Связанные понятия
Расширение Вселенной — явление, состоящее в почти однородном и изотропном расширении космического пространства в масштабах всей Вселенной, выводимое через наблюдаемое с Земли космологическое красное смещение.
Тёмная мате́рия в астрономии и космологии, а также в теоретической физике — гипотетическая форма материи, которая не испускает электромагнитного излучения и напрямую не взаимодействует с ним. Это свойство данной материи затрудняет и, возможно, даже делает невозможным её прямое наблюдение.
Инфляцио́нная моде́ль Вселе́нной (лат. inflatio «вздутие») — гипотеза о физическом состоянии и законе расширения Вселенной на ранней стадии Большого взрыва (при температуре выше 1028 K), предполагающая период ускоренного по сравнению со стандартной моделью горячей Вселенной расширения.
Скры́тая ма́сса — проблема противоречия между наблюдаемым поведением видимых астрономических объектов и расчётным по законам небесной механики с учётом только этих объектов.
ΛCDM (читается «Лямбда-СиДиЭм») — сокращение от Lambda-Cold Dark Matter, современная стандартная космологическая модель, в которой пространственно-плоская Вселенная заполнена, помимо обычной барионной материи, тёмной энергией (описываемой космологической постоянной Λ в уравнениях Эйнштейна) и холодной тёмной материей (англ. Cold Dark Matter). Согласно этой модели возраст Вселенной равен 13,75 ± 0,11 миллиардов лет.
Подробнее: Модель Лямбда-CDM Упоминания в литературе
«Я согласен, что гипотезы такого рода чрезвычайно привлекательны для человеческого воображения. Но учтите, что даже самые современные теоретические разработки физики, как, например, теория суперсимметрии или струнная теория квантовой гравитации, не способны объяснить наличие этой „
темной энергии “ в тех количествах, которые бы соответствовали наблюдениям. Несовместимость этого требования с общепринятыми законами природы породила массу сопутствующих экзотических гипотез о существовании новых сил, новых измерений пространства-времени, новых сверхлегких элементарных частиц. Мы же не вводим никаких новых сущностей во Вселенную и предлагаем объяснение в рамках одного из вариантов стандартной теории Большого Взрыва – а именно инфляционной (раздувающейся) модели Вселенной, предложенной еще в 1981 году».
По современным представлениям мощь невидимой
темной энергии многократно превосходит мощь наблюдаемой материи. Считается, что темная энергия оказывает решающее влияние на судьбу Вселенной в целом, так как она отвечает за ее расширение, которое (как сейчас представляется астрофизикам) набирает ускорение. При этом можно сказать, что в некотором смысле Вселенная все еще остается довольно плотной. Если рассматривать Вселенную как газ галактик, то это будет чрезвычайно плотный и вязкий газ, так как среднее соотношение расстояний между галактиками и их размерами намного меньше, чем это же соотношение для молекул обычного воздуха.
Вообще идеи Д. Бома о глубинном холономном уровне реальности и фрактально-голографическом устройстве Вселенной имеют сложную судьбу. Долгое время они считались не более чем теоретическим казусом, однако последующее изучение феномена квантовой запутанности (термин поясняется ниже) вновь возродили к ним интерес, подогретый открытиями Б. Мальдельброта. В соответствие с его фрактально-голографическим принципом, «упорядоченный хаос» природы представляет собой бесконечное вложение самоподобных структур друг в друга. А выводы из теории Бома относительно океана энергии, скрытого за границей пространственно-временного континуума, нашли подтверждение в открытии «тёмного вещества» и «
тёмной энергии ». Однако я не намерен присоединяться ни к критикам, ни к сторонникам собственно квантовых концепций Бома. Его идеи и термины я всего лишь использую там, где они оказываются релевантными теоретическим положениям смыслогенетической теории культуры. Не более того.
По разным подсчетам, не слишком разнящимся, 70 % Вселенной занимает темная материя, 26 % – приходится на
темную энергию . И только 4 % выпадает на звезды и остальную видимую часть Вселенной. Получается, что 96 % нашей Вселенной невидимо – эта скрытая масса отсутствует в электромагнитном диапазоне, она не излучает и не поглощает свет, она не фиксируется ни гамма-лучами, ни радиоволнами – ничем. Поэтому она недоступна для прямого наблюдения современными средствами астрономии и ее существование предполагается лишь косвенно по гравитационным эффектам, оказываемым ею на наблюдаемые объекты.
