Бесконечный космос. Сколько вселенных существует? Существует ли граница у космоса

Мы видим звездное небо постоянно. Космос кажется загадочным и необъятным, а мы являемся лишь крохотной частью этого огромного мира, загадочного и безмолвного.

Всю жизнь человечество задается разными вопросами. Что находится там, за пределами нашей галактики? Есть ли что-то за границей космоса? Да и существует ли у космоса граница? Даже ученые долгое время размышляют над этими вопросами. Бесконечен ли космос? В этой статье приведена информация, которой на сегодняшний день располагают ученые.

Границы бесконечного

Считается, что наша Солнечная система образовалась в результате Большого взрыва. Он произошел из-за сильного сжатия материи и разорвал ее, разбросав газы в разные стороны. Этот взрыв дал жизнь галактикам и солнечным системам. Раннее считалось, что возраст Млечного Пути составляет 4,5 миллиардов лет. Однако в 2013 году телескоп «Планк» позволил ученым пересчитать возраст Солнечной системы. Теперь он оценивается в 13,82 миллиардов лет.

Самая современная техника не может охватить весь космос. Хотя новейшие аппараты способны поймать свет звезд, удаленных от нашей планеты на 15 миллиардов световых лет! Это могут быть даже те звезды, которые уже умерли, но их свет все еще путешествует по космосу.

Наша Солнечная система - лишь маленькая часть огромной галактики, которая называется Млечный Путь. Сама же Вселенная вмещает тысячи подобных галактик. И бесконечен ли космос - неизвестно...

То, что Вселенная постоянно расширяется, образуя все новые и новые космические тела, является научным фактом. Вероятно, ее внешний вид постоянно меняется, поэтому миллионы лет назад, как уверены некоторые ученые, она выглядела совершенно иначе, чем сегодня. И если Вселенная растет, то она определенно имеет границы? Сколько Вселенных существует за нею? Увы, этого никто не знает.

Расширение космоса

Сегодня ученые утверждают, что космос расширяется очень быстро. Быстрее, чем они считали раннее. Из-за расширения Вселенной экзопланеты и галактики удаляются от нас с разной скоростью. Но при этом скорость ее роста одинакова и равномерна. Просто эти тела находятся от нас на различном расстоянии. Так, ближайшая к Солнцу звезда, "убегает" от нашей Земли со скоростью 9 см/с.

Теперь ученые ищут ответ еще на один вопрос. Что заставляет Вселенную расширяться?

Темная материя и темная энергия

Темная материя - это гипотетическое вещество. Она не производит энергию и свет, но занимает 80% пространства. О наличии этого неуловимого вещества в космосе ученые догадывались еще в 50 годах прошлого века. Хотя прямых доказательств ее существования не было, сторонников этой теории с каждым днем становилось все больше. Возможно, в ее составе присутствуют неизвестные нам вещества.

Как появилась теория о темной материи? Дело в том, что галактические скопления давно бы разрушились, если бы их массу составляли только видимые нам материалы. В итоге получается, что большая часть нашего мира представлена неуловимым, неизвестным пока нам веществом.

В 1990 году была обнаружена так называемая темная энергия. Ведь раньше физики думали, что сила притяжения работает на замедление, однажды расширение Вселенной прекратится. Но обе команды, которые взялись за изучение этой теории, неожиданно выявили ускорение расширения. Представьте себе, что вы подбрасываете в воздух яблоко и ждете, когда она упадет, но вместо этого оно начинает удаляться от вас. Это говорит о том, что на расширение влияет некая сила, которая была названа темной энергией.

Сегодня ученые устали спорить о том, бесконечен космос или нет. Они пытаются понять, как выглядела Вселенная до Большого взрыва. Однако этот вопрос не имеет смысла. Ведь время и пространство сами по себе так же бесконечны. Итак, рассмотрим несколько теорий ученых о космосе и его границах.

Бесконечность - это...

Такое понятие, как "бесконечность", является одним из наиболее удивительных и относительных понятий. Издавна оно интересует ученых. В реальном мире, в котором мы живем, все имеет конец, в том числе и жизнь. Поэтому бесконечность манит своей таинственностью и даже некоей мистичностью. Бесконечность трудно представить. Но она существует. Ведь именно с ее помощью решается множество задач, и не только математических.

Бесконечность и ноль

Многие ученые уверены в теории бесконечности. Однако израильский математик Дорон Зельбергер не разделяет их мнение. Он утверждает, что существует огромное число и, если прибавить к нему единицу, конечный результат окажется нулевым. Однако данное число лежит так далеко за пределами человеческого понимания, что его наличие никогда не будет доказано. Именно на этом факте базируется математическая философия под названием "Ультрабесконечность".

