Сусьвет

Сусьве́т — супольнасьць рэчаў, якія існуюць у іхняй узаемасувязі. Пад узростам Сусьвету разумеюць час з пачатку яго пашырэньня. Сусьвет ёсьць фундамэнтальны панятак у астраноміі. Сёньня дакладна вядома, што сусьвет не стацыянарны. Пра гэта сьведчыць існаваньне рэліктавага выпраменьваньня, якое, у сваю чаргу прывяло да гіпотэзы Вялікага выбуху. Эфэкт чырвонага разьбяганьня галяктык сьведчыць пра тое, што сусьвет пашыраецца. Вывучэньне руху галяктык прывяло да гіпотэзы пра існаваньне цёмнай матэрыі, якая не выпраменьвае электрамагнітныя хвалі, але робіць уплыў на рух касьмічных целаў. На практыцы пад Сусьветам часта разумеюць частку матэрыяльнага сьвету, даступную вывучэньню натуральна-навуковымі мэтадамі^[1]. Такое вызначэньне ўключае ў сябе дзьве сутнасьці: філязофскую й матэрыяльную, даступную да назіраньняў у цяперашні час альбо ў агляднай будучыні. Калі аўтар адрозьнівае гэтыя сутнасьці, то вынікаючы традыцыі, першую называюць Сусьветам, а іншую — астранамічным Сусьветам.

Фатаздымак надзвычай аддаленых аб’ектаў Сусьвету (галяктык) у сузор’і Печ

У гістарычным пляне дзеля абазначэньня «ўсёй прасторы» выкарыстоўваліся розныя словы, уключаючы эквіваленты й варыянты з розных моваў, як то «нябесная сфэра», «космас», «сьвет». Выкарыстоўваўся таксама тэрмін «макракосмас», хоць ён прызначаны для вызначэньня сыстэмаў вялікага маштабу, уключаючы іхныя падсыстэмы й часткі. Аналягічна, слова «мікракосмас» выкарыстоўваецца для абазначэньня сыстэмаў малога маштабу ў складзе значна большай сыстэмы, часткай якой зьяўляецца зыходная сыстэма.

Усякае дасьледаваньне, любое назіраньне, няхай гэта будзе назіраньне дзіцяці за коткай, фізыка — за тым, як расколваецца ядро атама, ці астранома, які вядзе назіраньне за далёкай-далёкай галяктыкай — усё гэта назіраньне за Сусьветам, за ягонымі асобнымі часткамі. Гэтыя часткі служаць прадметам вывучэньня асобных натуральных навукаў, а Сусьвету ў максымальна вялікіх маштабах, і нават Сусьвету як адзіным цэлым займаюцца астраномія й касмалёгія.

Фізычныя характарыстыкі

Памеры і вобласьці

Ілюстрацыя бачнага Сусьвету з цэнтрам вакол Сонца. Шкала адлегласьцей лягарытмічная. Праз канчальную хуткасьць сьвятла мы бачым больш аддаленыя часткі Сусьвету ў больш раньнія часы.

Празь лімітаванасьць хуткасьці сьвятла існуе мяжа, вядомая як гарызонт часьцінак, таго, на якую адлегласьць сьвятло можа распаўсюдзіцца з улікам узросту Сусьвету. Прастора, зь якой мы можам пабачыць сьвятло, называецца бачным сусьветам. Суправодная адлегласьць, вымераная ў фіксаваны час, паміж Зямлёй і краем бачнага сусьвету складае 46 мільярдаў сьветлавых гадоў^[2] ці 14 мільярдаў парсэк, што робіць дыямэтар бачнага сусьвету роўнай блізу 93 мільярдаў сьветлавых гадоў ці 28 мільярдаў парсэк^[2]. Не зважаючы на тое, што адлегласьць, якую праходзіць сьвятло ад краю бачнага сусьвету, блізкая да ўзросту самога Сусьвету, памножанага на хуткасьць сьвятла, 13,8 мільярдаў сьветлавых гадоў, правільная адлегласьць большая, бо край бачнага сусьвету і Зямля з таго часу адышлі далей адзін ад аднаго^[3].