Но Вселенная есть и мы являемся ее частью. Из чего состоит Вселенная? Из планет, звезд, других небесных (астрономических) тел, пустых зон, межзвездного газа и пыли, темной материи и
темной энергии . Вся материя собрана в гравитационно связанные системы (галактики), участвующие в движении относительно общего центра масс. Точное количество галактик неизвестно, в настоящее время считается, что их свыше 100 миллиардов. Мы живем в галактике Млечный Путь, в которой, по современным оценкам, от 200 до 400 миллиардов звезд. Все звезды в галактике удерживаются силами гравитации темной материи. Одиночных галактик мало, около 95 % всех галактик образуют скопления, в которых также присутствуют темная материя и темная энергия (от 70 до 90 %), межгалактический газ и пыль (от 10 до 30 %) и собственно звезды (около 1 % от массы группы).
Сегодня перед лицом энергетического кризиса находится физика – это кризис
темной энергии и темной материи; выход из кризиса ведущие теоретики видят в новом великом объединении – соединении понятий общей относительности и квантовой теории. Накал противоречий этих теорий необыкновенно велик: сам Эйнштейн, создавший первую квантовую теорию – теорию фотоэффекта, так и не принял вероятностного образа мира. С тех пор, как его не стало, прошло полвека, но некоторые из ранее отвергнутых его идей – такие как космологическая, или антигравитационная постоянная, – возродились. Возможно, и история вероятностного образа мира еще далека от завершения![30] Показателен сам образ драмы идей в науке: это не только проявление подлинного драматизма человеческих судеб там, где, казалось бы, нет места человеческой субъективности; но в первую очередь это проявление вечного поиска, вечного приближения к недостижимой истине, и этот поиск подчинен тем же законам, что и другие поиски – смысла жизни, счастья и справедливости.
Связанные понятия (продолжение)
Ускорение расширения Вселенной — обнаруженное в конце 1990-х годов уменьшение светимости экстремально удалённых «стандартных свечей» (сверхновых типа Ia), интерпретированное как ускорение расширения Вселенной.
Подробнее: Ускоряющаяся Вселенная
Чёрная дыра ́ — область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер — гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда.
Большо́й взрыв (англ. Big Bang) — общепринятая космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно — начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии.
Рели́ктовое излуче́ние (лат. relictum — остаток), космическое сверхвысокочастотное фоновое излучение — равномерно заполняющее Вселенную тепловое излучение, возникшее в эпоху первичной рекомбинации водорода. Обладает высокой степенью изотропности и спектром, свойственным для абсолютно чёрного тела с температурой 2,72548 ± 0,00057 К.
Горизо́нт собы́тий — воображаемая граница в пространстве-времени, разделяющая те события (точки пространства-времени), которые можно соединить с событиями на светоподобной (изотропной) бесконечности светоподобными геодезическими линиями (траекториями световых лучей), и те события, которые так соединить нельзя. Так как обычно светоподобных бесконечностей у данного пространства-времени две: относящаяся к прошлому и будущему, то и горизонтов событий может быть два: горизонт событий прошлого и горизонт...
Космологи́ческая сингуля́рность — состояние Вселенной в определённый момент времени в прошлом, когда плотность энергии (материи) и кривизна пространства-времени были очень велики — порядка планковских значений. Это состояние, вместе с последующим этапом эволюции Вселенной, пока плотность энергии (материи) оставалась высокой, называют также Большим взрывом. Космологическая сингулярность является одним из примеров гравитационных сингулярностей, предсказываемых общей теорией относительности (ОТО) и...
Излуче́ние Хо́кинга — гипотетический процесс излучения чёрной дырой разнообразных элементарных частиц, преимущественно фотонов; назван в честь Стивена Хокинга. Излучение Хокинга — главный аргумент учёных относительно распада (испарения) небольших чёрных дыр, которые теоретически могут возникнуть в ходе экспериментов на БАК. На этом эффекте основана идея сингулярного реактора — устройства для получения энергии из чёрной дыры за счёт излучения Хокинга.
Гравитацио́нная неусто́йчивость (неустойчивость Джинса) — нарастание со временем пространственных флуктуаций скорости и плотности вещества под действием сил тяготения (гравитационных возмущений).
