Глава1.

Введення в астрономію

Усередині доступної спостереженням частини Всесвіту міститься кілька десятків мільярдів великих галактик різної форми.

Газ і пил зібрані в газопилові хмари, які спостерігаються у вигляді дифузних туманностей, що світяться, і відбивних туманностей біля зірок.

Спостерігаються розсіяні та кульові зоряні скупчення.

Середня щільність речовини у Всесвіті у вигляді зірок, газу, пилу та галактик складає всього близько 1,2 × 10 –26 кг/м 3 .

Найбільш щільними об'єктами є нейтронні зірки.

Спостерігаються залишки вибухів наднових зірок, у яких речовина розлітається зі швидкістю тисячі кілометрів на секунду, у результаті утворюються релятивістські частки.

У центрі Чумацького Шляху знаходиться надмасивна темна діра.

Для вивчення найдальших небесних тіл астрономи будують гігантські телескопи, щоб розрізнити якнайменші деталі небесних тіл.

Щоб позбутися впливу атмосфери та вивчати випромінювання небесних тіл у рентгенівських, γ- та інфрачервоних променях, запускають космічні телескопи.

Структура та масштаби Всесвіту

Наука про небесні тіла отримала назву астрономія(Від давньогрецьких слів «астрон» – зірка та «номос» – закон). Вона вивчає їх видимі та дійсні рухи та закони, що визначають ці рухи; форми, розміри, маси та рельєф поверхні; природу та фізичний стан небесних тіл; взаємодія між ними, їх еволюцію - ймовірну минулу історію та майбутній розвиток. Об'єкт досліджень астрономів - весь Всесвіт загалом.

Усередині доступної спостереженням частини Всесвіту є кілька десятків мільярдів галактик. Кожна галактика містить десятки та сотні мільярдів зірок. Повне число зірок у спостережуваній частині Всесвіту становить близько 1022.

При фотографуванні неба найпотужніші телескопи вдається зафіксувати до 10 мільярдів зірок. Практично всі вони належать нашій Галактиці, якій ще в давнину дали назву Чумацький Шлях.

Астрономи виміряли відстані до багатьох зірок. Відстань до найближчої до нас зірки Проксіми Центавра складає 4,2 св. р. Значення «кілька світлових років» характеризує середню відстань між зірками у Чумацькому Шляху.

Поряд із зірками та планетами, у Всесвіті є газ і пил. Маса газу та пилу в галактиках майже в сто разів менша, ніж маса, укладена у зірках

Найбільш розріджені області Всесвіту – це простір між галактиками, а найщільніші – ядра зірок. Якщо середня щільність Сонця становить близько 1400 кг/м3 майже як щільність води, то в центрі Сонця вже близько 150 000 кг/м3.

Астрономам вдалося виміряти та розрахувати температури різних небесних тіл та областей космосу. Так, найхолоднішими виявилися щільні хмари газу та пилу, віддалені на великі відстані від зірок, - у них температура становить лише кілька Кельвінів. Саме у цих областях утворюються нові зірки.

На поверхні Сонця температура дорівнює приблизно 6000 К, а його центрі - близько 15 000 000 К. У деяких зірках температура в центрі досягає мільярдів Кельвінів. Завдяки високим температурам у них протікають термоядерні реакції та утворюються всі, у тому числі важкі хімічні елементи.

Останні спостереження показали, що Всесвіт розширюється із прискоренням. За спостереженнями прискореного видалення галактик нещодавно було відкрито нову силу Всесвітнього відштовхування. Природа цієї сили поки що не зрозуміла. Крім цього, було встановлено, що основну частину Всесвіту займають темна матеріяі темна енергіяа звичайна речовина складає всього кілька відсотків.

Далекі глибини Всесвіту

Сучасна астрономія націлена на вивчення найдальших областей Всесвіту та детальної структури небесних тіл. В останні десятиліття було збудовано кілька обсерваторій з гігантськими телескопами.

Слід зазначити південну міжнародну астрономічну обсерваторію у Чилі на висоті близько 5000 метрів. Дуже великий телескоп, що складається з чотирьох телескопів з діаметрами 8,2 м кожен. За допомогою комп'ютерних технологій вони можуть працювати разом як гігантський інтерферометр, з кутовою роздільною здатністю в кілька мілісекунд дуги.

