Univers

Hubble Ultra-Deep Field Image. Der er hundreder af galakser i dette billede, og det viser kun et lille område af nattehimlen.
Det er ikke raketvidenskab, det er ...
Astronomi
link =: kategori:
The Final Frontier
Afgrunden stirrer tilbage
Husk min søn, universet er et stort sted - måske det største!
—Kilgore ørred
Rummet er stort. Virkelig stor. Du vil bare ikke tro, hvor enormt, forbløffende enormt det er. Jeg mener, du tror måske, det er langt ned ad vejen til apotekeren, men det er jordnødder til rummet
- Hitchhiker's Guide to the Galaxy

Det univers er alting!


Alt af plads og tid og alt indeholdt deri kaldes universet. Dette inkluderer hvad vi kan se, hvad vi ikke kan se, hvad vi ved, vi ikke kan se, og hvad vi kanved ikke, at vi ikke kan se. Selv uden for universet er der stadig en del af universet (skønt nogle mener, at vores univers faktisk er en del af et større 'multivers', hvilket betyder, at vores koncept om, hvad der udgør universet, muligvis bliver nødt til at ændre sig).

Hvor det kommer fra, ved ingen, undtagen selvfølgelig kreationister WHO ved godt at Gud var den, der skabte det (og specifikt,deres Gud ). Hvor Gud kom fra, ved ingen. Så vi er alle sammen i samme båd.

Det betyder ikke rigtig så meget, hvis du tænker over det.

Indhold

Universets historie

Mens nogle mennesker tror, ​​at universet blev skabt over en seks-dages span for omkring 6.000 til 10.000 år siden viser de faktiske målinger, at de er smertefuldt forkerte, medmindre du abonnerer på Sidste torsdag eller en lignende idé, men det er irrelevant formodning her.


Universet ser ud til at have dannet sig for ca. 13,8 milliarder år siden i en hurtig og massiv udvidelse af rumtid kaldet Stort brag . Efter den indledende inflation afkøledes de energiske partikler og atomisk reaktioner skabte, hvad der skulle blive stof , som til sidst klumpede sig sammen for at danne galakser og stjerner . I løbet af stjernernes udvikling blev der produceret tungere elementer, hvilket førte til senere generation af stjernesystemer med planeter undertiden stort set lavet af disse tunge elementer - stenede planeter .



Vores solsystem er cirka 4,5 milliarder år gammel og har en håndfuld sådanne stenede planeter og mindre affald sammen med fire gas giganter , som stort set er sammensat af lettere grundstoffer og forbindelser. Efter en lang periode med afkøling, vores planet blev gæstfri for udvikling af de meget komplekse organiske forbindelser, som nu er kendt for at være rigelige i universet. En samling af de nævnte forbindelser skrev dette for ikke længe siden, mens en anden samling nu læser den.


Struktur

Når det ses på de største skalaer, viser universet et uendeligt sæt skildpadder, den ene under den anden en struktur, hvor galakser og klynger af galakser er arrangeret i lange, weblignende filamenter og vægge, der omgiver store hulrum, hvor der er lidt mere end mørk energi og en flok isolerede galakser, med galaktiske superklynger, der har tendens til at være i knuderne i det kosmiske væve som ofte kendt og vokse på bekostning af filamenterne, mens hulrummene bliver større og større, efterhånden som universet ekspanderer hurtigere og hurtigere. Dette er forudsagt af teoretiske modeller såvel som computersimuleringer. Som forudsagt også af teorien (den såkaldte ΛCDM model, hvor en kosmologisk konstant Λ associeret med mørk energi og C gammel D ark M atter er til stede) og bekræftet af observationer vokser tingene 'nedenfra og op', da små galakser og klynger af galakser kombineres for at danne større galakser og klynger og så videre.

Oprindelsen til disse strukturer tilskrives stofoverdensiteter forårsaget af kvantesvingninger dannet efter kosmisk inflation, der slettede næsten alle dem, der dukkede op lige Stort brag .


Friedmann-universer og universets form

For universer fyldt med intet andet end materie er universets skæbne tæt knyttet til dets geometri, som beskrevet nedenfor; dvs. hvis pladsen i store skalaer er buet eller ej. Tre grundlæggende muligheder, kaldet Friedmann-universerne, findes, der vedrører massefylde og energi. Bemærk dog, at vores universpasser ikke nøjagtigtind i en af ​​disse kategorier. Friedmann-universer findes ofte i populære videnskabelige kilder, især ældre, og i videnskabelige lærebøger fra 1990'erne og tidligere (fordi vi først fandt ud af den mørke energi i 1999). Husk dog, at de er deterstattetsom mulige beskrivelser af vores univers.