Дзеля параўнаньня, дыямэтар Млечнага Шляху складае прыкладна 87,4 тысяч сьветлавых гадоў^[4], а найбліжэйшая да Млечнага Шляху сястрынская галяктыка, галяктыка Андрамэды, знаходзіцца прыкладна за 2,5 мільёнаў сьветлавых гадоў ад нас^[5]. Паколькі людзі ня могуць назіраць прастору па-за межамі бачнага сусьвету, невядома, ці ёсьць памер Сусьвету ў ягонай сукупнасьці канчатковым ці бясконцым^[6][7]. Ацэнка 2011 году сьведчыць аб тым, што калі касмалягічны прынцып выконваецца, увесь Сусьвет павінен быць больш чым у 250 разоў большым за сфэру Габла^[8]. Некаторыя спрэчныя^[9] ацэнкі агульнага памеру Сусьвету, калі ён канчатковы, дасягаюць ${\displaystyle 10^{10^{10^{122}}}}$ мэгапарсэк, як вынікае з прапанаванага рашэньня Прапановы аб адсутнасьці межаў^[10].

Узрост і пашырэньне

Калі выказаць здагадку, што мадэль Лямбда-CDM слушная, вымярэньні парамэтраў з выкарыстаньнем розных мэтадаў шляхам шматлікіх экспэрымэнтаў вызначаюць найлепш пасуе значэньне сапраўднага ўзросту Сусьвету роўнае 13,799 ± 0,021 мільярдам гадоў^[11].

Зь цягам часу Сусьвет і ягонае зьмесьціва эвалюцыянавалі. Напрыклад, адносная колькасьць квазараў і галяктык зьмянілася^[12], а сам Сусьвет пашырыўся. Гэтае пашырэньне выводзіцца з назіраньня, што сьвятло ад далёкіх галяктык мае чырвоны зрух, што азначае, што галяктыкі аддаляюцца ад нас. Аналіз звышновых зорак тыпу Iя паказвае, што пашырэньне паскараецца^[13][14].

Чым больш матэрыі ў Сусьвеце, тым мацнейшае ўзаемнае гравітацыйнае прыцягненьне матэрыі. Калі б Сусьвет быў занадта шчыльным, ён бы зноў каляпсаваў у гравітацыйную сынгулярнасьць. Аднак, калі б Сусьвет утрымліваў занадта мала матэрыі, у такой сытуацыі ўласная гравітацыя была б занадта слабой дзеля ўтварэньня астранамічных структураў, як то галяктыкі або плянэты. З моманту Вялікага выбуху Сусьвет стала пашыраецца. Мяркуецца, што Сусьвет мае менавіта тую шчыльнасьць масы і энэргіі, эквівалентную прыкладна 5 пратонам на кубічны мэтар, што дазволіла яму пашырацца ўсьцяж апошніх 13,8 мільярдаў гадоў, даючы час на фармаваньня таго Сусьвету, які мы маем сёньня^[15][16].

Існуюць дынамічныя сілы, якія дзейнічаюць на часьціны ў Сусьвеце і ўплываюць на хуткасьць пашырэньня. Да 1998 году чакалася, што хуткасьць пашырэньня будзе памяншацца зь цягам часу праз уплыў гравітацыйных узаемадзеяў у Сусьвеце. Менавіта з гэтае прычыны існуе дадатковая назіраная велічыня, якая называецца парамэтрам запаволеньня, якую большасьць касмолягаў лічылі значэньнем з дадатным знакам і павязаным з шчыльнасьцю рэчыва Сусьвету. У 1998 годзе парамэтар запаволеньня быў вымераны двума рознымі групамі, але ён выявіўся адмоўным і роўным прыблізна −0,55, што тэхнічна азначае, што другая вытворная касьмічнага маштабнага фактару ${\displaystyle {\ddot {a}}}$ была дадатнай цягам апошніх 5–6 мільярдаў гадоў^[17][18].

Прастора-час

Дапушчальны прыклад таго як прастора-час выгінаецца праз гравітацыю.