Хороший астрономічний клімат в обсерваторії та чутливі інфрачервоні приймачі світла дозволив проникнути в центр Чумацького Шляху через хмари газу та пилу, які непрозорі для видимого світла, вивчити рух окремих зірок у центрі та виявити надмасивну чорну дірку в ньому.

Щоб унеможливити вплив атмосфери на результати спостережень, астрономи запускають телескопи за межі земної атмосфери.

Використовуючи тривалі експозиції, вперше було отримано зображення протогалактик, перших згустків матерії, які сформувалися менш ніж через мільярд років після Великого вибуху.

Нині у космічному просторі працює російська космічна обсерваторія «Радіоастрон». Телескоп рухається дуже витягнутою орбітою з апогею до 360 000 км. Радіоастрон дозволяє отримати інформацію про структуру галактичних та позагалактичних радіоджерел на кутових масштабах до 8 мікросекунд дуги (8×106”).

Зараз у космічному просторі навколо Землі обертається гама телескоп імені Фермі. Так як гама випромінювання утворюється при високоенергійних процесах, народження та анігіляції частинок та античасток, при ядерних реакціях, то телескоп дозволяє досліджувати ці процеси у небесних тілах. Багато астрономів схильні думати, що в гаммі випромінюванні себе виявляють незвичайні властивості темної матерії.

Велике розвиток набула нейтринна астрономія. Її методами вдалося зазирнути всередину Сонця і в ядра наднових зірок, що вибухають. Абсолютно новий напрямок представляє гравітаційно-хвильова астрономія. Її перші успіхи пов'язують із прямим спостереженням гравітаційного випромінювання, яке, мабуть, утворилося при злитті двох чорних дірок.

Підіб'ємо підсумки

ПИТАННЯ ДЛЯ ОБГОВОРЕННЯ:

Об'єкт із яким мінімальним лінійним розміром ми зможемо розрізнити в галактиці Туманність Андромеди, відстань до якої 2,5 млн св. років, за допомогою «Радіоастрона»?

Швидкість волокон у крабоподібній туманності становить 1500 км/с. Відстань до неї 6500 св. років. Через скільки років ми зможемо помітити це переміщення в телескоп з діаметром 86 м з просторовим роздільною здатністю 0,004?

Чим відрізняються дослідження в галузі астрономії від досліджень у галузі фізики та біології?

Довідник

©2015-2019 сайт
Усі права належати їх авторам. Цей сайт не претендує на авторство, а надає безкоштовне використання.
Дата створення сторінки: 2018-01-31

У глибинах Всесвіту

Всесвіт

У безмісячні ночі на небі добре видно туманну смугу Чумацького Шляху. Але це скупчення туманних мас, а безліч зірок – наша зіркова система Галактика. У Галактиці, за сучасними оцінками, близько 200 мільярдів зірок. Щоб перетнути її з кінця в кінець світловий промінь при швидкості 300 тисяч кілометрів на секунду повинен витратити близько 100 тисяч років1.

Однак, незважаючи на такі грандіозні розміри, наша Галактика лише один із безлічі подібних зіркових островів Всесвіту. Має супутників. Найбільші з них - Велика і Мала Магелланова Хмара. Разом із нашою Галактикою вони звертаються довкола загального центру мас. Наша Галактика, Магелланови Хмари та ще кілька зіркових систем, у тому числі знаменита туманність Андромеди, утворюють так звану місцеву групу Галактик.

Сучасним телескопам і радіотелескопам, а також іншим засобам астрономічних досліджень є колосальна область простору. Її радіус 10-12 мільярдів світлових років. У цій галузі розташовані мільярди галактик. Це – Метагалактика.

^ У метагалактиці, що розширюється.

Однією з найбільш приголомшливих астрономічних теорій, що з'явилася на світ у поточному столітті, безперечно, можна вважати теорію «Всесвіту, що розширюється» або, точніше кажучи, розширюється Метагалактики.

Головна ідея цієї теорії полягає в тому, що Метагалактика виникла близько 15-20 млрд. 2 років тому в результаті грандіозного космічного вибуху компактного згустку надщільної матерії.

^ Декілька слів про те, як народилася ця теорія

Одним із найефективніших методів вивчення Всесвіту є побудова різних теоретичних моделей, тобто спрощених теоретичних схем світобудови. Тривалий час у космології вивчалися звані однорідні ізотропні моделі. Що це означає?

Уявимо, що ми розбили Всесвіт на безліч «елементарних» областей і кожна з них містить велику кількість галактик. Тоді однорідність та ізотропія означають, що властивості та поведінка Всесвіту в кожну епоху однакові у всіх досить великих областях та в усіх напрямках.

