0 просмотров

Как выглядит Вселенная в очень больших масштабах?

Этот материал (включая изображения) защищен авторским правом!. См. мое уведомление об авторских правах для добросовестного использования.

В масштабе миллиардов световых лет Вселенная считается однородной.Это делает модели Вселенной более простыми и «более разумными» — если бы мы жили в необычной части Вселенной, то было бы почти невозможно понять Вселенную в целом, наблюдая за нашим окружением. Открытие длинных сверхскоплений может поставить под угрозу это предположение. Однако в достаточно больших масштабах Вселенная имеет множество сверхскоплений во всех направлениях. Это похоже на большую миску пудинга из тапиоки, одна ложка пудинга выглядит как любая другая ложка, хотя есть маленькие кусочки тапиоки.

  • Вселенная однородный. Это означает, что во Вселенной нет предпочтительной позиции для наблюдения.
  • Вселенная также изотропный. Это означает, что вы не видите разницы в структуре Вселенной, когда смотрите в разные стороны.

Космологический принцип есть идея Коперника. Это значит, что мы не в каком-то особом месте. Каждый наблюдатель в данный момент космологическое время увидит то же самое, например тот же закон Хаббла-Леметра. «Космологическое время'' в этом контексте означает время, отсчитываемое от некоторого общего события, такого как сотворение Вселенной. Все в одно и то же космологическое время будут измерять один и тот же возраст Вселенной. Космологический принцип позволяет Вселенной изменяться или развиваться во времени.

Статья в тему:  Какой тип астероидов лучше всего подходит для колонизации?

Расширение космологического принципа, называемое совершенный космологический принцип говорит, что вселенная тоже не меняется со временем; эволюции нет. Следовательно, в расширяющейся Вселенной новый материя должна постоянно создаваться. Это нарушает центральное правило природы, известное как закон сохранения массы. Этот закон гласит, что общее количество массы не меняется — масса не создается из ничего и не уничтожается. Однако количество новой материи, которое необходимо создать, чтобы совершенный космологический принцип стал верным, довольно мало — всего один атом водорода на кубический сантиметр каждые 10 15 лет.Это примерно один атом водорода на Houston Astrodome каждый год — очень небольшое количество! Как описано в предыдущей главе, увеличение числа квазаров на больших расстояниях от нас является убедительным доказательством того, что Вселенная ДЕЙСТВИТЕЛЬНО изменяется или эволюционирует. Другие доказательства меняющейся Вселенной приведены далее в этой главе.

Нет центра расширения в трехмерном пространстве

Общая теория относительности описывает гравитацию как деформацию или искажение пространства и времени вблизи массивного объекта. В общей теории относительности четырехмерное пространство-время искривлено. Возможно, вы захотите освежить в памяти эти понятия, прочитав главу «Относительность».

Чтобы помочь вам понять, что означает искривленное пространство-время, давайте воспользуемся аналогией двумерного мира, искривляющегося в третье измерение. Представьте, что вы ограничены поверхностью воздушного шара, и вы знаете только о «спереди», «сзади», «слева» и «справа», но не о «сверху» и «сверху». вниз''. В вашей двухмерной вселенной вы не можете видеть третье измерение. Ваша вселенная кажется плоской. Тем не менее, вы знаете, что ваша двумерная вселенная должна быть изогнутой, потому что, если вы идете по прямой линии, вы в конце концов вернетесь туда, откуда начали! Вселенная воздушного шара имеет конечный размер, но нет края. Вы также знаете, что сумма углов больших треугольников больше 180°! Например, на воздушном шаре линии долготы, идущие с севера на юг, пересекают экватор под углом 90° и сходятся на полюсах. Таким образом, у треугольника, состоящего из одной точки на экваторе + северного полюса + другой точки на экваторе, сумма углов будет равна более чем 180°. В действительно плоской Вселенной сумма углов составила бы ровно 180°. Вы могли бы сделать вывод, что ваша вселенная положительно изогнутый.

Статья в тему:  когда будут еще серии вселенная стивена

В достаточно малых масштабах поверхность выглядит плоской, поэтому применяются обычные правила геометрии. Углы в маленьком треугольнике в сумме составляют 180°. Здесь, на поверхности Земли, Земля кажется нам плоской, потому что кривизна Земли намного больше, чем мы.Вселенная не должна изгибаться сама по себе, как показано на рисунках выше. Этот тип положительно изогнутый Вселенную обычно легче изобразить, но кривизна может быть противоположной. В отрицательно изогнутый вселенная, вселенная изгибается от самой себя. Двумерная аналогия выглядела бы как седло. Углы в больших треугольниках в сумме составляют менее 180°. Как и во Вселенной с положительной кривизной, на поверхности не было бы центра и нет края.

