Дали сме сами во универзумот? Дали универзумот е бесконечен? Да ги погледнеме најважните мистерии на космосот, на кои науката барем во моментов не добила јасен одговор.
Вселената го фасцинира човештвото уште од античко време. Небото полно со ѕвезди, планети, комети и други појави, ја буди нашата љубопитност и восхит. Нè интересираат и мистериите на нашето потекло и постоење, црните дупки и темната материја. Во исто време, универзумот крие многу мистерии за кои немаме одговори. Предлагам да се запознаете со некои од овие мистерии.
Исто така интересно: Тераформирање на Марс: Дали Црвената планета може да се претвори во нова Земја?
Дали сме сами во универзумот?
Ова е едно од најстарите и најфундаменталните прашања на човековото постоење. Дали има живот надвор од Земјата? Дали овие животни форми се интелигентни и дали можеме да комуницираме со нив? Како изгледа животот и како се развива надвор од нашата планета? Кои се шансите да се сретнете со други цивилизации? Немаме одговори на овие прашања, иако постојат различни хипотези и истражувачки проекти. На пример, врз основа на равенката на Дрејк, научниците се обидуваат да го одредат бројот на потенцијални цивилизации во нашата галаксија, и програмата SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) бара радио сигнали од вселената. Сепак, досега не најдовме докази за живот надвор од нашата планета. Иако ова може да значи дека е многу ретко или многу тешко да се открие.
Еден од аргументите во прилог на постоењето на живот во универзумот е неговата огромна големина и разновидност. Според сегашните проценки, нашата галаксија содржи околу 100 милијарди ѕвезди, а целиот универзум што моментално можеме да го набљудуваме има околу 100 милијарди галаксии. Научниците предвидуваат дека најмалку 10 милијарди планети на Млечниот Пат се со големина на Земјата и се во зоната на живеење на нивната ѕвезда. Односно, на растојание што овозможува водата да постои на површината во течна состојба. Некои од овие планети може да имаат услови слични на нашите или може да бидат сосема различни, но сепак поволни за живот. Исто така, можно е вонземскиот живот да може да издржи услови кои се непријателски кон нас или сосема различни од оние на Земјата.
Друг аргумент за постоењето на живот во универзумот е неговата извонредна способност да се прилагодува и еволуира. Научниците веруваат дека животот се појавил на Земјата пред околу 3,5 милијарди години и оттогаш еволуирал на неверојатен начин, создавајќи милиони видови растенија и животни од сите облици, големини и способности. Животот на Земјата преживеал многу катаклизми и климатски промени, приспособувајќи се на новите услови. Ова се случува дури и сега во такви екстремни средини како што се топли извори, длабоки океански басени или арктички глечери. Ако животот на Земјата е толку флексибилен и издржлив, зошто да не биде истото и на друго место?
Прочитајте исто така: Набљудување на Црвената планета: Историја на марсовските илузии
Што се случи пред Големата експлозија?
Според моментално доминантната космолошка теорија, универзумот е формиран пред околу 14 милијарди години како резултат на Големата експлозија. Тоа беше момент кога целата материја и енергија беа концентрирани во бесконечно мала точка со бесконечна густина и температура. Како резултат на експлозијата, започна брзото ширење и ладење на универзумот, кое трае до денес. Но, што се случи пред Големата експлозија? Дали постоел друг универзум? Дали Биг Бенг беше уникатен настан или дел од циклус? Немаме одговори на овие прашања бидејќи класичната физика не може да ја опише состојбата на универзумот пред Големата експлозија. Сепак, постојат различни хипотези кои се засноваат на квантни теории.
Една од нив е таканаречената хипотеза за почетна сингуларност. Се претпоставува дека пред Големата експлозија немало ништо - нема време, нема простор, без разлика. Сето ова е формирано само во моментот на експлозија од точка со нулта големина и бесконечна густина.
Друга хипотеза е таканаречената вечна инфлација. Се претпоставува дека пред Големата експлозија постоело многу високо енергетско квантно поле кое се проширило со зголемена брзина. Ова поле беше нестабилно и склоно кон квантни флуктуации. На различни места на полето, транзициите кон состојба со пониска енергија се случија хаотично, создавајќи меурчиња од вселената со сопствени закони на физиката. Секој таков меур може да стане почеток на друг универзум. Нашиот универзум би бил еден таков меур кој се формирал пред околу 14 милијарди години.