Першу модель однорідного ізотропного Всесвіту запропонував А. Ейнштейн. Вона описувала так званий стаціонарний Всесвіт, тобто такий Всесвіт, який з часом не змінюється в загальних рисах, але в якому взагалі немає будь-яких рухів досить великого масштабу.

Однак у 1922 р. талановитий ленінградський учений А. А. Фрідман показав, що рівняння Ейнштейна допускають також безліч нестаціонарних, а саме однорідних ізотропних моделей, що розширюються і стискаються. Пізніше з'ясувалося, що статична модель Ейнштейна неминуче переходить у нестаціонарну. Але це означало, що однорідний ізотропний Всесвіт обов'язково повинен або розширюватися, або стискатися.

Ще до цього американський астроном Слайфер виявив червоне усунення спектральних ліній у спектрах галактик. Подібне явище, відоме у фізиці під назвою ефекту Доплера, спостерігається в тих випадках, коли відстань між джерелом світла та приймачем збільшується.

^ Всесвіт у гамма-променях

Як відомо, протягом досить тривалого часу астрономія була суто «оптичною»1 наукою. Людина вивчала на небі те, що вона бачила – спочатку неозброєним оком, а потім за допомогою телескопів. З розвитком радіотехніки народилася радіоастрономія, яка значно розширила наші знання про Всесвіт. Нарешті, в останні роки внаслідок появи космічних засобів дослідження виникла можливість вивчення та інших електромагнітних вісників Всесвіту – інфрачервоних, ультрафіолетових, рентгенівських та гамма-випромінювань. Астрономія перетворилася на всехвильову науку.

Одним із нових методів дослідження космічних об'єктів є рентгенівська астрономія. Незважаючи на те, що цей метод порівняно молодий, нині Всесвіт вже неможливо уявити без тих даних, які отримані завдяки спостереженням у рентгенівському діапазоні.

Мабуть, ще більш перспективним джерелом космічної інформації є гамма-випромінювання. Справа в тому, що енергія гамма-квантів може в сотні тисяч і мільйони разів перевершувати енергію фотонів видимого світла. Для таких гамма-квантів Всесвіт практично прозорий. Вони поширюються практично прямолінійно, приходять до нас від дуже віддалених об'єктів і можуть повідомити надзвичайно цінні відомості про багато фізичних процесів, що протікають у космосі.

Особливо важливу інформацію гамма-кванти здатні принести про надзвичайні, екстремальні стани матерії у Всесвіті, а саме такі стани цікавлять сучасних астрофізиків насамперед. Так, наприклад, гамма-випромінювання виникає при взаємодії речовини та антиречовини, а також там, де відбувається народження космічних променів – потоків високих енергій.

Головна складність гамма-спостережень Всесвіту у тому, що хоч енергія космічних гамма-квантів дуже велика, але кількість цих квантів у навколоземному просторі мізерно мало. Сучасні гамма-телескопи навіть від найяскравіших гамма-джерел реєструють приблизно один квант за кілька хвилин.

Значні труднощі виникають і тому, що первинне космічне випромінювання доводиться вивчати і натомість численних перешкод. Під дією заряджених частинок космічних променів, що приходять на Землю, – протонів та електронів, починають яскраво «світитися» в гамма-діапазоні і земна атмосфера, і конструкції космічного апарату, на борту якого встановлена ​​апаратура, що реєструє.

Як же виглядає Всесвіт у гамма-променях? Уявіть собі на мить, що ваші очі чутливі не до видимого світла, а до гамма-квантів. Яка картина постала перед нами? Поглянувши на небо, ми не побачили б ні Сонця, ні звичних сузір'їв, а Чумацький Шлях виглядав би вузькою смугою, що світиться. До речі, подібний розподіл галактичного гамма-випромінювання підтвердив припущення, висловлене свого часу відомим радянським фізиком академіком В. Л. Гінзбургом про те, що космічні промені мають переважно галактичне, а не позагалактичне походження.

В даний час за допомогою гамма-телескопів, встановлених на космічних апаратах, зареєстровано кілька десятків джерел космічного гамма-випромінювання. Поки що не можна точно сказати, що вони є, – чи зірки це чи інші компактні об'єкти, чи, можливо, протяжні освіти. Є підстави припускати, що гамма-випромінювання виникає за нестаціонарних, вибухових явищ. До таких явищ відносяться, наприклад, спалахи наднових зірок. Однак при обстеженні 88 відомих залишків наднових було виявлено лише два джерела гамма-випромінювання.

