одна а. о. – це середня відстань між Землею і Сонцем, і з нею порівнюють відстані до решти об’єктів. Від Сонця до Марса- 1, 5 а. о. , до Юпітера 5, 2 а. о. , тощо.
Для вимірюванні відстаней до об’єктів поза Сонячною системою, зокрема відстане до зір і галактик чи поперечників галактик, астрономи користуються світловими роками. n Світло поширюється найшвидше, зі швидкістю 299 792 км/ с. Світловий рік – це відстань, яку долає світло за рік. Вона становить 9 460 700 000 км, або ж 9 460 млрд. км, чи просто 1 світловий рік. Поперечник нашої галактики Чумацький Шлях становить приблизно 100 000 світлових років. n
Розширення всесвіту Усе у Всесвіті рухається. Земля обертається навколо своєї осі, щодоби здійснюючи один оберт. Відбувається чергування дня і ночі: ми то загораємо на сонці, то бачимо темне нічне небо. Решта планет, їх супутники, міріади зір також обертаються навколо власної осі. n Усі ці об’єкти, обертаючися, ще й переміщуються у просторі. Земля, наприклад, щороку здійснює оберт навколо Сонця, рухаючись по круговій орбіті. n
n Одночасно Сонце, Земля і решта небесних тіл, які утворюють Сонячну Систему, рухаються як одне ціле. Вони обертаються навколо центра галактики Чумацький Шлях. З нашого місця в Галактиці ми заглядаємо далеко в космос і бачимо інші галактики. Вони належать до скупчень, які розлітаються і від нашої галактики і одне від одного. Щ о далі розміщене те чи інше скупчення. То швидше воно віддаляється. Увесь Всесвіт безперервно розширюється, і це відбувається з моменту його винекнення.
Людина у Всесвіті n Наприкінці ХХ ст. людство зрозуміло , що життя не позбавлене певного загальнокосмічного змісту і що умови , завдяки яким воно виникло , не є випадковим збігом локальних фізичних обставин , а найглибшим чином пов’язане з глобальними космологічними причинами – з історією і розвитком Всесвіту в цілому.
З’ясувалося , що винекненю розуму передувала дуже довга еволюція фізичних чинників у Всесвіті. І якби еволюція Всесвіту мала інший характер , життя в ньом навряд чи могло зародитись. Так чомуж Всесвіт у якому ми живемо , має саме такі властивоств , що сприяють життю і ро-зуму , а не які – небуть інші ? Впродовж досить тривалого часу на це запитання відповіді не було. Лише у другій половині ХХ ст. астрофі – зик Г. Ідліс звернув увагу на те , що закони фізики , у нашому Всесвіті , “дозволяють” існування атомів , зір , планет і життя. n
n А згодом космолог А. Зельманов сформулював дуже важливе положення : « Ми э безпосередніми свідками природних проце- сів визначеного типу , тому що процеси іншого типу відбуваються без свідків » , тобто ми живем у цьому Всесвіті , бо його фізичні властивості це допускають. Англійський астрофізик П. Девіс також висловив думку про те , що наявність життя накладає обмеження на властивості Всесвіта – вони мусять бути тою чи іншою мірою визначеними. Можливо в іншому Всесвіті , що має інші властивості , ми просто не змогли б з’явитись, і такий “інший” Всесвіт нікому було б спостерігати і вивчати.
Антропний принцип n Антропний принцип (АП , від грецького «антропос» - «людина» ) уперше проголосив фі- зик Б. Картер 1974 р. Його формулюють так «Ми існуємо , томущо Всесвіт такий , який він є» . Основна ідея антропного принципу – ідея зв’язку між існуванням людства і фундамен – тальними властивостями Всесвіту. Сам по со- бі цей принцип ще нічого не пояснює. Але він дає новий напрямок досліджень , сприяє постановці та вивченню ряду питаннь , на які раніше не звертали особливої уваги. Одне з цих питаннь – які саме властивості Всесвіту забезпечують наше існування.
Життя і фундаменталь константи n Багаторічна практика астрономічних і астрофізичних спостережень і здоровий глузд привчили нас до думки , що картина навколишнього світу , яку ми бачимо , сама собою зрозуміла і єдно можлива , що інакше і бути не може. Проте насправді це далеко не так. Як показуть теоритичні дослідження , стру – туру нашого Всесвіту дуже нестійка по вілношенню до його основних фундаментальних констант.
n Навіть за невеликих відхилень від їхніх наявних значень Всесвіту мусив би повністю змінити свій вигляд. Його будова , починаючи від елементарних частинок і закінчуючи надскупченнями галактик , спростилася б , а значні структурні складові зникли б. Ці константи забезпечили такий процес еволюції Всесвіту , за якого виникла можливість утворення складних систем і складних форм руху матерій , а отже , життя і людина.
Фундаментальні взаємодії І. Розенталь вважає , що всю структуру Всесвіту та його історію визначають чотири фундаментальні взаємодії – гравітація , електромагнітна , сильна і слабка , а також співвідношення: - між масою електрона і паротона mе/mp - між масою нейтрона і протона m= mn – mp - N розмірністю фізичного простору.