Вместо того, чтобы создавать БОЛЬШИЕ треугольники во Вселенной, астрономы могут использовать то, как число галактик увеличивается с увеличением расстояния. Если Вселенная имеет нулевую кривизну и галактики распределены во Вселенной примерно равномерно, то число галактик должно линейно возрастать с увеличением объема. Линии, определяющие угол, растянуты прямыми линиями. Если Вселенная имеет положительную кривизну, то число галактик увеличивается с увеличением объема, а затем уменьшается с очень большим объемом. Линии, определяющие угол, сначала расходятся, а затем сходятся на больших расстояниях. Если Вселенная имеет отрицательную кривизну, то число галактик увеличивается быстрее с увеличением объема, чем плоская Вселенная. Линии, определяющие угол, расходятся под увеличивающимся углом по мере того, как линии изгибаются друг от друга. В принципе просто, но на деле это сложно сделать.

Статья в тему:  Кто выиграл мс вселенная 2015

Поскольку кривизна очень мала, нам нужно было бы смотреть на очень большие расстояния, чтобы увидеть отличие от случая плоской Вселенной, а удаленные объекты очень тусклые и их трудно точно измерить. Если бы мы попытались посмотреть, как размеры галактик меняются с расстоянием, мы столкнулись бы не только с неопределенностью измерений. Например, во Вселенной с положительной кривизной очень далекие галактики (с большим красным смещением) кажутся больше, чем в плоской Вселенной, но в нашей Вселенной нет стандартного размера для галактик, и мы знаем, что галактики изменялись со временем на протяжении всего времени. виды взаимодействий.Использование того, как видимая яркость определенных объектов меняется с расстоянием, может работать, если вы можете найти объекты со стандартизированной яркостью (стандартные свечи). Во вселенной с положительной кривизной стандартные свечи казались бы ярче, потому что световые лучи расходились бы медленнее, чем в плоской вселенной. Сверхновые типа Ia могут работать, но большие расстояния, необходимые для Вселенной с очень небольшой кривизной, означают, что даже эти сверхновые будут очень слабыми и их трудно точно измерить.

Идея искривленной поверхности также объясняет, почему астрономы в каждой галактике видят, как другие галактики удаляются от нее, и, следовательно, выводят один и тот же закон Хаббла-Лемэтра. Вернитесь к аналогии с воздушным шаром, представьте, что на нем плоские дома. По мере расширения воздушного шара эластичный материал раздвигает дома друг от друга. Человек, сидящий на крыльце, видит, как все остальные отходят от него, и она кажется центром расширения.

Статья в тему:  Какой самый яркий цвет во вселенной

Теперь добавьте еще одно измерение, и вы получите нашу ситуацию. Точно так же, как в 2D-аналогии не создается новый материал воздушного шара, в расширении не создается новое трехмерное пространство. Однако, как и любая аналогия, аналогия с воздушным шаром имеет свои пределы. По аналогии, воздушный шар расширяется в область вокруг него — есть пространство за пределами воздушного шара. Однако с расширяющейся Вселенной пространство сам расширяется в трех измерениях — расширяется вся система координат. Наша Вселенная НЕ расширяется «во что-то большее».

Расширение пространства может иметь некоторые удивительные последствия как для профессионалов астрономии, так и для студентов, потому что наш ньютоновский взгляд на фиксированную координатную сетку в космосе во многом является частью нашего повседневного опыта на Земле.Чарльз Лайнуивер и Тамара Дэвис написали прекрасно иллюстрированную статью в мартовском номере журнала Scientific American за 2005 г. о распространенных заблуждениях относительно расширения Вселенной, таких как: галактики движутся в уже существующем пространстве (их нет), галактики не могут удалиться от нас быстрее света (они могут), размер наблюдаемой Вселенной равен скорости света, умноженной на время расширения (наблюдаемая Вселенная намного больше этого), и другие. (Локальная копия в формате PDF доступна здесь)

последнее обновление: 28 июня 2022 г.

голоса
Рейтинг статьи
Статья в тему:  Кто чемпион вселенной wwe
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
Adblock
detector