Бесконечный космос

Есть ли вероятность того, что при сложении двух одинаковых чисел получится то же число? На первый взгляд это кажется абсолютно невозможным, но если речь идет о Вселенной... Согласно расчетам ученых, при отнимании от бесконечности единицы получается бесконечность. При сложении двух бесконечностей вновь выходит бесконечность. А вот если вычесть бесконечность из бесконечности, вероятнее всего, получится единица.

Древние ученые также задавались вопросом о том, существует ли граница у космоса. Их логика была простой и одновременно гениальной. Их теория выражается в следующем. Представьте себе, что вы достигли края Вселенной. Протянули руку за ее границу. Однако рамки мира раздвинулись. И так бесконечно. Представить это очень трудно. Но еще труднее представить, что же существует за ее границей, если она действительно есть.

Тысячи миров

Эта теория гласит, что космос бесконечен. Вероятно, в нем есть миллионы, миллиарды других галактик, которые вмещают в себя миллиарды других звезд. Ведь, если мыслить обширно, все в нашей жизни начинается снова и снова - фильмы следуют один за другим, жизнь, заканчиваясь в одном человеке, начинается в другом.

В мировой науке на сегодняшний день считается общепринятой концепция о многокомпонентной Вселенной. Но сколько Вселенных существует? Никто из нас этого не знает. В других галактиках могут находиться совсем иные небесные тела. В этих мирах господствуют совершенно другие законы физики. Но как доказать их наличие экспериментальным способом?

Сделать это можно лишь обнаружив взаимодействие между нашей Вселенной и другими. Это взаимодействие происходит через некие кротовые норы. Но как найти их? Одно из последних предположений ученых гласит, что такая нора есть прямо в центре нашей Солнечной системы.

Ученые предполагают, что в том случае, если космос бесконечен, где-то на его просторах находится двойник нашей планеты, а, возможно, и всей Солнечной системы.

Другое измерение

Еще одна теория гласит, что размеры космоса имеют пределы. Все дело в том, что ближайшую мы видим такой, какой она была миллион лет назад. Еще дальше - значит еще раньше. Расширяется не космос, расширяется пространство. Если мы сможем превысить скорость света, зайдем за границу космоса, то попадем в прошлое состояние Вселенной.

А что же находится за этой пресловутой границей? Возможно, другое измерение, без пространства и времени, которое только может представить наше сознание.

Кейс 2 подзадача 3. 1. Если представить, что Вселенная существует один день, то человек появился на Земле всего пару секунд назад

1. Если представить, что Вселенная существует один день, то человек

Данным рисунком художник иллюстрировал основные особенности устройства Солнечной системы. В состав Солнца и планет входят все химические элементы таблицы Менделеева, имеющие сколько-нибудь устойчивые изотопы. Относительно происхождения этих химических элементов можно утверждать, что …

водород, доля которого значительна в составе Солнца и планет-гигантов, образовался в первые секунды существования Вселенной

уран, имеющий только радиоактивные изотопы, образовался при взрывах Сверхновых звезд в первые миллиарды лет существования Вселенной

алюминий и кремний, доля которых значительна в составе планет земной группы, образовались в ходе термоядерных реакций в недрах Солнца

кислород, доля которого значительна в составе планет земной группы, образовался в ходе химических реакций на этих планетах

Решение:

В первые секунды существования Вселенной сформировались ядра атомов лишь самых легких химических элементов – водорода и гелия. Когда сформировались первые звезды, они состояли только из этих двух элементов. Однако термоядерные реакции слияния легких ядер в их недрах приводили к постепенному возникновению все более тяжелых химических элементов вплоть до группы железа. Еще более тяжелые элементы, например уран, могли сформироваться только при катастрофическом завершении жизни наиболее тяжелых звезд первого поколения, а именно, при вспышках Сверхновых. Химические же реакции, в отличие от термоядерных, никогда никаких новых элементов не создают.

2. Если представить, что Вселенная существует один день, то человек появился на Земле всего пару секунд назад. Поэтому, наблюдая небо, мы видим мгновенный снимок, застывшее фото Вселенной в один из моментов ее эволюции. Тем не менее, и по этому фото можно многое сказать не только о том, что есть во Вселенной сейчас, но и о том, что происходило в ней ранее, а также о ее будущей судьбе.

