Univers

Hubble Ultra-Deep Field Image. Det er hundrevis av galakser i dette bildet, og det viser bare et lite område av nattehimmelen.
Det er ikke rakettvitenskap, det er ...
Astronomi
lenke =: kategori:
The Final Frontier
Avgrunnen stirrer tilbake
Husk sønnen min, universet er et stort sted - kanskje det største!
—Kilgore ørret
Plassen er stor. Veldig stor. Du vil bare ikke tro hvor enormt, utrolig stort det er. Jeg mener, du tror kanskje det er langt nedover veien til apoteket, men det er peanøtter til verdensrommet
- Haikerens guide til galaksen

De univers er alt!


Alt rom og tid , og alt inneholdt der, kalles universet. Dette inkluderer hva vi kan se, hva vi ikke kan se, hva vi vet vi ikke kan se og hva vivet ikke at vi ikke kan se. Selv utenfor universet er det fortsatt en del av universet (selv om noen mener at universet vårt faktisk er en del av et større 'multivers', noe som betyr at konseptet vårt om hva som utgjør universet måtte endres).

Hvor det kom fra, vet ingen, bortsett fra selvfølgelig kreasjonister WHO vet at Gud var den som gjorde det (og spesifikt,deres Gud ). Hvor Gud kom fra, vet ingen. Så vi er alle i samme båt, egentlig.

Det betyr egentlig ikke så mye, hvis du tenker på det.

Innhold

Universets historie

Mens noen mennesker tror at universet ble skapt over en seks-dagers span for rundt 6000 til 10.000 år siden viser fakta som målt dem at de er vondt galt, med mindre du abonnerer på Siste torsdagsisme eller en lignende idé, men det er irrelevant formodning her.


Universet ser ut til å ha dannet seg for omtrent 13,8 milliarder år siden i en rask og massiv utvidelse av tid som kalles Det store smellet . Etter den første oppblåsingen avkjøles de energiske partiklene, og kjernefysisk reaksjoner skapte det som skulle bli saken , som til slutt klumpet seg sammen for å danne galakser og stjerner . I løpet av stjernevolusjonen ble det produsert tyngre elementer, noe som førte til senere generasjon stjernesystemer med planeter noen ganger i stor grad laget av de tunge elementene - steinete planeter .



Våre solsystemet er omtrent 4,5 milliarder år gammel, og har en håndfull slike steinete planeter og mindre rusk, sammen med fire gassgiganter , som i stor grad er sammensatt av lettere elementer og forbindelser. Etter en lang periode med avkjøling, vår planet ble gjestfrie for utvikling av de svært komplekse organiske forbindelsene som nå er kjent for å være rikelig i universet. En samling av nevnte forbindelser skrev dette for ikke lenge siden, mens en annen samling nå leser den.


Struktur

Når det sees på de største skalaene, viser universet et uendelig sett med skilpadder, hver under hverandre en struktur der galakser og klynger av galakser er ordnet i lange, nettlignende filamenter og vegger rundt store hulrom der det er lite mer enn mørk energi og en haug med isolerte galakser, med galaktiske superklynger som pleier å være i noder til den kosmiske vever som ofte kjent, vokser på bekostning av filamentene, mens tomrom blir større og større etter hvert som universet utvides raskere og raskere. Dette har blitt spådd av teoretiske modeller så vel som datasimuleringer. Som forutsagt også av teorien (den såkalte ΛCDM modell, der en kosmologisk konstant Λ assosiert med mørk energi , og C gammel D ark M en gang til er til stede) og bekreftet av observasjoner, vokser ting 'nedenfra og opp', ettersom små galakser og klynger av galakser kombineres for å danne større galakser og klynger og så videre.

Opprinnelsen til disse strukturene tilskrives overdreven tetthet forårsaket av kvantesvingninger dannet etter kosmisk inflasjon, som slettet nesten alle de som dukket opp helt Det store smellet .


Friedmann-universer og universets form

For universer fylt med ingenting annet enn materie, er skjebnen til universet tett knyttet til dens geometri, som beskrevet nedenfor; dvs. hvis plass i store skalaer er buet eller ikke. Tre grunnleggende muligheter, kalt Friedmann-universene, eksisterer, knyttet til tettheten av materie og energi. Merk imidlertid at vårt universpasser ikke akkuratinn i noen av disse kategoriene. Friedmann-universene vises ofte i populærvitenskapelige kilder, spesielt eldre, og i vitenskapelige lærebøker fra 1990-tallet og tidligere (fordi vi først fikk vite om den mørke energien i 1999). Husk imidlertid at de er deterstattetsom mulige beskrivelser av vårt univers.