^ Доля однієї гіпотези

У планети Марс є два маленькі супутники - Фобос і Деймос. Деймос звертається по орбіті, віддаленої від планети приблизно 23 тис. км, а Фобос рухається з відривом лише близько 9 тис. км від Марса. Згадаймо, що Місяць віддалений від нас на 385 тис. км., тобто. знаходиться в 40 разів далі від Землі, ніж Фобос від Марса.

Вся історія вивчення Фобоса та Деймоса сповнена дивовижних подій та захоплюючих загадок. Судіть самі: перше нагадування про наявність у Марса двох невеликих супутників з'явилося не в наукових працях, а на сторінках знаменитих «Мандрів Гулівера», написаних Джонатаном Свіфтом на початку 18 століття.

В ході подій Гулівер опиняється на леткому острові Лапуті. І місцеві астрономи розповідають йому, що їм вдалося відкрити два маленькі супутники, що обертаються навколо Марса.

Насправді ж марсіанські місяця були відкриті А.Холлом лише через півтора століття після виходу роману у світ, під час великого протистояння Марса 1877 р. і відкриті за винятково сприятливих атмосферних умов після наполегливих багатоденних спостережень, межі можливостей інструменту та людських очей.

Тепер можна лише гадати, що спонукало Свіфта передбачити існування двох супутників Марса. Принаймні не телескопічні спостереження. Швидше за все, Свіфт припускав, що кількість супутників у планет має зростати в міру віддалення від Сонця. У той час було відомо, що у Венери супутників немає, навколо Землі звертається один супутник – Місяць, а навколо Юпітера – чотири, вони були відкриті Галілеєм у 1610 р. Виходило «очевидна» геометрична прогресія, в яку на вільне місце, що відповідає Марсу, здавалося, сама собою просилася двійка.

Втім, Свіфт передбачив як існування Фобоса і Деймоса, а й те, що радіус орбіти найближчого супутника Марса дорівнює трьом діаметром планети, а зовнішнього – п'яти. Три діаметри - це близько 20 тисяч кілометрів. Приблизно такій відстані розташована орбіта Деймоса. Щоправда, не внутрішнього супутника, як стверджував Свіфт, а зовнішнього – але однаково збіг вражає. Зрозуміло, саме збіг

Вкотре черговий раз увага до марсіанських місяців була привернена у другій половині поточного століття. Порівнюючи результати спостережень, проведених у різні роки, астрономи дійшли висновку, що найближчий супутник Марса Фобос зазнає гальмування, завдяки якому поступово наближається до поверхні планети. Явище виглядало загадково. У всякому разі, ніякими ефектами небесної механіки гальмування, що спостерігається, пояснити не вдалося.

^ Чорні дірки у всесвіті

В останні роки велику популярність в астрофізиці набула гіпотеза так званих чорних дірок.

Двадцяте століття принесло з собою цілу низку дивовижних відкриттів у фізиці та астрономії. Йде своєрідна ланцюгова реакція: виявляються дивовижні явища, які подальше вивчення і осмислення призводить до відкриття явищ, ще більше разючих. Такий закономірний шлях розвитку природознавства.

Один із найдивовижніших, щоправда, поки що «теоретичних» космічних об'єктів, який останніми роками привертає особливу увагу фізиків та астрофізиків, – чорні дірки. Одна назва чого варта: дірки у Всесвіті та ще й чорні!

Відповідно до загальної теорії відносності Ейнштейна, сили тяжіння безпосередньо пов'язані з властивостями простору. Будь-яке тіло непросто існує у просторі саме собою, але визначає його геометрію. Якось заповзятливий репортер звернувся до Ейнштейна з проханням викласти суть його теорії в одній фразі і так, щоб це було зрозуміло широкому загалу. «Раніше вважали, – відповів на це Ейнштейн, – що якби з Всесвіту зникла вся матерія, то простір і час зберігся б; теорія відносності стверджує, що з матерією зникли б також простір і час».

Будь-які маси викривляють навколишній простір. У повсякденному житті ми цієї викривлення практично не відчуваємо, оскільки нам зазвичай доводиться мати справу з порівняно невеликими масами. Однак у дуже сильних полях тяжіння цей ефект може набувати істотного значення.