выглядят более красными, чем они есть

выглядят более молодыми, чем они есть

выглядят более яркими, чем они есть

движутся по направлению к земному наблюдателю

Решение:

В 1929 г. Эдвин Хаббл открыл закон, согласно которому все далекие галактики удаляются от наблюдателя (где бы во Вселенной он ни находился) со скоростью, пропорциональной их удаленности. Вследствие эффекта Доплера это приводит к сдвигу спектров их излучения в длинноволновую (красную) сторону спектра. Космологическое красное смещение в спектрах галактик уменьшает энергию фотонов (которая обратно пропорциональна длине волны излучения) и, как следствие, делает для наблюдателя свет галактик более тусклым.
Поскольку галактики на снимке весьма удалены от нас, их свету потребовалось значительное время, чтобы достичь телескопа имени Хаббла и сформировать данное изображение. Поэтому на снимке галактики выглядят более молодыми, чем они есть сейчас.

3. Если представить, что Вселенная существует один день, то человек появился на Земле всего пару секунд назад. Поэтому, наблюдая небо, мы видим мгновенный снимок, застывшее фото Вселенной в один из моментов ее эволюции. Тем не менее, и по этому фото можно многое сказать не только о том, что есть во Вселенной сейчас, но и о том, что происходило в ней ранее, а также о ее будущей судьбе.

Объекты, показанные на этом снимке, состоят из того же вещества, что и мы с вами – из атомов, состоящих из электронов и ядер, последние состоят из протонов и нейтронов, которые состоят из кварков. Однако, согласно современным научным данным, во Вселенной, кроме обычного вещества, дающего менее 5 % вклада в общую массу Вселенной, присутствует …

«темная материя», вклад которой составляет около 25 % от полной массы Вселенной

«темная энергия», которая заставляет Вселенную расширяться с ускорением

мировой эфир, вклад которого в общую массу Вселенной доходит до 70 %

антивещество в количестве, равном количеству вещества

Решение:

Левый объект на снимке – шаровое скопление звезд M92. Изучение движения звезд в таких скоплениях и в галактиках показало, что для удержания звезды в этих образованиях недостаточно притяжения всех остальных входящих в них звезд. Там есть еще что-то, что своим притяжением не дает разваливаться звездным скоплениям и галактикам. Это что-то получило название «темная материя».

В самом конце XX века обнаружилось, что Вселенная не просто расширяется, а расширяется с ускорением. Отвечать за это должна некоторая субстанция, которая получила название «темная энергия». Масса этой субстанции составляет львиную долю общей массы Вселенной – более 70 %.
Что касается антивещества, то с середины XX века известно, что полной симметрии между ними нет. Антивещества во Вселенной гораздо меньше, чем вещества.

Кейс 2 подзадача 2

1. Если представить, что Вселенная существует один день, то человек

Данным рисунком художник иллюстрировал основные особенности устройства Солнечной системы. Исторически первая научная гипотеза происхождения Солнечной системы, гипотеза Канта – Лапласа, была способна объяснить следующие особенности ее устройства …

орбиты всех планет лежат практически в одной плоскости

все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении

все планеты четко делятся на два класса: небольшие каменистые планеты и газовые гиганты

в составе всех планет-гигантов преобладают легкие химические элементы

Решение:

Согласно гипотезе Канта – Лапласа, Солнечная система сформировалась из вращающегося газопылевого облака, которое сжималось под действием собственной гравитации, при этом превращаясь в плоский диск. Из центральной части этого диска затем сформировалось Солнце, а из периферической – планеты. Поскольку все планеты были когда-то частями единого целого, они должны сохранить одно и то же направление обращения вокруг центра. Поскольку они сформировались из плоского протопланетного диска, они должны продолжать двигаться в его плоскости – общей для всех.

При этом гипотеза Канта – Лапласа рассматривала формирование Солнечной системы как чисто механический процесс, а процессы другой природы – химические, оптические, ядерные и т.д. – не принимала во внимание в принципе. Поэтому она не объясняла различие химических составов планет земной группы и планет-гигантов.

