Одной из причин освоения мира является заложенное в человечестве любопытство, тяга к познанию себя и окружающего мира.
Одним из вопросов мироздания, занимающих умы человечества на протяжении уже нескольких тысяч лет, являются размеры Вселенной.
История исследований размеров Вселенной
В древности границы мира человека ограничивались сначала пределами его поселения, потом они расширились, и Земля казалась диском, лежащим на черепахе и слонах. Однако, уже древнегреческий философ Аристотель пришёл к выводу, что Земля является круглой, при этом она является центром мира, вокруг которого обращаются планеты и Солнце.
Такое мировоззрение продержалось до Нового времени, когда в результате развития европейской науки и техники появились новые научные знания. Исследования Николая Коперника, Галилео Галилея, Исаака Ньютона и многих других ученых поменяли мировоззрение людей и границы Вселенной вновь расширились. Земля хоть и перестала быть центром Солнечной системы, но видимый мир замыкался в пределах одной единственной пусть и огромной галактики Млечный Путь, включающей в себя все остальные небесные объекты.
Новый этап развития в познании границ Вселенной наступил в ХХ веке.
В начале ХХ века исследователи Эйнар Герцшрунг и Харлоу Шелпи разработали метод, по которому, делая сравнения абсолютной светимости звёзд с видимой светимостью, можно с довольно высокой точностью рассчитать расстояние до звёзд.
На основе данного метода в 1922 году советский астроном Эрнст Эпик смог определить расстояние до Андромеды. Расстояние оказалось на порядок больше, чем размеры Млечного пути.
В результате дальнейших исследований удалось установить, что галактики являются одной из очень малых частей Вселенной. Галактики складываются в скопления, а скопления в сверхскопления галактик. Сверхскопления в свою очередь складываются в галактические нити, а они вместе с гигантскими пустотами- войдами, образуют галактические стены – относительно плоские участки скоплений и сверхскоплений галактик.
Именно эти структуры, галактические нити, войды и стены и составляют крупномасштабную структуру изучаемой Вселенной. -
Современная модель Вселенной
Альберт Эйнштейн стал ученым, который совершил первый шаг в направлении к созданию современной нам модели Вселенной.
В 1917 году Эйнштейн ввёл модель стационарной Вселенной, основанной на его же общей теории относительности. Согласно модели Эйнштейна Вселенная является бесконечной во времени и в то же время конечной в пространстве.
Эйнштейн считал, что Вселенная представляет собою некую замкнутую оболочку гиперсферы. В пример можно привести обычный глобус. Сколько бы путник не шёл по Земле края её он не встретит, но что не означает бесконечность планеты. Согласно Эйнштейнуу Вселенная обладает конечным объёмом, количеством звёзд и конечной массой.
Но в 1922 году советский физик Александр Фридман дополнил модель Эйнштейна выводом, что Вселенная не статичная, а может расширяться или сжиматься со временем.
Подтвердил выводы Фридмана уже Эдвин Хаббл.
В результате Вселенная получила определённый возраст, который был строго зависим от постоянной Хаббла, которая характеризовала скорость её расширения.
В 1948 году советский физик Георгий Гамов разработал гипотезу «горячей Вселенной». Согласно этой гипотезе развитие Вселенной началось с состояния горячей и плотной плазмы. Такая плазма состояла из элементарных частиц. А эволюция Вселенной продолжается с идущим расширением. Эта гипотеза стала основой теории Большого Взрыва.
В 1965 году открытие американскими специалистами реликтового излучения подтвердило догадки о горячей Вселенной.
В 1998 году исследователи определили, что Вселенная расширяется с ускорением. Это открытие определило современные нам представления о природе изучаемой Вселенной.
Было введено понятие темной материи, которая содержала большую часть массы Вселенной.
Современное представление о размере наблюдаемой Вселенной
В современной науке выстраиваемая модель Вселенной носит название ΛCDM-модель.
В этой аббревиатуре:
- «Λ» - говорит о присутствии космологической постоянной, которая объясняет ускоренное расширение Вселенной.
- «CDM» - говорит о том, что холодная темная материя заполнила Вселенную.
Согласно последним исследованиям постоянная Хаббла равна приблизительно 71 (км/с)/Мпк. Эта цифра соответствует известному возрасту Вселенной, равному 13,75 млрд. лет. А если известен возраст, то можно определить и размер наблюдаемой специалистами области Вселенной.
Размеры наблюдаемой Вселенной делят на два типа:
- Первый тип – это видимый размер, который также называют радиусом Хаббла. Он равен 13,75 миллиарду световых лет.
- Второй тип – реальный размер, или горизонт частиц. Этот тип равен 45,7 миллиардов световых лет.
Важно заметить, что оба размера не являются характеристикой реального настоящего размера Вселенной.
Это связано с тем, что:
- данные размеры имеют зависимость от местоположения наблюдателя в пространстве.
- эти горизонты имеют свойства изменяться со временем.
Так, в случае с ΛCDM-моделью горизонт частиц имеет свойство расширяться со скоростью большей, чем скорость горизонта Хаббла
Таким образом, современная наука не дает ответа на вопрос о настоящих реальных размерах Вселенной, и есть ли у неё границы.
Однако, можно точно сказать, что известно современной науке. Это то, что у наблюдаемой нами Вселенной есть видимая и истинная граница. Эти границы называются соответственно радиусом Хаббла (13,75 млрд св. лет) и радиусом частиц (45,7 млрд. св. лет).
Такие границы полностью зависят от места, где находится наблюдатель и они, границы со временем расширяются.
При этом радиус Хаббла расширяется строго в соответствии со скоростью света. А горизонт частиц расширяется ускоренно.
Остаётся не выясненным, будет ли продолжаться ускорение горизонта частиц, и не придет ли ему на смену сжатие.