За останні роки у Всесвіті виявлено цілу низку явищ, які свідчать про можливість концентрації величезних мас у порівняно невеликих областях простору.

Якщо деяка маса речовини виявиться в малому обсязі, критичному для цієї маси, то під дією власного тяжіння ця речовина починає стискатися. Настає своєрідна гравітаційна катастрофа – гравітаційний колапс.

1 Ці дані отримані

2 Це основна ідея

1 Це відомо далеко не всім

Анотація

Ви приступаєте до вивчення однієї з найдавніших наук – астрономії. Астрономія вивчалася в академії Платона у IV ст. до зв. е. В античні часи її прирівняли до одного з видів мистецтв, і богиня Уранія сприяла їй. У Середньовіччі астрономію включили до предметів факультету вільних мистецтв усіх університетів. В епоху Просвітництва енциклопедисти XVIII ст. включили астрономію до обов'язкових наук, які мають вивчати молоді люди – майбутні члени суспільства.

Приклад із підручника

Нині розвиток цивілізації визначається астрономічними дослідженнями, оскільки вони дозволяють нам торкнутися таємниць Всесвіту. А «відчуття таємниці: - найпрекрасніше з доступних нам переживань. Саме це почуття стоїть біля колиски справжнього мистецтва та справжньої науки…» (А. Ейнштейн).
У пропонованому підручнику астрономії ви познайомитеся з описом виду зоряного неба, з природою планет і зірок, будовою Сонячної системи, Чумацького Шляху, галактик, їх розподілом у просторі та будовою Всесвіту загалом. Вивчіть, як астрономи визначають відстань до зірок та галактик, їх розміри, масу, температуру, хімічний склад. Пізнаєте, як небесні тіла виникають, живуть і вмирають, як еволюціонує Всесвіт у часі. Ви познайомитеся з новітніми досягненнями астрономії, сучасними великими наземними та космічними телескопами, які використовують для спостережень найдальших і найнезвичайніших небесних тіл: квазарів, пульсарів, нейтронних зірок та чорних дірок. Дізнаєтеся про виникнення та розвиток абсолютно нових методів астрономічних спостережень – нейтринної та гравітаційно-хвильової астрономії. Побачите, як астрономи на основі законів небесної механіки розраховують орбіти космічних апаратів, штучних супутників Землі та планет.
Ви зможете відчути, як сучасна астрономія робить фундаментальні відкриття, які суттєво змінюють наші уявлення про навколишній світ. До таких відкриттів, безперечно, відноситься відкриття прискореного розширення Всесвіту, наявності темної матерії, темної енергії та всесвітньої сили відштовхування, природа яких поки що не зрозуміла.
У матеріалі підручника розглядаються спостереження та експерименти, пов'язані з однією з найважливіших світоглядних проблем існування життя у Всесвіті та зв'язку з позаземними цивілізаціями.
Основний метод дослідження астрономії – спостереження. Якщо у вашому розпорядженні буде бінокль або телескоп, проводьте самостійні спостереження. Це допоможе вам заглянути в космічні дали і побачити недоступні небесні тіла.

Вступ 5
Працюємо з підручником 6
Розділ 1. Введення в астрономію.
1. Структура та масштаби Всесвіту 8
2. Далекі глибини Всесвіту 12
Підіб'ємо підсумки 14
Розділ 2. Астронометрія.
3. Зоряне небо 16
4. Небесні координати 20
5. Видимий рух планет і Сонця 22
6. Рух Місяця та затемнення 24
7. Час та календар 28
Підіб'ємо підсумки 32
Розділ 3. Небесна механіка.
8. Система світу 34
9. Закони руху планет 40
10. Космічні швидкості 44
11. Міжпланетні польоти 46
Підіб'ємо підсумки 48
Розділ 4. Будова сонячної системи.
12. Сучасні уявлення про Сонячну систему 50
13. Планета Земля 52
14. Місяць та його вплив на Землю 56
15. Планети земної групи 60
16. Планети-гіганти. Планети-карлики 64
17. Малі тіла Сонячної системи 68
18. Сучасні уявлення про походження Сонячної системи 72
Підіб'ємо підсумки 74
Глава 5. Астрофізика та зоряна астрономія.
19. Методи астрофізичних досліджень 76
20. Сонце 80
21. Внутрішня будова та джерело енергії Сонця 86
22. Основні характеристики зірок 91
23. Внутрішня будова зірок 94
24. Білі карлики, нейтронні зірки, пульсари та чорні дірки 95
25. Подвійні, кратні та змінні зірки 98
26. Нові та наднові зірки 100
27. Еволюція зірок 103
Підіб'ємо підсумки 106
Розділ 6. Чумацький шлях – наша галактика
28. Газ та пил у галактиці 108
29. Розсіяні та кульові зоряні скупчення 110
30. Надмасивна чорна дірка у центрі Галактики 112
Підіб'ємо підсумки 114
Розділ 7. Галактики.
31. Класифікація галактик 116
32. Активні галактики та квазари 120
33. Скупчення галактик 122
Підіб'ємо підсумки 124
Глава 8. Будова та еволюція Всесвіту.
34. Кінцевість і нескінченність Всесвіту – парадокси класичної космології 126
35. Всесвіт, що розширюється 128
36. Модель гарячого Всесвіту та реліктове випромінювання 132
Підіб'ємо підсумки 134
Розділ 9. Сучасні проблеми астрономії.
37. Прискорене розширення Всесвіту та темна енергія 136
38. Виявлення планет біля інших зірок 138
39. Пошук життя і розуму у Всесвіті 140
Підіб'ємо підсумки 142
Відповіді та рішення 143