Космология чёрной дыры (англ. Black-hole cosmology, другие названия — «космология Шварцшильда», «космологическая модель „чёрная дыра“») — космологическая модель, согласно которой наблюдаемая вселенная (или Метагалактика) находится внутри чёрной дыры. Такие модели были предложены в 1972 году индийским физиком-теоретиком Раджем Патриа и одновременно — британским математиком Ирвином Гудом.
Первичная чёрная дыра — гипотетический тип чёрной дыры, которая образовывалась не за счёт гравитационного коллапса крупной звезды, а в сверхплотной материи в момент начального расширения Вселенной.
Гравитацио́нные во́лны — изменения гравитационного поля, распространяющиеся подобно волнам. Излучаются движущимися массами, но после излучения отрываются от них и существуют независимо от этих масс. Математически связаны с возмущением метрики пространства-времени и могут быть описаны как «рябь пространства-времени».
О́бщая тео́рия относи́тельности (ОТО; нем. allgemeine Relativitätstheorie) — геометрическая теория тяготения, развивающая специальную теорию относительности (СТО), предложенная Альбертом Эйнштейном в 1915—1916 годах.
Вселе́нная Фри́дмана (метрика Фридмана — Леметра — Робертсона — Уокера) — одна из космологических моделей, удовлетворяющих полевым уравнениям общей теории относительности (ОТО), первая из нестационарных моделей Вселенной. Получена Александром Фридманом в 1922. Модель Фридмана описывает однородную изотропную в общем случае нестационарную Вселенную с веществом, обладающую положительной, нулевой или отрицательной постоянной кривизной. Эта работа учёного стала первым основным теоретическим развитием...
Теория стационарной Вселенной (англ. Steady State theory, Infinite Universe theory или continuous creation) — космологическая модель, разрабатывавшаяся с 1948 года Фредом Хойлом, Томасом Голдом, Германом Бонди и прочими в качестве альтернативы теории Большого взрыва.
Гравитацио́нный ра́диус (или ра́диус Шва́рцшильда) представляет собой характерный радиус, определённый для любого физического тела, обладающего массой: это радиус сферы, на которой находился бы горизонт событий, создаваемый этой массой (с точки зрения ОТО), если бы она была распределена сферически-симметрично, была бы неподвижной (в частности, не вращалась, но радиальные движения допустимы), и целиком лежала бы внутри этой сферы. Введен в научный обиход немецким ученым Карлом Шварцшильдом в...
Гравитацио́нный колла́пс — катастрофически быстрое сжатие массивных тел под действием гравитационных сил. Гравитационным коллапсом может заканчиваться эволюция звёзд с массой свыше трёх солнечных масс. После исчерпания в таких звёздах материала для термоядерных реакций они теряют свою механическую устойчивость и начинают с увеличивающейся скоростью сжиматься к центру. Если растущее внутреннее давление останавливает гравитационное сжатие, то центральная область звезды становится сверхплотной нейтронной...
Компактная звезда — звезда, плотность которой многократно превышает плотность обычной звезды. К компактным звёздам относятся...
Моде́ль горя́чей Вселе́нной — космологическая модель, в которой эволюция Вселенной начинается с состояния плотной горячей плазмы, состоящей из элементарных частиц, и протекает при дальнейшем адиабатическом космологическом расширении.
Гравита́ция (притяже́ние, всеми́рное тяготе́ние, тяготе́ние) (от лат. gravitas — «тяжесть») — универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми материальными телами. В приближении малых (по сравнению со скоростью света) скоростей и слабого гравитационного взаимодействия описывается теорией тяготения Ньютона, в общем случае описывается общей теорией относительности Эйнштейна. В квантовом пределе гравитационное взаимодействие предположительно описывается квантовой теорией гравитации, которая...
Общая теория
относительности предсказывает множество эффектов. В первую очередь, для слабых гравитационных полей и медленно движущихся тел она воспроизводит предсказания ньютоновой теории тяготения, как это должно быть согласно принципу соответствия. Специфически отличающие её эффекты проявляются в сильных полях (например, в компактных астрофизических объектах) и/или для релятивистски движущихся тел и объектов (например, отклонение света). В случае слабых полей общая теория относительности предсказывает...