Друга претпоставка е таканаречената хипотеза за големо враќање. Претпоставува дека пред Големата експлозија постоел друг универзум кој се стегнал и ја достигнал својата минимална големина. Потоа дојде до враќање и започна нова фаза на проширување, а таквите циклуси на контракција и проширување на универзумот може да се повторуваат на неодредено време. Оваа хипотеза се заснова на теоријата за јамка на квантната гравитација, која се обидува да ја усогласи квантната механика со општата теорија на релативноста на Ајнштајн.
Како што можете да видите, прашањето што се случило пред Големата експлозија нема едноставен одговор. Можеби никогаш нема да знаеме, или можеби ќе треба да ги промениме нашите сфаќања за времето и просторот за да го најдеме одговорот. Иако човештвото веќе докажа дека може да изненади.
Прочитајте исто така: Вселенски мисии со екипаж: Зошто враќањето на Земјата сè уште е проблем?
Како настанал животот?
Животот е едно од најголемите чуда на универзумот. Организмите способни за раст, репродукција, адаптација и еволуција настанале од неживата материја. Но, како се случи тоа? Како првите клетки настанале од едноставни органски молекули и како од нив еволуирале сите форми на живот на Земјата? Сè уште немаме дефинитивни одговори на овие прашања, иако постојат различни теории и хипотези за потеклото на животот. Некои од нив се засноваат на експерименти и набљудувања, други - на фикции и претпоставки.
Една од теориите е таканаречената хипотеза за примарна супа. Се претпоставува дека животот потекнува од океаните на раната Земја, каде што имало едноставни органски молекули како што се амино киселини, полипептиди, азотни бази и нуклеотиди. Овие соединенија би можеле да се синтетизираат во атмосферата под влијание на електрични празнења или космички зраци, а потоа да влезат во океаните. Таму, тие би можеле да се комбинираат во поголеми структури, како што се протеини или нуклеински киселини. Со текот на времето, врз основа на природната селекција, можеа да се појават првите системи за саморепродукција.
Таканаречената глинена хипотеза сугерира дека животот настанал на копно каде што имало алуминиосиликатни минерали со кристална структура. Овие минерали би можеле да послужат како катализатори и шаблони за создавање и организација на органски молекули. На глинената површина би можеле да се формираат слоеви од протеини и нуклеински киселини, од кои би можеле да се формираат првите клетки опкружени со липидни мембрани.
Друга теорија е хипотезата за таканаречените хидротермални извори. Се претпоставува дека животот настанал на дното на океанот во хидротермалните кратери, од кои излегува топла вода, богата со минерали и сулфурни соединенија. Во таква средина, може да се формираат едноставни органски молекули и термички и хемиски градиенти, кои промовираат биохемиски реакции. Првите клетки заштитени од надворешни услови можеби се формирале во пукнатините на карпите или во микропорите на оџакот.
Постојат многу слични теории и хипотези, но ниту една од нив не е дефинитивно докажана. Прашањето за создавање на живот е сè уште отворено. Или можеби бевме преселени, на пример, од Марс или Венера? Дали сме создадени од некоја темна материја или енергија?
Прочитајте исто така: За квантните компјутери со едноставни зборови
Што е темна материја и темна енергија?
Астрономските набљудувања покажуваат дека обичната материја (атоми, честички, планети, ѕвезди итн.) сочинува само околу 5% од масата и енергијата на универзумот. Остатокот е таканаречена темна материја (околу 27%) и темна енергија (околу 68%). Темната материја е невидлива затоа што не апсорбира или рефлектира електромагнетно зрачење, но има гравитациска интеракција со други објекти, без која галаксиите не би можеле да се држат заедно и би се распаднале под влијание на ротација. Темната енергија е мистериозна сила која го забрзува ширењето на универзумот и се спротивставува на гравитацијата. Сепак, не знаеме точно што се темната материја и темната енергија, ниту како настанале.