  • Et åbent univers, der har en negativ krumning. I dette scenario vil vinklerne på en trekant summe mindre end 180 ° og to parallelle linjer afvige før eller senere. Dette univers har mindre tæthed end det, der er nødvendigt for at stoppe dets ekspansion og vil fortsætte med at ekspandere for evigt.
  • Et fladt univers, der ikke har nogen krumning. Her, den Euklidisk geometri undervist i skoler gælder: vinklerne på en trekant summer 180 ° og to parallelle linjer vil altid være parallelle. Den har netop den kritiske tæthed, der er nødvendig for at stoppe dens udvidelse ... efter en uendelig tid.
  • Et lukket univers, der har en positiv krumning. Trekanter i denne type univers ser, hvordan deres vinkler summerer mere end 180 °, og to parallelle linjer slutter sammen. Denne er så tæt, at før eller senere vil kollapse i en stor knas.

Nuværende data understøtter et fladt univers uden (målbar) krumning og den kritiske tæthed, efter at mørk energi er tilføjet. Dettegør ikkebetyder, at universet skal være uendeligt, som det sædvanligvis er angivet, da det ikke er fyldt med andet end stof, men også en betydelig mængde mørk energi, der opfører sig anderledes. Der er også modeller af endelige universer med nul krumning, såsom torus (et dougnhutformet univers. Mmmmm ... donuts) eller en hornlignende struktur, der er kompatible med vores observationer. Eller dens krumning kan være så lille, at den ikke kan måles med det aktuelle udstyr.

Universets størrelse

Hvad er størrelsen på universet? En meget vigtig advarsel er at differentiereobserverbarUniverset afhelUnivers. Førstnævnte svarer naturligvis til den del af det, der kan ses fra Jorden og kan ses som en kugle centreret om os med en diameter på omkring 93 milliarder lysår. Vi ved ikke, hvad der ligger ud over den horisont, og på grund af udvidelsen af ​​universet 'vil' vi ikke være i stand til at observere meget længere væk end det i en fjern fremtid (faktisk ser vi faktiskmindre og mindre), men det antages, at meget sandsynligt mere af de samme ting, der danner vores hjørne af universet. Størrelsen på sidstnævnte er ukendt og spænder fra nogle tidligere forslag til et univers faktiskmindreend den observerbare, og hvor fjerne galakser rent faktisk ville være billeder af tættere, hvis lys havde været i stand til at omgå det, til skøn baseret på sandsynlighedsberegninger eller i forudsigelser baseret på teorien om kosmisk inflation. På den måde har vi detnederstebegrænser området fra 5 eller 250 volumener. Hvis inflationsteori er skøn over den rigtige størrelse fra imponerende 3x10 gange større end det observerbare univers tili det mindsteen tankegang 10 megaparsek , som praktisk talt er uendelig. Dette forudsat at det faktisk ikke er uendeligt, som nævnt ovenfor.

Universets fremtid

Alleluia!

Universets afslutning er et interessant emne, antaget af mange mennesker i årtusinder.


Menneskelig forståelse

Se hovedartiklen om dette emne: Liste over forudsigelser for verdens ende

Indtil det moderne ' Videnskabelig alder , 'universets fremtid var domineret af religiøs fortolkninger. I det store og hele i Abrahamsk og europæisk -afstammede religioner disse involverede en slags ultimativ 'Dommedag' eller universel katastrofe. Andre trosretninger har forestillet sig en eller anden form for fortsat evig eksistens. Næsten alle disse ideer er indledt af en uvillighed til at tro på personlig ophør (død) og deles stadig ud af ' præsteklasser 'som begge bekvemmeligheder:' Du skal ikke bekymre dig om din tilstand her på jorden. Kom den dag, du skal slutte dig til Herren i himlen 'eller som trusler:' Hvis du ikke adlyder de regler, der er afgivet, så kom dagen, skal du ikke blive frelst. ' De fleste af disse scenarier var afhængige af selvstyrelsen (eller cupiditet!) Af de ansvarlige og uvidenheden (eller dumheden) hos dem, der har dem pålagt sig.

Fremkomsten af ​​videnskab

Da de uddannede begyndte at udforske verden omkring dem, og da uddannelse spredte sig nedad i samfundet, begyndte der at opstå spørgsmål angående begyndelsen og slutningen af ​​alle ting.

At forestille sig et univers uden en tænkende, ledende kraft med en konstant indflydelse på begivenheder har det meste af den registrerede historie været en nødvendigvis skjult tro, da sådanne ideer har bragt ondskab og sanktion mod enhver, der er modig (eller dum) nok til at udtrykke dem. Dette er stadig tilfældet i nogle dele af verden.