Холодная тёмная материя (англ. Cold dark matter, CDM) — предполагаемый вид тёмной материи, частицы которой движутся медленно по сравнению со скоростью света (понятие холодный в CDM-модели) и слабо взаимодействуют с обычным веществом и электромагнитным излучением (понятие тёмный в CDM-модели). Считается, что около 84.54% вещества во Вселенной является тёмной материей, и лишь малая доля представляет собой обычное барионное вещество, составляющее звёзды, планеты и живые организмы.
Модифицированная ньютоновская динамика (MOND) — физическая гипотеза, альтернативная теория гравитации, предлагающая изменение в законе тяготения Ньютона, объясняющее вращение галактик без привлечения тёмной материи. Когда постоянная скорость обращения внешних частей галактик была впервые обнаружена, это было неожиданно, так как ньютоновская теория гравитации предсказывает, что чем дальше объект от центра, тем меньше его скорость. Например, для орбит планет солнечной системы скорость убывает с увеличением...
Большой разрыв (англ. Big Rip) — космологическая гипотеза о судьбе Вселенной, предсказывающая развал (разрыв) всей материи за конечное время.
Крупномасштабная структура Вселенной в космологии — структура распределения вещества Вселенной на самых больших наблюдаемых масштабах. Искривление пространства-времени на данном масштабе хорошо описывается общей теорией относительности.
Фотометри́ческий парадо́кс (парадокс О́льберса, парадокс Шезо́ — О́льберса) — один из парадоксов дорелятивистской космологии, заключающийся в том, что в стационарной Вселенной, равномерно заполненной звёздами (как тогда считалось), яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. В теории в космологической модели Большого Взрыва этот парадокс полностью разрешается посредством учёта конечности скорости света и конечности возраста Вселенной.
Релятиви́стские стру́и, дже́ты (англ. Relativistic jet) — струи плазмы, вырывающиеся из центров (ядер) таких астрономических объектов, как активные галактики, квазары и радиогалактики. Первым такую струю обнаружил астроном Гебер Кёртис в 1918 году. Позже физик и философ Стивен Хокинг сумел доказать, что такие выбросы происходят из гипотетических чёрных дыр.
Подробнее: Релятивистская струя
Большой отскок (англ. Big Bounce) — космологическая гипотеза формирования Вселенной, вытекающая из циклической модели, или интерпретация теории Большого взрыва, согласно которой возникновение нашей Вселенной стало результатом распада некоей «предыдущей» Вселенной.
Экзотическая звезда — гипотетический компактный астрономический объект, состоящий не только из электронов, протонов, нейтронов и мюонов, как обычные и нейтронные звёзды, а из других видов материи. Гравитационному коллапсу такой звезды препятствует давление вырожденного газа или другие квантовые эффекты. К экзотическим звёздам относят кварковые (в том числе странные) звёзды (состоящие из кварковой материи), а также звёзды, состоящие из гипотетических частиц, существование которых не доказано (например...
Предел Оппенгеймера — Волкова — верхний предел массы нейтронной звезды, при которой она ещё не коллапсирует в чёрную дыру. Если масса нейтронной звезды меньше этого значения, давление вырожденного нейтронного газа может компенсировать силы гравитации. Одновременно предел Оппенгеймера — Волкова является нижним пределом массы чёрных дыр, образующихся в ходе эволюции звёзд.
Нейтро́нная звезда ́ — космическое тело, являющееся одним из возможных результатов эволюции звёзд, состоящее, в основном, из нейтронной сердцевины, покрытой сравнительно тонкой (∼1 км) корой вещества в виде тяжёлых атомных ядер и электронов. Массы нейтронных звёзд сравнимы с массой Солнца, но типичный радиус нейтронной звезды составляет лишь 10—20 километров. Поэтому средняя плотность вещества такого объекта в несколько раз превышает плотность атомного ядра (которая для тяжёлых ядер составляет в среднем...
Ква́рковая звезда ́ — гипотетический космический объект, состоящий из так называемой «кварковой материи».
Постоя́нная Ха́ббла (конста́нта Ха́ббла) — коэффициент, входящий в закон Хаббла, который связывает расстояние до внегалактического объекта (галактики, квазара) со скоростью его удаления. Обычно обозначается буквой H. Имеет размерность, обратную времени (H ≈ 2,2⋅10−18 с−1), но выражается обычно в км/с на мегапарсек.