Знаеме дека темната материја постои бидејќи количината на обична материја, односно составена од атоми или јони, во универзумот е премногу мала за да ги генерира гравитационите интеракции што ги набљудуваме. Зошто овде ја спомнувам гравитацијата? Затоа што тоа е манифестација на постоењето на материјата. Во едноставни термини, материјата има маса способна да изврши специфично гравитационо влијание врз нејзината околина. Ако ја земеме предвид секоја галаксија, ѕвезда, облак од прашина во меѓуѕвездениот простор, односно целата обична материја која ни е позната во универзумот, ќе забележиме многу повеќе гравитациски интеракции отколку што може да создаде таа количина материја. Значи мора да има нешто друго за да се објасни вишокот на гравитација.
Ако има ефект, мора да има причина. Ова е еден од апсолутно фундаменталните принципи во науката и набљудувањето на околниот свет, кој помага да се извлечат заклучоци, откритија и е еден од најдобрите водич во потрагата по можни одговори на прашањата што ја возбудуваат науката. Знаеме за постоењето на темната материја благодарение на теоријата која опишува како темната материја влијае на брзината на ротација на ѕвездите во краците на Млечниот Пат. Се проценува дека треба да има само 0,4 до 1 кг темна материја во нашиот дел од Галаксијата, која најверојатно зафаќа простор споредлив со големината на Земјата.
Претпоставката дека постои темна материја сега е доминантното објаснување за аномалиите на галактичката ротација што ги набљудуваме и движењето на галаксиите во јата. Односно, набљудувањата на галаксиите го докажуваат постоењето на темната материја.
Сега да преминеме на темната енергија. Тоа е значително различно од темната материја. Знаеме дека неговото влијание мора да биде одбивно, што ќе доведе до забрзано ширење на универзумот. Ова забрзување може да се мери со набљудувања, бидејќи галаксиите се оддалечуваат една од друга со брзина пропорционална на нивното растојание.
Значи, повторно имаме ефект, па мора да има причина. Сите сегашни мерења потврдуваат дека универзумот се шири побрзо и побрзо. Заедно со други научни податоци, ова овозможи да се потврди постоењето на темната енергија и да се даде проценка за нејзината количина во универзумот. Поради ова одбивно својство, темната енергија може да се смета и како „антигравитација“.
Која е разликата помеѓу темната материја и темната енергија? И покрај сличното име, погрешно е да се размислува за темната енергија како нешто што се однесува на други, познати видови енергија, на ист начин како што темната материја е поврзана со обичната материја. Покрај тоа, темната материја и темната енергија имаат сосема различни ефекти врз универзумот.
Прочитајте исто така: Кои се биохакери и зошто доброволно се чипираат?
Дали е можно патување низ времето?
Патувањето низ времето е сон на многу луѓе, па гледаме многу литературни дела и филмови на оваа тема. Но, дали е тоа физички можно? Според Ајнштајновата теорија на релативност, времето не е константно и апсолутно, туку зависи од брзината на набљудувачот и силата на гравитацијата. Колку побрзо се движиме, или колку е посилно гравитационото поле, толку побавно минува времето за нас. Тоа значи дека патувањето во иднината е возможно ако достигнеме многу голема брзина или се приближиме до многу масивен објект. На пример, времето минува малку побавно за астронаут во орбитата на Земјата отколку за лице на површината на планетата. Сепак, оваа разлика е премногу мала за да биде забележлива. За да можеме да патуваме во иднината, би требало да патуваме со брзина блиска до брзината на светлината или да бидеме во близина на црна дупка. Сепак, и двете од овие опции се надвор од нашите технички можности.
Патувањето во минатото е уште покомплицирано и поконтроверзно. Изгледа невозможно, бидејќи е забрането со некои физички закони. Некои теории, сепак, дозволуваат постоење на таканаречени затворени криви налик на време, односно патеки во време-просторот, циклуси во времето кои се враќаат во истата точка. Ваквите патеки би можеле да ни овозможат да патуваме назад во времето, но за нив би биле потребни многу необични услови, како што се црвја дупка или црна дупка што се врти.