Водночас читають:

Математика Арифметика Геометрія 5 клас - Бунімович Є.А., Дорофєєв Г.В., Суворова С.Б.

ВСЕСВІТ І МИ

Що там, у глибинах Всесвіту?

Як виник світ? За якими законами розвивається Всесвіт? Скільки їй років та яка тривалість її майбутнього існування? Не одне століття людство посідають ці питання. Сьогодні наука досягла таких висот, що, здається, ось-ось дасть на них відповіді. Чи це так? Ми попросили прояснити ситуацію доктора фізико-математичних наук, професора Науково-дослідного ядерного університету "МІФІ" С.Г. РУБІНА.

-Сергій Георгійович, як відомо, найпоширенішою теорією виникнення Всесвіту вважається теорія Великого вибуху. Поясніть, будь ласка, у чому її суть. Багато, хоч і знають, що вона існує, погано уявляють, що це таке.

-Знаєте, сучасна наука, хоч і не вирішила остаточно питання про походження Всесвіту, просунулась так далеко, що людської уяви вже не вистачає, щоб уявити суть деяких наукових відкриттів. Те саме і з теорією Великого вибуху. Оскільки наш мозок формувався мільйони років у певних умовах (малі швидкості, слабка гравітація, макроскопічні розміри), нам дуже важко прийняти, що простір і час спочатку виникли в мікроскопічній ділянці, що Всесвіт постійно розширюється і таке інше. Не можуть собі цього зрозуміло уявити і вчені, але в них, крім уяви, є ще один інструмент, якого позбавлені люди, не пов'язані з наукою, - це добре перевірені рівняння. Саме вони доводять, що до Великого вибуху існувало якесь поле, що мало низку фізичних властивостей, у тому числі й щільність енергії. Згідно з квантовою теорією, флуктуації цього поля постійно виникають як у минулому, так і в теперішньому. Так ось, років тридцять-сорок тому з'ясувалося, що за деяких видів флуктуацій поля виникає розширення простору, причому в перший момент процес розширення мав величезну швидкість. У науці це називається інфляцією. Відповідно щільність енергії поля, всередині якого відбувалася інфляція, почала швидко зменшуватися, породжуючи енергійні частки (саме потім і утворилися всі небесні тіла). Це означало зростання температури у Всесвіті, оскільки відомо, що температура системи пропорційна характерній енергії його частинок. Ось цей процес, який для нас, сучасних спостерігачів, здається єдиною миттю і називається Великим вибухом. І з цього моменту простір продовжував розширюватися, сповільнюючись, температура поступово знижувалась, а приблизно через 13,6–13,7 мільярда років з'явилася на Землі людина.

-Але як виникло ось це початкове поле і в яких умовах воно існувало, якщо тоді не було ні простору, ні часу - у нашому розумінні?

–На це питання наука не має відповіді. Можливо, поле існувало завжди, можливо, воно колись виникло з невідомих нам причин… Єдине, що ми знаємо точно, воно існувало до виникнення Всесвіту і існує досі, продовжуючи постійно флуктуювати. Також немає відповіді на питання про те, в яких умовах воно існувало: ми не знаємо рівнянь, які можуть їх описати, а отже, можна лише гадати. А все, що може існувати тільки на рівні припущень, наука не приймає.