  • Et åpent univers, som har en negativ krumning. I dette scenariet vil vinklene på en trekant summe mindre enn 180 ° og to parallelle linjer avvike før eller senere. Dette universet har mindre tetthet enn det som trengs for å stoppe utvidelsen, og vil fortsette å utvide for alltid.
  • Et flatt univers, uten krumning. Her, den Euklidisk geometri undervist i skolen gjelder: vinklene til en trekant summer 180 ° og to parallelle linjer vil alltid være parallelle. Den har akkurat den kritiske tettheten som trengs for å stoppe utvidelsen ... etter en uendelig tid.
  • Et lukket univers, som har en positiv krumning. Trekanter i denne typen univers ser hvordan vinklene deres summerer seg mer enn 180 °, og to parallelle linjer vil ende sammen. Denne er så tett at før eller siden vil kollapse i en stor knase.

Nåværende data støtter et flatt univers uten (målbar) krumning og den kritiske tettheten etter at mørk energi er lagt til. Dettegjør ikkebetyr at universet må være uendelig som vanligvis blir sagt, siden det ikke er fylt med annet enn materie, men også en betydelig mengde mørk energi som oppfører seg annerledes. Det finnes også modeller av endelige universer med null krumning, som torus (et dougnhutformet univers. Mmmmm ... smultringer) eller en hornlignende struktur, som er kompatible med våre observasjoner. Eller krumningen kan være så liten at den ikke kan måles med dagens utstyr.

Universets størrelse

Hva er størrelsen på universet? En veldig viktig advarsel er å skille mellomobserverbarUniverset avhelUnivers. Førstnevnte tilsvarer selvfølgelig den delen av den som kan sees fra jorden og kan sees på som en kule sentrert på oss med en diameter på rundt 93 milliarder lysår. Vi vet ikke hva som ligger utenfor den horisonten, og på grunn av utvidelsen av universet vil vi ikke være i stand til å observere mye lenger unna enn det i en fjern fremtid (faktisk vil vi faktisk semindre og mindre), men det antas at det sannsynligvis er flere av de samme tingene som danner vårt hjørne av universet. Størrelsen på sistnevnte er ukjent og spenner fra noen tidligere forslag fra et univers faktiskmindreenn den observerbare, og i hvilke fjerne galakser faktisk ville være bilder av nærmere dem hvis lys hadde klart å omgå den, til estimater basert på sannsynlige beregninger eller i spådommer basert på teorien om kosmisk inflasjon. På den måten har vi detNedregrenser som varierer fra 5 eller 250 volumer. Hvis den inflasjonsteori er riktige størrelsesestimasjoner fra imponerende 3x10 ganger større enn det observerbare universet tili det minsteen tankegang 10 megaparsek , som er praktisk talt uendelig. Dette forutsatt at det faktisk ikke er uendelig, som nevnt ovenfor.

Universets fremtid

Alleluia!

Slutten av universet er et interessant tema, antatt av mange mennesker gjennom årtusener.


Menneskelig forståelse

Se hovedartikkelen om dette emnet: Liste over spådommer fra verdens ende

Inntil det moderne ' Vitenskapelig alder , 'universets fremtid ble dominert av religiøs tolkninger. I det store og hele i Abrahamsk og europeisk - avstamte religioner involverte en slags ultimat 'Dommedag' eller universell katastrofe. Andre trosretninger har sett for seg en eller annen form for fortsatt evig tilværelse. Nesten alle disse ideene er initiert av en uvillighet til å tro på personlig avvikling (død), og blir fortsatt delt ut av ' presteklasser 'som begge bekvemmeligheter:' Ikke bekymre deg for tilstanden din her på jorden. Kom dagen du skal slutte deg til Herren i himmelen, 'eller som trusler:' Hvis du ikke adlyder reglene som er gitt da, kom dagen, skal du ikke bli frelst. ' De fleste av disse scenariene var avhengige av selvforstørrelsen (eller kupligheten!) Av de ansvarlige og uvitenheten (eller dumheten) til de som hadde dem på seg.

Fremveksten av vitenskap

Da de utdannede begynte å utforske verden rundt dem, og etter hvert som utdannelsen spredte seg nedover i samfunnet, begynte det å oppstå spørsmål angående begynnelsen og slutten av alle ting.

Ser for seg et univers uten en tenkende, ledende kraft med en konstant innflytelse på hendelser, har det meste av historien vært nødvendigvis en skjult tro, da slike ideer har ført til uklarhet og sanksjon mot alle som er modige (eller dumme) nok til å uttrykke dem. Dette er fremdeles tilfelle i noen deler av verden.