Теоретски, црните дупки можат да ротираат, а овој феномен се нарекува „црна дупка што се врти“ или „црна дупка Кер“. Во 1963 година, американскиот физичар Рој Кер предложи математички модел на црна дупка која ротира околу својата оска.
Сепак, не знаеме дали постојат такви објекти и дали се стабилни. Покрај тоа, патувањето низ времето создава многу логички парадокси и причинско-последични противречности, на пример, парадоксот на дедото - што се случува ако патникот низ времето го убие својот дедо пред да се роди неговиот татко? Некои научници се обидуваат да ги објаснат овие парадокси сугерирајќи постоење на повеќе светови или самообновување на простор-времето.
Прочитајте исто така: Телепортацијата од научна гледна точка и нејзината иднина
Дали постојат паралелни универзуми?
Дали нашиот универзум е единствен или е дел од поголема структура, таканаречениот мултиверзум? Дали има други универзуми каде историјата и физиката би можеле да испаднат поинаку? Дали можеме да комуницираме или да ги посетиме овие светови? Тоа се прашања кои ги засегаат не само научниците, туку и писателите и кинематограферите. Постојат неколку хипотези за постоење на паралелни универзуми, како што се теоријата на струни, теоријата на вечна инфлација и интерпретацијата на квантната механика на мултиверзумот. Сепак, ниту еден од нив не е потврден ниту со набљудувања, ниту експериментално.
Една од хипотезите е теоријата на струни, која претпоставува дека основните физички објекти не се точкасти честички, туку еднодимензионални жици кои осцилираат во десетдимензионален простор. Теоријата на струни дозволува постоење на хипотетички бранови (мембрани), кои се повеќедимензионални објекти направени од жици. Нашиот универзум може да биде сличен бран, суспендиран во повисока димензија. Исто така, можно е да има и други бранови одвоени од нашите на кратко растојание. Ако двете бранови се судрат еден со друг, тие би можеле да предизвикаат Голема експлозија и да создадат нов универзум.
Друга хипотеза е вечната инфлација, која беше спомената погоре. Тој е поврзан со квантно поле со многу висока енергија, кое се шири со зголемена брзина.
Интересна хипотеза е толкувањето на квантната механика на мултиверзумот, што сугерира дека секое квантно мерење води до разгранување на универзумот во многу можни исходи. На пример, ако ја измерите позицијата на електрон во атом на водород, можете да добиете различни вредности со одредена веројатност. Таквото толкување на мултиверзумот сугерира дека секоја од овие димензии е реализирана во друг универзум и дека ние се дуплираме со секоја димензија. На овој начин се создаваат бесконечен број паралелни универзуми кои се разликуваат еден од друг по ситни детали или сосема различни приказни.
Прочитајте исто така: Рударството на биткоин има повеќе загуби отколку добивки - зошто?
Што се случува во црните дупки?
Црните дупки се космички објекти со толку голема густина и гравитациска сила што ништо не може да избега од нив, дури ни светлината. Тие се формирани како резултат на колапс на јадрата на ѕвездите кои умираат или спојување на помали црни дупки. Околу секоја црна дупка има граница наречена хоризонт на настани, која ја означува точката од која нема враќање за сè што и се приближува. Но, што се случува надвор од хоризонтот на настани? Што има внатре во црната дупка? Немаме одговори на овие прашања бидејќи класичната физика не може да ги опише условите и процесите во црната дупка. Сепак, можни се различни хипотези засновани на квантни или алтернативни теории.
Една таква претпоставка е хипотезата за сингуларност. Таа вели дека целата материја и енергија во црна дупка се концентрирани во една точка со нулта волумен и бесконечна густина и искривување простор-време. Во таков момент престануваат да важат сите познати закони на физиката, а ние не знаеме што се случува таму.
Планковата ѕвездена хипотеза предвидува дека длабоко во црната дупка, материјата е компресирана не во сингуларитет, туку во состојба на екстремно висока густина и температура, во која функционираат законите на квантната гравитација (комбинација на квантната механика и општата релативност). Во оваа состојба, материјата би можела да отскокнува една од друга и да формира сферичен објект со радиус блиску до должината на Планк - најмалата можна должина во физиката. Неговата вредност е неверојатно мала: 20 реда по големина помала од големината на атомското јадро. Таквиот објект може да емитува Хокингова радијација (квантни флуктуации над хоризонтот на настани) и постепено да губи маса и енергија додека не експлодира и ја ослободи целата содржина на црната дупка.