-А крім математичних розрахунків є якісь аргументи, що підтверджують теорію Великого вибуху?

-Ну Звичайно! Будь-який фізик, що поважає себе, весь час перевіряє свої рівняння на практиці. Наприклад, у 1960-х роках було відкрито реліктове випромінювання, яке довело, що Всесвіт раніше був дуже гарячим, а потім став охолоджуватися за рахунок розширення. А ось ще один доказ: зірок старше тринадцяти мільярдів років не виявлено. Більше того, якби Всесвіт існував вічно, зірки не могли б утворюватися принаймні у тому вигляді, в якому вони існують зараз. Тому що будь-яка зірка складається переважно з водню, який поступово переробляється в гелій. Тобто водню вже давно не лишилося б. Ну і нарешті, теорію підтверджують розрахунки на потужних комп'ютерах, у коді яких відтворюються умови Великого вибуху, і вони, спираючись на ці дані, моделюють той самий розподіл галактик, який існує насправді.

-Але є альтернативні теорії? Наприклад, теорія пульсуючого Всесвіту…

-Так, така теорія є і її розробляють серйозні вчені. Згідно з нею, наш Всесвіт існує вічно, то розширюючись у просторі до свого максимуму, то стискаючись назад і знищуючи все існуюче в ньому. Але я цією теорією ніколи не займався і, чесно кажучи, вважаю її не надто перспективною. Що ж до інших альтернативних теорій, то ймовірність їхньої коректності мала.

-Цікаво, що теорії Великого вибуху довіряють не тільки світські вчені. До неї позитивно ставляться Католицька та Православна Церкви – на їхню думку, вона не заперечує можливості створення світу Богом.

–Я з великою повагою ставлюся до всіх релігій та віруючих людей. Але для мене, як для фізика, немає поняття віри, є лише поняття ймовірності. І якщо ми хочемо визначити ступінь вірогідності існування Бога, необхідно визначитися з предметом розмови, відповісти на запитання – які властивості має сутність, яку ми називаємо Богом. Чи може Він порушувати закони природи? Чи продовжує Він за нами, грішними, спостерігати і карати за провини? Якщо так, то навіщо, яким чином? Звичайно, ймовірність того, що причина виникнення нашого Всесвіту – Бог, залишається, але, на мою думку, вона вкрай мала. І чим більшою кількістю властивостей, подібних до тих, що я щойно назвав, ми Його наділяємо, тим менше шансів (на мій погляд!), що Бог існує, тобто ймовірність падає практично до нуля. Але, як відомо, віра – явище самодостатнє, наукового обґрунтування їй не потрібно, тож вірити в Бога чи ні – особиста справа кожного.

-Звичайно, ви маєте рацію, питання віри кожен вирішує сам для себе. Але якщо прийняти атеїстичну точку зору, виходить, що виникнення Всесвіту – чиста випадковість?

-Цілком правильно.

-Але тоді чому в ній все настільки впорядковано, гармонійно? Адже випадковість асоціюється швидше із хаосом.

-Чудове питання. Над ним розмірковують багато вчених. Справді, така випадковість спочатку видається неймовірною. Проте всі ми коли-небудь бачили, як з невеликої тріщини на заасфальтованій площі пробивається на світ самотня квіточка. Постає питання, як же насіння, з якого він виріс, примудрилося потрапити саме в цю тріщину? Але питання знімається, як тільки ми розуміємо, що це було одне з тисяч насіння, більшість яких загинула на асфальті.

Та й з приводу гармонії природи у мене є великі сумніви. Практично кожна людина чимось та хвора. Світ тварин жорстокий - постійно йде боротьба за виживання. Ідеальні природні умови для існування реалізуються вкрай рідко і т.д.

Чи не хочете ви сказати, що наш Всесвіт утворився в результаті однієї з тисяч випадкових реакцій, більшість з яких ні до чого не привели?

-Саме! Тільки не тисяч – багатьох мільярдів! Наш Всесвіт – лише одна з нескінченного числа Всесвітів з різними властивостями. Усі вони виникають у результаті різних флуктуацій. У переважній більшості Всесвітів нічого зародитися не може, вони порожні. А ось наше поле сфлуктуювало так, що виникли умови для зародження життя.

-У зв'язку з цим хочеться поставити інше питання - ви в інопланетян вірите?