Naturfilosofer, forløperne til dagens forskere, begynte beskrivelsen av verden om dem i alle de gamle sivilisasjonene i verden, men de færreste våget å uttale et ateistisk verdensbilde.

Moderne tolkning

Hovedelement: Ultimate Fate of the Universe

Oppdagelsen av Edwin Hubble av utvidelsen av universet førte til begrepet Det store smellet og universets opprinnelse, men dets ultimate skjebne har lenge vært gjenstand for diskusjon og kontrovers.

Utelatelse av 'Steady State' -teorien (en nå diskreditert hypotese om at universet kontinuerlig etterfylles av spontan produksjon av atomer i det tomme rommet) var det inntil nylig tre mulige ruter for universet avhengig av verdien av dets totale tetthet:

  1. fortsatt ekspansjon for evigheten (Åpent univers)
  2. redusert utvidelse til stopp etter uendelig tid (Flatunivers)
  3. synkende ekspansjon etterfulgt av sammentrekning til en ' Stor knase '(Lukket univers)

Det antas nå at den totale saken og energi av universet er for det meste (minst 90% og opptil 97%) fysisk uoppdagelig (på noen tradisjonell måte), men dets tilstedeværelse kan utledes av dens effekter. Denne saken og energien har ingen innvirkning på 'normal' materie annet enn gravitasjonelt .

Det er beregnet at det er mye masse låst inne mørk materie hjelper til med å holde galakser sammen. Dette er nødvendig for å forklare rotasjonshastighetene til stjerner ved de ytre kantene av galakser. Med bare den observerbare mengden masse, bør de ytre stjernene 'spinne av' og gå tapt for galaksene.

Mørk energi antas å gjennomsyre hele rommet og ha en negativ gravitasjonseffekt, og dermed få all materie til å akselerere vekk fra naboene. (Tenk deg det som trykket som får en ballong til å ekspandere. Det er denne energien som forsegler den eventuelle skjebnen til universet som en variant av (1) og (2) ovenfor, dvs. stadig økende ekspansjon, ellernestenså.

Big Freeze

Tilstedeværelsen av denne mørke energien er det som får astrofysikere til å tro at skjebnen til universet, ofte kjent somBig Freeze(ellerBig Whimper), skal være et hav av lav temperatur (10Kelvin) fotoner med noen bortkomne elektroner og positroner . I utgangspunktet går hele prosessen gjennom 'bruk av' tilgjengelig hydrogen og helium , og 'fordampning' av begge materiene som ikke er i form av sorte hull via eventuelt forfall av protoner og nøytroner og av svarte hull via utslipp av Hawking-stråling . Dette vil ta en tid på opptil 10 (ja, det er ti tilett tusen fem hundre) år. Dette er det som venter på et flatt eller åpent univers.

Stor knase

Hvis imidlertid universet begynte å kollapse, ville effektene ikke bli lagt merke til på en stund for hypotetiske observatører på grunn av forsinkelsen forårsaket av lysets hastighet (antar at det var observatører da, siden sammentrekning kunne begynne i en langt fremtid etter at stjernene hadde fizzlet ut, eller verre). Etter mer eller mindre lang tid preget av en kontinuerlig økning i temperaturen på den kosmiske mikrobølgebakgrunnen, ville klynger av galakser og galakser kollidere og smelte sammen etterfulgt av egne stjerner, og slutten, 'Big Crunch', ville komme i form av alle sorte hull som smelter sammen til en humongøs som ville absorbere alt som var igjen - kanskjeomstarti et nytt Big Bang. -

Andre mulige (dårlige) avslutninger

Hvis den nåværende hastigheten på kosmisk inflasjon økte enda raskere enn en kosmologisk konstant tilsier, og den mørke energien har en form som kalles fantom energi , kunne universet slutte å værebeboeliglenge før alt falmer ut. Avhengig av modellen, i løpet av bare 20 milliarder år, kunne universet utvide seg så raskt at alt, fra galakse- og galaksehoper først til slutt de helt egne subatomære partiklene helt i enden ville bli revet fra hverandre. Dette kalles 'Big Rip'.

Denne enden vil imidlertid forutsette at den mørke energitettheten ikke forblir konstant over tid, men faktisk øker, noe som får universets akselerasjon til å vokse på ubestemt tid. Så langt har ingen økning i mørk energitetthet blitt målt, og den antas å være stabil i standardmodellen for kosmologi. Hvis det er sant, i løpet av flere milliarder år, vil de fjerne delene av det da observerbare universet akselerere fra oss så raskt at de igjen vil forlate det observerbare universet i en utadgående retning. Over tid vil flere og flere galakser bli påvirket av dette til, til slutt, en veldig gammel Milkdromeda-galakse vil være det eneste som er synlig i hele universet. Den endelige skjebnen til universet vil da være Big Freeze ovenfor.