В космологии,
Большое сжатие (англ. Big Crunch, также употребляется термин «Большой хлопок») — один из возможных сценариев будущего Вселенной, в котором расширение Вселенной со временем меняется на сжатие, и Вселенная коллапсирует, в конце концов схлопываясь в сингулярность.
Гравитацио́нное по́ле , или по́ле тяготе́ния, — фундаментальное физическое поле, через которое осуществляется гравитационное взаимодействие между всеми материальными телами.
Чёрные дыры звёздных масс образуются как конечный этап жизни звезды: после полного выгорания термоядерного топлива и прекращения реакции звезда теоретически должна начать остывать, что приведёт к уменьшению внутреннего давления и сжатию звезды под действием гравитации. Сжатие может остановиться на определённом этапе, а может перейти в стремительный гравитационный коллапс.
Подробнее: Чёрная дыра звёздной массы
Звёздная динамика — раздел звёздной астрономии, изучающий движения звёзд под воздействием гравитационных полей. Основными объектами изучения являются двойные и кратные звёзды, рассеянные и шаровые скопления, галактики (в том числе и Млечный Путь), скопления и сверхскопления галактик как звёздные системы.
Кваза́р (англ. quasar) — класс астрономических объектов, являющихся одними из самых ярких (в абсолютном исчислении) в видимой Вселенной. Английский термин quasar образован от слов quasi-stellar («квазизвёздный» или «похожий на звезду») и radiosource («радиоисточник») и дословно означает «похожий на звезду радиоисточник».
Барио́нная асимметри́я Вселе́нной — наблюдаемое преобладание в видимой части Вселенной вещества над антивеществом. Этот наблюдательный факт не может быть объяснён в предположении исходной барионной симметрии во время Большого взрыва ни в рамках Стандартной модели, ни в рамках общей теории относительности — двух теорий, являющихся основой современной космологии.
Гравитацио́нный парадо́кс , или парадокс Неймана — Зелигера, — историческая космологическая проблема, вытекающая из классической теории тяготения и формулирующаяся следующим образом...
Космологическое (метагалактическое) красное смещение — наблюдаемое для всех далёких источников (галактики, квазары) понижение частот излучения, объясняемое как динамическое удаление этих источников друг от друга и, в частности, от нашей Галактики, то есть как нестационарность (расширение) Метагалактики.
Планковская эпоха — в физической космологии, самая ранняя эпоха в истории наблюдаемой нами Вселенной, о которой существуют какие-либо теоретические предположения. Она продолжалась в течение планковского времени от нуля до 10−43 секунд. В эту эпоху, примерно 13,8 млрд лет назад, вещество Вселенной имело планковскую энергию (1019 ГэВ), планковский радиус (10−35 м), планковскую температуру (1032 К) и планковскую плотность (~1097 кг/м³).
Фрактальная космология — идеи и теории физической космологии, предполагающие бесконечность пространства Вселенной и распределение в нём астрономических объектов по принципу самоподобных структур (фракталов). Фрактальная космология отрицает пространственную однородность Вселенной на больших масштабах и предполагает наличие у неё фрактальной размерности (меньшей, чем 3) — числа, определяющего распределение массы. Именно масса, содержащаяся в шаре с центром в усреднённом астрономическом объекте должна...
В астрономии и космологии темная жидкость является альтернативой теории как темной материи, так и темной энергии и пытается объяснить оба явления в единой структуре.Темная жидкость предполагает, что темная материя и темная энергия не являются отдельными физическими явлениями, как считалось ранее, и не имеют отдельного происхождения, но они тесно связаны друг с другом и могут рассматриваться как две грани одной жидкости. В галактических масштабах темная жидкость ведет себя как темная материя, а в...
Подробнее: Тёмная жидкость
Исчезнове́ние информа́ции в чёрной дыре ́ — явление, которое должно происходить в чёрной дыре, если она действительно подчиняется термодинамическому описанию, предложенному Стивеном Хокингом. Это явление, однако, несовместимо с общими принципами квантовой механики и потому представляет собой серьёзнейшую проблему, стоящую перед квантовой гравитацией.
Антро́пный при́нцип — аргумент «Мы видим Вселенную такой, потому что только в такой Вселенной мог возникнуть наблюдатель, человек». Этот принцип был предложен для объяснения с научной точки зрения, почему в наблюдаемой Вселенной имеет место ряд нетривиальных соотношений между фундаментальными физическими параметрами, необходимых для существования разумной жизни.