Naturfilosofer, forløberne for nutidens forskere, begyndte beskrivelsen af ​​verden om dem i alle de gamle civilisationer i verden, men meget få turde udtale et ateistisk verdensbillede.

Moderne fortolkning

Vigtigste vare: Universets ultimative skæbne

Opdagelsen af ​​Edwin Hubble af udvidelsen af ​​universet førte til begrebet Stort brag og universets oprindelse, men dets ultimative skæbne har længe været genstand for diskussion og kontrovers.

Udeladelse af 'Steady State' teorien (en nu diskrediteret hypotese om, at universet løbende genopfyldes af spontan produktion af atomer i det tomme rum) var der indtil for nylig tre mulige ruter for universet afhængigt af værdien af ​​dets samlede tæthed:

  1. fortsat ekspansion for evigheden (åbent univers)
  2. faldende ekspansion til standsning efter uendelig tid (fladt univers)
  3. faldende ekspansion efterfulgt af sammentrækning til en ' Stor knas '(Lukket univers)

Det antages nu, at det samlede stof og energi af universet er for det meste (mindst 90% og op til 97%) fysisk uopdagelig (på enhver traditionel måde), men dets tilstedeværelse kan udledes af dens virkninger. Denne materie og energi har ingen anden virkning på 'normal' materie end tyngdekraft .

Det beregnes, at der er meget masse låst inde mørkt stof hjælper med at holde galakser sammen. Dette er nødvendigt for at forklare rotationshastighederne for stjerner ved de ydre kanter af galakser. Med kun den observerbare mængde masse skal de ydre stjerner 'spinde ud' og gå tabt for galakserne.

Mørk energi menes at gennemtrænge hele rummet og have en negativ tyngdekraftseffekt, hvilket får al materie til at accelerere væk fra sine naboer. (Forestil dig det som trykket, der får en ballon til at ekspandere. Det er denne energi, der forsegler den eventuelle skæbne for universet som en variant af (1) og (2) ovenfor, dvs. stadig stigende ekspansion, ellernæstenså.

Big Freeze

Tilstedeværelsen af ​​denne mørke energi er det, der får astrofysikere til at tro, at universets skæbne, ofte kendt somBig Freeze(ellerBig Whimper), skal være et hav ved lav temperatur (10Kelvin) fotoner med noget vildfarende elektroner og positroner . Dybest set går hele processen igennem 'brug af' tilgængeligt hydrogen og helium og 'fordampning' af både alt stof, der ikke er i form af sorte huller via eventuelt henfald af protoner og neutroner og af sorte huller via emission af Hawking-stråling . Dette vil tage en tid på op til 10 (ja, det er ti tilet tusinde fem hundrede) flere år. Dette er hvad der venter et fladt eller åbent univers.

Stor knas

Hvis universet imidlertid begyndte at kollapse, ville effekterne ikke blive bemærket i nogen tid for hypotetiske observatører på grund af forsinkelsen forårsaget af lysets hastighed (forudsat at der var observatører på det tidspunkt, da sammentrækning kunne begynde i en langt fremtid, efter at stjerner var brændt ud eller værre). Efter mere eller mindre lang tid præget af en kontinuerlig stigning i temperaturen på den kosmiske mikrobølgebaggrund kolliderede klynger af galakser og galakser sammen og fulgte af de egne stjerner, og slutningen, 'Big Crunch', ville komme i form af alle sorte huller, der smelter sammen til en humongøs, der absorberer alt, hvad der er tilbage - måskegenstarti et nyt Big Bang. -

Andre mulige (dårlige) afslutninger

Hvis den nuværende hastighed for kosmisk inflation steg endnu hurtigere end en kosmologisk konstant antyder, og den mørke energi er af en form kendt som fantom energi , kunne universet ophøre med at værebeboeliglænge før alt falmer ud. Afhængigt af modellen kunne universet på bare 20 milliarder år ekspandere så hurtigt, at alt fra galakse- og galaksehoblinger i starten til endelig de helt egne subatomære partikler i slutningen ville blive revet fra hinanden. Dette kaldes 'Big Rip'.

Denne ende forudsætter imidlertid, at den mørke energitæthed ikke forbliver konstant over tid, men faktisk øges, hvilket får universets acceleration til at vokse på ubestemt tid. Indtil videre er der ikke målt nogen stigning i den mørke energitæthed, og den formodes at være stabil i standardmodellen for kosmologi. Hvis det er sandt, om flere milliarder år, vil det fjerne observationer fra det daværende univers blive hurtigere væk fra os, så de igen vil forlade det observerbare univers i en udadgående retning. Over tid vil flere og flere galakser blive påvirket af dette, indtil en meget gammel Milkdromeda-galakse i slutningen vil være den eneste synlige i hele universet. Den endelige skæbne for universet vil så være den store fryse ovenfor.

