Рубрика «Большой Взрыв» - 5

Иначе говоря, если бы она была идеально ровной, появились бы к сегодняшнему дню звёзды и галактики?

Сначала глянь на мой домик. Он, конечно, так себе, но гораздо менее так себе, чем твой домик.
— Лампи, космическая принцесса, «Время приключений»

Представляя себе Вселенную, вы наверняка не думаете, что она вся гладкая и однородная. Такой комок, как планета Земля, явно отличается от космической пустоты! Но на больших масштабах Вселенная довольно гладкая, а в более ранние времена он была гладкой и на меньших масштабах. Я уже говорил об этом, и на этой неделе я выбрал из заданных вами вопросов следующий:

У меня вопрос по поводу того, что вы заявляли несколько раз во время обсуждения реликтового излучения. Конкретно насчёт того, что если бы вселенная была идеально равномерной после большого взрыва, то структура бы не сформировалась. Я понимаю концепцию. Но что мне интересно, с точки зрения квантовой механики, возможно ли, чтобы вселенная была идеально однородной? А если нет, было бы возможно иметь на старте более равномерную вселенную, которая в результате привела бы к тому, что мы имеем сейчас, просто это заняло бы больше времени?

Давайте посмотрим на нашу сегодняшнюю Вселенную.

Спросите Итана 101: почему Вселенная оказалась неравномерной? - 1
Читать полностью »

Юность – подарок природы, а старость – произведение искусства.
— Станислав Ежи Лец

Каждую неделю в нашем блоге освещаются чудеса Вселенной. У вас есть возможность отправлять вопросы и предложения в еженедельную колонку «Спросите Итана», и периодически я выбираю один из вопросов, чтобы ответить на него. Сегодняшний вопрос не только получит ответ от Итана – он и задан будет Итаном, только по фамилии Барбур, который спрашивает:

У меня вопрос по астрономии, по сути такой: сколько существует независимых способов измерения возраста вселенной?

Я бы с удовольствием сообщил вам, что таких способов великое множество, и все они указывают на возраст в 13,8 миллиарда лет, точно так же, как существует множество доказательств существования тёмной материи. Но на самом теле их только два, причём один сильно лучше другого.

Спросите Итана №99: откуда нам известен возраст Вселенной? - 1
Читать полностью »

Как умрёт Вселенная - 1Вселенная — глобальный объект, который включает в себя время, космос и всё его содержимое: галактики, звёзды, планеты, их луны, все прочие тела, всю материю, всю энергию. Этот огромный и замечательный объект когда-то зародился. Как у всего хорошего, у Вселенной тоже есть свой конец. С прошлым и зарождением Вселенной учёные вроде как определились. А вот предсказания о конце Вселенной остаются набором теорий, которые выдают разный результат в зависимости от принимаемых значений нескольких постоянных.

Рождение и жизнь

Доминирующей теорией зарождения Вселенной в современной науке является Большой взрыв. Если экстраполировать видимое расширение Вселенной, 13,799 ± 0,021 миллиарда лет назад всё вещество находилось в одной точке нулевого размера с бесконечной плотностью и температурой. Затем началось расширение. Мало какие из последующих процессов находятся в пределах полного понимания современной физики.

За пикосекунды из кварк-глюонной плазмы зародились элементарные частицы. В дальнейшем из них образовались протоны и нейтроны, те в свою очередь дали ядра лёгких изотопов. Пока лишь ядра — до атомов веществу далеко.
Читать полностью »

Я космолог, и после моих лекций чаще всего я слышу такие вопросы: Что находится за пределами Вселенной? Во что расширяется наша Вселенная? Будет ли она расширяться вечно? Это естественные вопросы. Но существует более глубокий вопрос. На самом деле мы хотим знать следующее: есть ли границы нашего знания? Есть ли границы науки?

Ответ, конечно же – мы заранее не знаем. Мы не узнаем, существуют ли границы познания, если только не попробуем преодолеть их. Пока что их признаков не наблюдается. Встречаются препятствия, но все они носят характер временных. Некоторые говорят мне: «Мы никогда не узнаем, как началась Вселенная. Мы никогда не узнаем, что было до Большого взрыва». Эти утверждения демонстрируют примечательное самомнение по поводу того, что мы заранее можем знать список всего, что мы не сможем узнать. Это не только необоснованно, но и не подтверждается всей историей науки, не встретившей пока таких ограничений. В случае космологии наше знание увеличилось так, как никто не мог предполагать 50 лет назад.

Что ещё мы в принципе можем узнать о Вселенной? - 1
Мы не можем увидеть бесконечность, наше поле зрения ограничено 45,3 миллиарда световых лет. Но это не мешает нам понимать законы природы.
Читать полностью »

Реликтовое излучение, часть 2: улики «Большого взрыва» - 1

В первой части мы беседовали о небольших флюктуациях температуры в космическом микроволновом фоновом излучении (КМФИ). Сейчас мы переключимся на другой компонент КМФИ, примерно в 100 раз меньший, чем температурный сигнал: поляризацию. И хотя мы с вами обсуждаем концепции, слабо связанные с нашим ежедневным опытом, необходимо помнить, что остаточное излучение Большого взрыва, по сути, всего лишь свет. А свет – это электромагнитная волна, колеблющийся набор электрических полей (Е) и магнитных полей (В), распространяющихся со скоростью света.
Читать полностью »

Если забрать из чего-либо всю энергию, можно достичь абсолютного нуля, самой холодной температуры. Но можно ли достичь самой высокой?