На фотографии изображен очень маленький участок неба, снятый с очень большим увеличением космическим телескопом имени Э. Хаббла. Фотография известна как «Портрет самых отдаленных глубин видимой Вселенной». Практически все изображенные на фото объекты в свое время сформировались по наиболее распространенному космогоническому сценарию, который предполагает, что планеты, звезды и галактики образуются …

в течение длительного времени

путем сжатия рассеянной материи под действием сил гравитации

в результате катастрофически быстрых событий

путем распада более крупных небесных тел

Решение:
Согласно современным представлениям, основной механизм образования небесных тел и их компактных систем состоит в том, что благодаря гравитационной неустойчивости однородно распределенная в пространстве материя собирается в более плотные образования под действием сил взаимного притяжения (гравитации). На этом фоне, конечно, возможны и другие сценарии – распад крупного небесного тела на мелкие фрагменты или даже взрыв (например, взрыв Сверхновой), но они считаются менее распространенными.

Два самых ярких объекта, присутствующих на этом фотоснимке участка звездного неба, объединяет то, что …

их происхождение и развитие изучает одна и та же наука – космогония

основной источник знаний об их свойствах – анализ приходящего от них излучения

они имеют один и тот же источник энергии свечения – термоядерные реакции в их недрах

сами эти объекты и их положение на небе практически не изменились за весь период астрономических наблюдений

Решение:

Два самых ярких объекта на снимке – это галактика или звездное скопление (левый) и комета (правый). Масса кометы по космическим меркам ничтожна и совершенно недостаточна, чтобы в ней происходили термоядерные реакции. Прохождение кометы вблизи Солнца занимает не очень много времени (максимум несколько лет) и дорого ей обходится: комета теряет часть своего вещества из-за испарения с поверхности, нагретой солнечными лучами. Поэтому изменение и самой кометы, и ее положения на звездном небе вполне доступно наблюдению.

выглядят более красными, чем они есть

движутся по направлению к земному наблюдателю

выглядят более молодыми, чем они есть

выглядят более яркими, чем они есть

Установите соответствие между изображением небесного тела и категорией, к которой относится это тело.

астероид

10. Основной движущей силой геологической эволюции нашей планеты служит …

продолжающаяся дифференциация вещества в земных недрах

жизнедеятельность земных организмов

непрерывно поступающая на Землю солнечная энергия

эрозия, вызываемая движением воздуха, воды и ледников

11. Сходство между Большим Взрывом (процессом, в ходе которого образовалась и приобрела свои свойства наша Вселенная) и обычным взрывом артиллерийского снаряда состоит в том, что …

расстояния между галактиками с течением времени увеличиваются, подобно тому, как разлетаются в разные стороны осколки взорвавшегося снаряда

и осколки снаряда, и галактики разлетаются по направлению от определенной точки в пространстве – центра взрыва

движущей силой расширения и Вселенной, и продуктов взрыва снаряда является давление раскаленных газов

расширение происходит только в ограниченной области (которую успела охватить ударная волна от взрыва), а за пределами этой области никакого расширения нет

Масса обычного вещества, доступного непосредственным наблюдениям в телескопы и сосредоточенного в основном в звездах, составляет ______________ от полной массы материи во Вселенной.

практически 100 %

13. Почти вся масса земной атмосферы сосредоточена в слое, толщина которого …

гораздо меньше радиуса Земли

сравнима с радиусом Земли

гораздо больше радиуса Земли

до сих пор остается совершенно неопределенной

14. Научная космология начала развиваться в …

XX веке на основе общей теории относительности

Древней Греции на основе натурфилософской картины мира Аристотеля

эпоху Возрождения на основе гелиоцентрической системы Коперника

XVII веке на основе классической механики Ньютона

15. Самой поздней из перечисленных стадий эволюции нашей планеты является …

формирование океанов

формирование земной коры

16. На рисунке приведена карта реликтового излучения, построенная по результатам спутниковых измерений. Каждая точка карты соответствует определенному направлению небесной сферы, с которого принималось реликтовое излучение, цвет этой точки соответствует интенсивности излучения с этого направления. Переход от одного цвета к другому соответствует изменению интенсивности примерно на 10–6 (то есть на 0,000001) от ее среднего значения по всем направлениям. Карта позволяет сделать вывод, что реликтовое излучение …

практически изотропно

полностью изотропно

сильно анизотропно

имеет в основном зеленоватый цвет

17. Внутреннее строение Земли правильно изображает рисунок …

18. Наша Галактика является …

гигантской

эллиптической

карликовой

неправильной формы

19. В состоянии настоящей жидкости находится единственная из внутренних оболочек Земли, которая называется …

внешним ядром

внутренним ядром

литосферой

20. В последние годы все чаще предметом не фантастических романов, а научных дискуссий становятся гипотезы о возможности существовании иных вселенных, помимо нашей. Эти дискуссии ведутся в рамках научной дисциплины, которая называется …

космологией

космогонией

космонавтикой

философией

21. На рисунках художник изобразил Землю в разные эпохи ее эволюции. К самой ранней эпохе существования Земли относится рисунок …

Если представить, что Вселенная существует один день, то человек появился на Земле всего пару секунд назад. Поэтому, наблюдая небо, мы видим мгновенный снимок, застывшее фото Вселенной в один из моментов ее эволюции. Тем не менее, и по этому фото можно многое сказать не только о том, что есть во Вселенной сейчас, но и о том, что происходило в ней ранее, а также о ее будущей судьбе.