Саме по відношенню до цієї «магічної сімки» і є дуже чутливим наш Всесвіт : досить вне- сти незначні зміни у їхні значення , і це при- зведен до радикальних змін природи цілого Всесвіту не тільки на кількісному , але й на якісному рівнях. Ці зміни можуть бути навіть катастрофічними для Всесвіту , наприклад: n якби гравітаційна стала зменшилась в кілька разів , то сила тяжіння булаб занадто малою для формування із хмар водню галактик і зір; якби , навпаки , гравітаційна стала збільши- лась в кілька разів , сила тяжіння виявилась завеликою і розширення Всесвіту швидко змінилося стисненням , так що життя у ньом не встигло б розвинутись до високого рівня ;
n n n Якби маса електрона була хоча б удвічі біль- ша , ніж вона є , електрон «завалювавсь» на протон , і замість атомів водню (і всіх інших електроелементів) у всьому Всесвіті були б лише нейтрони і нейтронні зорі ; Якби різниця між масою протона і нейтрона була утричі більшою , то не змогли б утво- рюватись дейтрони , які відіграють віріша- льну роль у реакціях термоядерного синтезу , і тоді увесі Всесвіт складався б виключно з водню ; Якби сила взаємодій між протонами і нейтронами була хоча б на 7 -5% більшою , Всесвіт складався б із одного гелію ; коли б ця сила була на 5 -7% меншою , гелій взагалі не зміг би утворитись.
Землі пов’язані з іншими фундаментальними властивостями астрономічного світу , зокрема з розширенням Всесвіту. Виявляється , ми не випадково живем в епоху «червоних зміщень» галактик. Віддалення джерел електромагнітного випромінювання приводить до зсуву їхньго випромінювання у червоний бік спектра , і до зменшення енергії , яку воно несе. Якби галактики зближувались , то замість червоного зміщення ми спостерігалиб фіолетове , тобто збільшення частот випромінювання у бік жорстких променів.
При цьому на нас падав би такий спопеляючий потік електромагнітної енергії , що життя за таких умов не змогло б існувати. Навіть у тому разі , коли б Всесвіт не розширювавсь повільніше , інтенсивність випромінювання була б досить високою щоб знищити білкове життя в зародку. Можна було б спробувати змінити одразу не одну , а кілька фундаментальних сталих. Виявляється , при цьому існує деяка область їхніх значень , яка дає можливість утворення складних структур , однак час їхнього існівання невеликий.
У тому світі буде занадто мало часу , щоб виникло що-небуть досить складне. Отже , можна ще раз підкреслити глибоку доцільність і гармонію фізичних законів і значень фундаментальних стали. В супротивному разі винекнення складних форм матері вияветься неможливим. Тільки за наявних їхніх значень структура та історія Всесвіту припу- скає розвиток життя і появу розуму.
Унікальність нашого Всесвіту Порівняно вузькі межі можливих змін фундаментальних фізичних сталих , коли ще моливе існування життя , говорить про унікальністі «набор» їхніх значень у нашому Всесвіті. Саме ця їхня винятковість забезпечує можливість існування життя. Виникає питання : оскільки набір фізичних сталих величин у нашому Всесвіті унікальний , а все унікальне малоймовірне , то яким чином такий збіг умов міг здіснитися ?
З точки зору антропного принципу , наш Все- світ пройшов через нескінченну послідо – вність циклів розширення і стиснення. На початку кожного з них складався свій набір фізичних констант , що змінювавсь від циклу до циклу. Ми з’ясували в тому циклі , в якому сформувалося поєднання фізичних сталих та інших властивостей , сприятливе для вине - кнення складних структур і живих систем. Окрім цього , не виключено , що в матері- альному Космосі існує нескіченна кількість різних всесвітів водночас у кожному з яких свій набір , свій комплекс фізичних констант і властивосте.
У нашому Всесвіті , з нашим комплексом фізичних явищ , зв’язків і фундаментальних фізичних констант , його стабільність забезпечує саме тими законами природи , які реалізувалися в навколишньому світі. Але можуть існувати й інші , незвичні для нас комплекси явищ , стабільність яких забезпечує іншим законам.
Звідси ясно , що можна припустити існування всесвітів з іншими законами , іншими властивостями простору-часу і світовими константами , не менш організованих , ніж наш , і навіть таких , що забезпечують існування не гуманоїдної форм життя і розуму. Отже ми існуємо у тому Всесвіті , властивості якого дозволяють формування живих організмів ; моуть існувати інші всесвіти , де діють інші фундаментальні закони , і можливе існування принципово інших форм життя.
І в тому , і в іншому випадках питання про те , як міг реалізуватися випадковим чином унікальний і тому малоймовірний набір фізичних констант , фактично знімається. Оскільки число можливостей , тобто циклів розширення (різних всесвітів ) , нескінченне , то в існуванні одному з цих циклів (в одному з цих всесвітів ) необхідного для життя збіг умов з позиції теорії ймвірностей вже немає нічого неможливого.
Проблема існування інших всевітів Питання про нескінченну кількість можливих всесвітів у фізиці та космології , як і всяка інша нова проблема , стикається з неясно – стями. Якщо інші всесвіти існують , то їхнє існування підкоряється принципово іншим законам , ніж існування нашого Всесвіту. А це означає , що ми аж ніяк неможемо отримати від них інформацію , адже фізичний зв’язок між різними об’єктами можливий тоді , коли вони живуть за подібними законами.
Як здіснити зв’язок з тим , що принципово не схоже на наш світ ? Окремі вчені припу – скають , що такими каналами зв’язку можуть слугувати сингулярності , які в нашому Все – світі мають місце у випадку чорних дір. Можливо , що бар’єри простору-часу , які відокремлюють наш Всесвіт від інших все – світів , не такі вже й не приступні. Не виключено , що з часом вони будуть подолані наукою і виведуть наші уявлення про Космос на якісно новий рівень.
Ще 1934 р. австрійський вчений К. Гендель сформував теорему про неповноту наших знань , яка проголошує “Жодна система не може бути пізнаною до кінця зсередини – поза зв’язком її з іншими системами вищого порядку ”. Це означає , що неможливо вичерпно описати світ , у якому живе людина зокрема – описати причину появи та існування Всесвіту , не вийшовши за його межі.