Сучасная фізыка разглядае падзеі як арганізаваныя ў прасторы-часе^[19]. Гэтая ідэя ўзьнікла з спэцыяльнай тэорыі адноснасьці, якая прадказвае, што калі адзін назіральнік бачыць дзьве падзеі, якія адбываюцца ў розных месцах адначасна, другі назіральнік, які рухаецца адносна першага, убачыць гэтыя падзеі ў розны час^[20]. Два назіральнікі будуць не пагаджацца паміж сабою наконт сапраўднага часу ${\displaystyle T}$ паміж падзеямі, гэтак жа як ня будуць пагаджацца наконт адлегласьці часу${\displaystyle D}$, якая аддзяляе падзеі, але яны будуць пагаджацца наконт хуткасьці сьвятла${\displaystyle c}$ ды будуць мець аднолькавы паказьнік пры вымярэньні формулы ${\displaystyle c^{2}T^{2}-D^{2}}$^[21]. Квадратны корань з абсалютнага значэньня гэтай велічыні называецца інтэрвалам паміж двума падзеямі. Інтэрвал адлюстроўвае, наколькі далёка падзеленыя падзеі ня толькі ў прасторы ці часе, але і ў агульным асяродзьдзі прасторы-часу^[22][23][24].

Спэцыяльная тэорыя адноснасьці апісвае пляскатую прыроду прасторы-часу. Агульная тэорыя адноснасьці тлумачыць гравітацыю як скрыўленьне прасторы-часу, якое паўстала празь ейную ўтрыманую энэргію. Скрыўлены шлях, як то арбіта, ня ёсьць вынікам сілы, якая адхіляе цела ад ідэальнага шляху па коле, а хутчэй спробай цела вольна прагінацца ў тло, якое выгнутае прысутнасьцю іншых масаў. Заўвага Джона Арчыбальда Ўілера, якая стала прыказкай сярод фізыкаў, падсумоўвае тэорыю, што прастора-час кажа матэрыі, як рухацца, а матэрыя кажа прасторы-часу як выгінацца^[25][26]. З улікам гэтага няма сэнсу разглядаць адное бязь іншага^[27]. Ньютанава тэорыя гравітацыі ёсьць добрым набліжэньнем да прадказаньняў агульнай тэорыі адноснасьці, калі гравітацыйныя эфэкты слабыя, а аб’екты рухаюцца павольна ў параўнаньні з хуткасьцю сьвятла^[28][29].

Сувязь паміж разьмеркаваньнем матэрыі і скрыўленьнем прасторы-часу выяўляецца праз раўнаньні Айнштайна, для выразу якіх патрабуецца тэнзарнае зьлічэньне^[30][31]. Сусьвет выглядае як гладкі прасторава-часавы кантынуўм, які складаецца з трох прасторавых вымярэньняў і аднаго часавага вымярэньня. Такім чынам, падзею ў прасторы-часе фізычнага Сусьвету можна ідэнтыфікаваць наборам з чатырох каардынатаў, як то x, y, z, t.

Форма

Тры мажлівыя геамэтрычныя формы Сусьвету.

Касмолягі часта працуюць з прасторавападобнымі зрэзамі прасторы-часу, якія ёсьць паверхнямі сталага часу ў сумежных каардынатах. Геамэтрыя гэтых прасторавых зрэзаў задаецца парамэтрам шчыльнасьці Амэга (Ω), які вызначаецца як сярэдняя шчыльнасьць матэрыі Сусьвету, падзеленая на крытычнае значэньне. У выніку мы маем тры мажлівыя геамэтрычныя формы ў залежнасьці ад таго, ці роўны, меншы ці большы за адзінку гэты паказьнік. Адпаведна тады мы маем пляскаты, адкрыты і замкнёны сусьветы^[32].

Назіраньні, у тым ліку з дапамогай апаратаў Cosmic Background Explorer (COBE), Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) і мапаў рэліктавага выпраменьваньня Плянка, сьведчаць аб тым, што Сусьвет мае бясконцую працягласьць і вызначаны пэўным тэрмінам узрост, як гэта апісанае мадэлямі Фрыдмана-Лемэтра-Робэртсана-Ўокера^{[33][34][35][36]}. Такім чынам, гэтыя мадэлі падтрымліваюць інфляцыйныя мадэлі і стандартную мадэль касмалёгіі, якія апісваюць пляскаты і аднастайны Сусьвет, у якім на сёньня пануе цёмная матэрыя і цёмная энэргія^[37][38].

Глядзіце таксама

• Касьмічны палёт
• Рэальнасьць