-Повторюся, слово "віра" - не з лексикону вчених. Тільки в нашій Галактиці близько 100 мільярдів зірок. Навколо більшості обертаються планети. Вочевидь, що у багатьох є умови, аналогічні Земним. Ну а однакові умови призводять до однакових результатів – розум на них має зародитись. Так що впевнений з високою ймовірністю, що наша планета далеко не єдина, на якій виникло життя, і в нашому Всесвіті, крім Землі, існує безліч інших цивілізацій.

-А чому ж тоді досі немає жодних реальних підтверджень цьому?

- Це якраз дуже турбує сучасних учених. Адже багато хто з цих цивілізацій набагато давніший за нас, можливо, вони вже загинули. Можливо, вони про нас знають, але ми їм просто не цікаві. Адже уявіть тільки, наскільки вони більш розвинені, ніж ми, якщо їхня цивілізація на кілька мільярдів років давніша за нашу? Не виключено навіть, що ці цивілізації і виконують ті самі функції Бога, про які ми з вами говорили.

- Тобто життя на Землі, можливо, інопланетного походження?

-Цілком можливо. Але проблеми існування Бога це все одно не вирішує, адже ті цивілізації теж виникли.

– Сподіваюся, що ми зустрінемося з інопланетними братами раніше, ніж прийде кінець земної цивілізації… До речі, якщо кінець світу не стався 21 грудня, як нам пророкували, чи буде він взагалі?

- Ну, якщо говорити про кінець світу як про загибель Всесвіту, то це станеться дуже нескоро - через багато мільярдів років. І швидше за все причиною цього стане надмірне розширення і, як результат, охолодження, при якому ні рух небесних тіл, ні тим більше якесь життя стануть неможливими.

-Я нещодавно прочитала, що цей процес пояснюється дією певної темної енергії, якій протистоїть темна матерія. Чи не могли б ви пояснити, що це за такі феномени?

-Темна матерія була відкрита кілька десятків років тому в результаті спостереження за рухом зірок у галактиці. Було виявлено, що зірки рухаються так, ніби крім них існує щось, що створює додаткове гравітаційне тяжіння. І ось це щось і отримало назву «темна матерія», тому що ніхто не знав, що це таке. Сьогодні передбачається, що темна матерія – це деякі частки, яким притаманні дві особливі якості: вони дуже потужні і мало взаємодіють із довкіллям, що робить їх невидимими.

Проте вони повсюдно присутні, тому вчені не втрачають надію їх знайти. Хто перший знайде, той і нобелівський лауреат.

-А Темна енергія?

-З нею складніше. Темну енергію виявили у 1998 році, і виявилося, що саме вона становить близько 70 відсотків усієї існуючої густини енергії. Якщо коротко, то темна енергія створюється полем, яке дуже рівномірно розподілено по всьому простору Всесвіту, що саме собою дуже дивно. Але ще дивніше, що в цьому полі відсутні будь-які коливання, тільки чиста енергія, яка перебуває у стаціонарному стані. Чому існує безліч версій, але точної відповіді поки ніхто не знає.

-Але темна енергія якось впливає на Всесвіт?

- Говорячи простою мовою, вона змушує далекі галактики розбігатися все далі, причому з невеликим прискоренням. Якби темної енергії не було, то на якомусь етапі розширення Всесвіту сповільнилося до мінімуму. А так простір розширюється все з більшим прискоренням, скупчення галактик розлітаються все далі, температура у Всесвіті знижується. Зрештою, небесні тіла охолонуть. Втім, як я вже казав, ще мільярди років.

-Це обнадіює! Але то Всесвіт, а як щодо нашої земної кульки? Йому скільки залишилося?

-Так стільки ж, скільки світитиме наша зірка - Сонце. Адже небезпек із космосу не так багато. Дослідження Сонця свідчать, що ще приблизно 5 мільярдів років воно напевно функціонуватиме в тому ж режимі, що і зараз. Не згасне і не почне гріти нас надто сильно. Великий метеорит, звичайно, може знищити життя на Землі, але вчені контролюють рух великих небесних тіл, і у разі виникнення небезпеки ми зможемо її запобігти вже недалекому майбутньому. Так що головна небезпека походить від нас самих. І день кінця світу в першу чергу залежить від того, наскільки дбайливо ми будемо ставитися до світу, в якому опинилися завдяки щасливому випадку…

- Від себе додам - ​​випадковість, яка, незважаючи ні на що, так схожа на диво ...

Розмовляла Маріанна МАРГОВСЬКА