Ничто не теряется, всё только преобразовывается.
— Михаэль Энде

В конце каждой недели мы выбираем из присланных вопросов один для ответа на него. На этой неделе честь отходит к школьному учителю Камерону Питерсу, который спрашивает:

Я учу наукам 8-й класс и мои школьники проходят понятие температуры. В частности мы рассматривали концепцию абсолютного нуля, что это значит и как это связано с движением атомов. Мои ученики хотят знать, существует ли максимальная достижимая в природе температура, или же верхнего ограничения не существует.

Начнём с тех позиций, которые должны быть известны восьмикласснику, и будем постепенно повышать градус.

Читать полностью »

Как космическое микроволновое фоновое излучение – остаточное свечение Большого взрыва – продолжает проливать свет на рождение нашей Вселенной

Реликтовое излучение, часть 1: улики «Большого взрыва» - 1

Анонс результатов работы BICEP2, показавший первое свидетельство того, что гравитационные волны могли появиться в ранней Вселенной, подогрел интерес к космологии у учёных и всех остальных. Гравитационные волны могут поляризовать КМФИ, остаточное свечение Большого взрыва, определённым образом, и именно поляризационный сигнал был обнаружен BICEP2, расположенным на Южном полюсе. Но самые последние данные поступили с телескопа Планка, и судя по ним, большая часть результатов BICEP2 может быть объяснена не гравитационными волнами, но близлежащей пылью, закрывающей наблюдаемое нами КМФИ.

Нам нужно ждать получения дополнительных данных, как от совместной работы BICEP2 и Планка, так и от других экспериментов, чтобы определить, какую долю в отнесённых на счёт гравитационных волн данных заняла космическая пыль. Ясно одно: научные блоги и новостные сайты будут следить за новыми открытиями. Этот текст – попытка помочь авторам будущих статей о новых исследованиях в КМФИ-космологии войти в контекст, начиная с основ КМФИ, как оно сформировалось и что оно может нам рассказать. Основной темой статьи будет интенсивность КМФИ (мы называем её температурой), а в следующей статье я подробнее поговорю о поляризации.
Читать полностью »

Откуда мы знаем, что флюктуации в космическом микроволновом фоновом излучении (КМФИ) не загрязнены тем, что открывает телескоп им. Хаббла?

Тихо, одна за другой, на бескрайних небесных лугах
Ангельскими цветами распускались прекрасные звезды
— Лонгфелло

Отмечая 25-летие запуска космического телескопа им. Хаббла было естественно выбрать из ваших вопросов письмо от Жерара, обратившего внимание на две вещи, которые вы можете счесть несвязанными друг с другом, хотя они и связаны. Он спрашивает:

Учёные рассказывают о почти идеальной равномерности КМФИ. Откуда они знают, что измеренные расхождения в равномерности не возникают из-за отсутствия хороших поправок для галактик, находящихся в поле зрения измеряющих излучение телескопов?

Можно подумать, что это никак не связано с Хабблом, но это не так. Вернёмся к началу истории и проследим за её развитием.

Спросите Итана №85: Хаббл против Большого взрыва - 1
Читать полностью »

Как бы вы рассказали историю Вселенной 8-10 летнему ребёнку?

Чтобы начать, начните.
— Уильям Вордсворт

Большой взрыв – одно из величайших научных достижений XX века. Сложно представить, но году в 1900-м мы считали, что вся Вселенная – всё, что существует – состоит из нашего Млечного пути и звёзд, планет и туманностей внутри него, и всё это подчиняется ньютоновскому закону гравитации.

Теория Большого взрыва для детей - 1

Как далеко мы продвинулись за столь короткое время! Большинство из нас слышало с ранних лет, что Вселенная возникла из Большого взрыва, и хотя такое название легко запомнить, кто из нас знает, как объяснить это явление детям, задающим о нём вопросы? В конце концов, большинство из нас с трудом его понимает, учитывая, какая это обескураживающая концепция!
Читать полностью »

До формирования первых звёзд Вселенная была уже заполнена светом. Но как?

Свет считает, что он быстрее всех, но он ошибается: неважно, как быстро летит свет — темнота уже на месте и дожидается его.
— Терри Пратчетт

Если мы смотрим на Вселенную, мы видим точечки света, рассыпанные по огромной пустой темноте неба: звёзды, галактики, туманности и так далее. Но в далёком прошлом было время, до того, как все эти объекты сформировались и незадолго до Большого взрыва, когда Вселенная была заполнена светом. На этой неделе профессор химии Фабио Гоччо не смог ответить на один вопрос и отправил его в нашу рубрику:

Я пытаюсь держать студентов в курсе происходящего, используя материалы вашего блога. Недавно во время обсуждения Большого взрыва был задан хороший вопрос: откуда в КМФИ взялись фотоны? Как я понимаю, они появились в результате аннигиляции пар частиц/античастиц, получившихся в результате квантовых флюктуацию после инфляции. Но не должна ли была эта энергия «вернуться», поскольку они изначально были «взяты взаймы» для создания пар частица/античастица?

Некоторые вещи в вопросе Фабио очень точно сформулированы, но в нём есть и заблуждения. Давайте для начала рассмотрим КМФИ и вопрос его происхождения в далёком прошлом.

Спросите Итана №84: откуда взялся первый свет? - 1
Читать полностью »


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js