На этом рисунке художник, изобразивший устройство Солнечной системы, допустил серьезную ошибку. Она заключается в том, что …

сильно искажены пропорции между размерами разных планет

сильно искажены пропорции между размерами Солнца и размерами планетных орбит

перепутан порядок следования планет от Солнца

сильно искажены пропорции между размерами Солнца и размерами планет

23. Самой поздней из перечисленных стадий эволюции нашей планеты является …

формирование земной коры

формирование азотно-кислородной атмосферы

формирование океанов

гравитационное сжатие и нагрев протопланеты

24. По современным представлениям, примерно через 5 миллиардов лет Солнце исчерпает основные запасы своего термоядерного горючего и …

провалится внутрь себя, оставив черную дыру

станет голубым гигантом

взорвется как Сверхновая

превратится в белый карлик

25. Снимается фантастический боевик, по сценарию которого враждебно настроенные пришельцы выкрадывают наше Солнце. Учитывая, что расстояние от Земли до Солнца составляет около 8 световых минут, для согласования фильма с современными представлениями о взаимодействии следует показать, что, после того как пришельцы туннелируют Солнце в свою систему, наша Земля …

сразу погрузится во тьму, но еще 8 минут будет испытывать силу тяготения Солнца, заставляющую ее двигаться по эллиптической орбите

еще 8 минут будет оставаться освещенной и испытывать силу тяготения Солнца, заставляющую ее двигаться по эллиптической орбите

еще 8 минут будет оставаться освещенной, но сразу перестанет притягиваться к Солнцу и полетит по прямолинейной траектории

будет продолжать оставаться освещенной и двигаться по своей обычной орбите неограниченно долгое время

26. Объект, занимающий основную часть поля зрения на данной фотографии, не может быть нашей Галактикой (Млечный Путь), поскольку …

мы находимся внутри нашей Галактики, а снимок явно сделан извне

наша Галактика – эллиптическая, а на фото приведена спиральная

Галактика имеет неправильную форму, а на снимке изображена спиральная

наша Галактика желтого цвета, а галактика на снимке в основном голубая

27. Источники космического радиоизлучения с очень большой стабильностью периода - это:

а) пульсары

б) рентгензвезды

в) квазары

г) черные дыры

28. Наше Солнце - это:

а) черная дыра

б) белый карлик

в) красный карлик

Примером адаптации, возникшей у растений в ходе приспособления к условиям среды, является …

Варианты ответов

Появление цветковых растений

Тема: Глобальный экологический кризис

К деструктивному загрязнению окружающей среды приводит …

Строительство автомагистралей

Тема: Научный метод познания

Установите соответствие между определением метода научного познания и самим методом:

1) непосредственное восприятие внешних поверхностных сторон изучаемого объекта или явления) моделирование

2) многократное искусственное воспроизведение явления в строго определенных условиях наблюдение

3) воспроизведение объекта исследования в виде мысленно представляемой или материально реализованной системы абстрагирование

Тема: Подзадача 1. Структурные уровни и системная организация материи

Система, которая видна на фотографии данного участка неба, – это …

Варианты ответов

Метагалактика

Тема: Подзадача 2. Происхождение Солнечной системы. Общая космогония

Среди небесных тел на этом фотоснимке, сделанном в видимом диапазоне электромагнитных волн, имеются звезды, которые выглядят как разнообразные точечные объекты, различающиеся яркостью и цветом. Однако среди звезд, видимых на снимке, наверняка нет …

Тема: Подзадача 3. Космология

Количество галактик, видимых на этом фотоснимке участка неба размерами примерно 0,4°на 0,8°, превышает количество галактик, видимых на большинстве других участков неба такого же размера. Другими словами, в таких масштабах Вселенная неоднородна. Если брать участки все большего размера, то …

Среди участков, какого бы размера мы ни рассматривали, всегда найдется такой, на котором гораздо больше галактик, чем на любом другом участке того же размера