En anden foreslået Game Over kunne komme, hvis stoffet i Universet ikke var helt stabilt. I dette scenarie ville overgangen til sin stabile fase tage form af en boble af ægte stabilt rum, der ville udvide sig med lysets hastighed, der fortærede det gamle univers uden muligheder for at se tingen komme eller bemærke dens effekter og transformere alt en gang inde i noget nyt, men samtidig forårsager der et sammenbrud til en central singularitet. Det er ukendthvornåroghvordette kunne begynde, så sov godt.

Science fiction

Forskellige tidspunkter 'tæt på slutningen' er blevet beskrevet eller optaget af tegn i science fiction . Der er en dejlig restaurant i slutningen af ​​universet, som er dyrevenlig, hvilket giver kæledyrsaber plads ved bordet. Efter en hård nats karrusel er Big Bang Burger Bar i den anden ende af byen et godt sted at få en mægtig flade af chips , til at opsuge de uønskede toksiner, der altid ledsager dit valgte stof.

Termodynamik

'Universet' er jargon inden for termodynamik. Universet består af systemet og omgivelserne i henhold til termodynamik. Ifølge Anden lov om termodynamik , universets entropi har en tendens til at stige med tiden. I et system med konstant tryk efterlader varmen systemet i en eksoterm proces, men energi bevares.

Poetiske fortolkninger

  • Robert Frost:
'Nogle siger, at verden vil ende i ild,
nogle siger i is.
Fra hvad jeg har smagt af lyst
Jeg holder med dem, der foretrækker ild.
Men hvis det skulle gå til grunde to gange,
Jeg tror, ​​jeg ved nok af had
At sige det til ødelæggelse af is
Er også fantastisk
Og ville være tilstrækkeligt. '
  • T.S. Eliot:
'Det er sådan, verden slutter
Ikke med et brag, men et klynk. '

Multiverse

Mens det er et udtryk, der oftest er forbundet med science fiction, er kosmologisk set ' multivers 'er det hypotetiske rige, der indeholder vores univers såvel som mange mulige andre. Mange fysikere tager multiverse teorien kinda-sorta-seriøst, herunder Andrei Linde, Alan Guth, Stephen Hawking , Michio Kaku , David Deutsch, Max Tegmark, Steven Weinberg, Hugh Everett, Raj Pathria, Alexander Vilenkin og Brian Greene.

Måske har der været flere universer med flere store pandehår, og hvert nye univers modtager en anden kast af de kosmiske terninger og har således forskellige fysiske love. Der er nogle teorier, der kan føre til et multivers: evig inflation, strengteori, superstrengsteori, sort hul-kosmologi, M-teori, Brane-kosmologi, holografisk princip og fortolkningen af ​​mange verdener, og nogle af de ovennævnte fysikere som Max Tegmark har endda forsøgt at klassificere de forskellige typer univers, der spænder fra hans Niveau I (dele af universet meget langt ud over vores observerbare, hvor-naturligvis-fysiske love ville være de samme end i vores plet af plads) til hans Niveau IV (Universer der bruger anden matematik, ikke kun fysiske love, end vores). Dette er en filosofisk tilfredsstillende fortolkning af finjusteret univers problem. Det er dog også helt skarp uforståelig :

For en start, hvordan skal eksistensen af ​​de andre universer testes? ... [Jeg] fremkalder en uendelig række usynlige universer for at forklare de usædvanlige træk ved den, vi ser, er lige så Til dette som at påberåbe sig en uset Skaber. Multiverse-teorien kan være klædt ud i videnskabeligt sprog, men i det væsentlige kræver det samme spring af tro.
—Paul Davies

Indtil vi udvikler instrumenter, der rent faktisk kan se uden for universet, eller skabe et univers i en krukke, som vi kan stikke med videnskabelige instrumenter (lidt mere sandsynligt), forbliver dette uforståeligt.

Alternativer til multiverset er Ekpyrotisk cyklisk univers (Paul Steinhardt og Neil Turok), fekundunivers eller kosmologisk naturlig selektion ( Lee Smolin ), konform cyklisk kosmologi (Roger Penrose og Vahe Gurzadyan), cyklisk Baum – Frampton-model (Lauris Baum og Paul Frampton), loop-kvantekosmologi (Martin Bojowald, Abhay Ashtekar og Carlo Rovelli), evigt statisk univers eller det simulerede univers (Nick Bostrom). Og selvfølgelig Goddidit . Afhængigt af teorien har multiverset en endelig størrelse og alder, som i evig inflation, eller er uendelig og tidløs, som i fortolkningen af ​​mange verdener. Skønt nogle teorier involverer et endeligt, men tidløst multiversum eller et uendeligt men endeligt ældet multiversum.