En annen foreslått Game Over kan komme hvis stoffet i Universet ikke var helt stabilt. I dette scenariet vil overgangen til den stabile fasen ta form av en boble av ekte stabilt rom som vil utvide seg med lysets hastighet som fortærer det gamle universet, uten muligheter for å se tingen komme eller legge merke til dens effekter, og transformere alt en gang inne i noe nytt, men samtidig forårsake et kollaps til en sentral singularitet. Det er ukjentnåroghvordette kan begynne, så sov godt.

Science fiction

Ulike tider 'nær' til slutten har blitt beskrevet, eller okkupert av tegn, i science fiction . Det er en fin restaurant på slutten av universet, som er dyrevennlig, slik at kjæledyrapeer kan sitte ved bordet. Etter en hard natts karus, er Big Bang Burger Bar i den andre enden av byen et flott sted å få et mektig vass av chips , for å suge opp de uønskede giftstoffene som alltid følger ditt berusende middel.

Termodynamikk

'Universet' er sjargong innen termodynamikk. Universet består av systemet og omgivelsene i henhold til termodynamikk. Ifølge Andre lov om termodynamikk , har universets entropi en tendens til å øke med tiden. I et konstanttrykkssystem forlater varmen systemet i en eksoterm prosess, men energi er bevart.

Poetiske tolkninger

  • Robert Frost:
'Noen sier at verden vil ende i brann,
noen sier i is.
Etter det jeg har smakt av lyst
Jeg holder med de som favoriserer brann.
Men hvis det måtte gå til grunne to ganger,
Jeg tror jeg vet nok av hat
Å si det for ødeleggelse av is
Er også flott
Og ville være tilstrekkelig. '
  • T.S. Eliot:
'Dette er måten verden ender på
Ikke med et smell, men en klynking. '

Multiverse

Selv om det er et begrep som oftest er assosiert med science fiction, kosmologisk sett, multiverse 'er det hypotetiske riket som inneholder vårt univers, så vel som mange mulige andre. Mange fysikere tar multiverse teorien ganske seriøst, inkludert Andrei Linde, Alan Guth, Stephen Hawking , Michio Kaku , David Deutsch, Max Tegmark, Steven Weinberg, Hugh Everett, Raj Pathria, Alexander Vilenkin og Brian Greene.

Kanskje det har vært flere universer med flere store smell, og hvert nye univers mottar en annen kast av de kosmiske terningene, og har dermed forskjellige fysikklover. Det er noen teorier som kan føre til et multivers: evig inflasjon, strengteori, superstrengsteori, sorthullskosmologi, M-teori, Brane-kosmologi, holografisk prinsipp og tolkningen av mange verdener, og noen av fysikerne nevnt ovenfor som Max Tegmark har til og med forsøkt å klassifisere de forskjellige typer univers som spenner fra hans Nivå I (deler av universet veldig langt utover vår observerbare, der - selvfølgelig - fysiske lover ville være de samme enn i vår plass) til hans Nivå IV (Universer som bruker annen matematikk, ikke bare fysiske lover, enn vår). Dette er en filosofisk tilfredsstillende tolkning av finjustert univers problem. Imidlertid er det også helt strålende ufalsifiserbar :

For en start, hvordan skal eksistensen av de andre universene testes? ... [Jeg] fremkaller en uendelig mengde usynlige universer for å forklare de uvanlige egenskapene til den vi ser, er like til dette som å påkalle en usett Skaper. Multiverse-teorien kan være kledd på vitenskapelig språk, men egentlig krever det samme sprang av troen.
—Paul Davies

Inntil vi utvikler instrumenter som faktisk kan se utenfor universet, eller skape et univers i en krukke som vi kan stikke med vitenskapelige instrumenter (litt mer sannsynlig), forblir dette ufalsifiserbart.

Alternativer til multiverset er Ekpyrotic cyclical universe (Paul Steinhardt and Neil Turok), fecund universe eller kosmological natural selection ( Lee Smolin ), konform konjunktur (Roger Penrose og Vahe Gurzadyan), syklisk Baum – Frampton-modell (Lauris Baum og Paul Frampton), loop-kvantekosmologi (Martin Bojowald, Abhay Ashtekar og Carlo Rovelli), evig statisk univers, eller det simulerte universet (Nick Bostrom). Og selvfølgelig Goddidit . Avhengig av teorien har multiverset en endelig størrelse og alder, som i evig inflasjon, eller er uendelig og tidløs, som i tolkningen av mange verdener. Selv om noen teorier involverer et endelig, men tidløst multivers, eller et uendelig, men endelig eldet multivers.