Друга идеја е таканаречената хипотеза на гравастар. Се претпоставува дека има слој од егзотична материја со негативен притисок на границата на хоризонтот на настани, што спречува внатрешноста на црната дупка да се распадне во сингуларност. Во овој случај, внатрешноста на црната дупка би била празен простор со постојана густина и нулта температура. Таквата структура би била стабилна и не би емитувала Хокингова радијација.
Прочитајте исто така: Блокчејн на утре: Иднината на индустријата за криптовалути со едноставни зборови
Дали универзумот има крај?
Универзумот е бесконечен и нема граници - ова е наједноставниот одговор на ова прашање. Но, што навистина значи ова, и како можеме да бидеме сигурни? Постојат три можни сценарија: универзумот е неограничен, конечен и затворен (како сфера или торус), универзумот е конечен и отворен (како седло) или универзумот е бесконечен и рамен. Исто така, не знаеме што се случува надвор од хоризонтот на настани, границата на набљудуваниот универзум што произлегува од конечната брзина на светлината.
Да почнеме со она што сигурно го знаеме. Знаеме дека универзумот се шири, што значи дека растојанијата меѓу галаксиите постојано се зголемуваат. Знаеме и дека универзумот е стар околу 13,8 милијарди години и дека е формиран во Големата експлозија, состојба на екстремна густина и температура од која настанале материјата, енергијата, времето и просторот.
Но, што се случи пред Големата експлозија? А што е надвор од хоризонтот на настани - границата на набљудуваниот универзум, над кој не можеме да видиме ништо поради ограничената брзина на светлината? Дали има крај на универзумот или бариера?
Научниците веруваат дека тоа е малку веројатно. Нема докази за таков крај или бариера. Наместо тоа, најприфатливиот модел е оној во кој универзумот е хомоген и изотропен, што значи ист во сите правци и локации. Таков универзум нема раб или центар и може да биде бесконечна по големина.
Се разбира, не можеме да го тестираме ова директно бидејќи не можеме да патуваме побрзо од светлината или да одиме подалеку од набљудуваниот универзум. Но, можеме да заклучиме за својствата на целиот универзум од она што го гледаме на дофат. И сите набљудувања покажуваат дека универзумот е хомоген во големи размери.
Ова не значи дека нема други опции. Некои алтернативни теории сугерираат дека универзумот може да биде закривен или да има сложена геометриска форма. Може да биде дел од поголема структура или да има повеќе копии или рефлексии.
Исто така интересно: Проблеми со геоинженерството: Европската унија ќе им забрани на научниците да „играат Бог“
Дали постои начин да се патува побрзо од светлината?
Движењето побрзо од светлината е хипотетичка можност материјата или информациите да се движат побрзо од брзината на светлината во вакуум, што е околу 300 km/s. Ајнштајновата теорија на релативност предвидува дека само честичките со нулта маса на мирување (како фотоните) можат да патуваат со брзина на светлината и дека ништо не може да патува побрзо. Беше направена претпоставка за можноста за постоење на честички со брзина поголема од брзината на светлината (тахиони), но нивното постоење би го нарушило принципот на каузалност и би значело поместување во времето. Научниците сè уште не постигнале консензус за ова прашање.
Сепак, беше предложено дека некои искривени региони на простор-времето може да овозможат материјата да стигне до далечни места за помалку време отколку светлината во нормалното („неискривено“) простор-време. Ваквите „привидни“ или „ефективни“ региони на простор-времето не се исклучени од општата теорија на релативноста, но нивната физичка веродостојност моментално е непотврдена. Примери се погонот на Алкубиер, цевките Красников, црвичките дупки и квантното тунелирање.
Последиците од патувањето побрзо од светлината на нашето ниво на знаење за вселената е тешко да се предвидат бидејќи бараат нова физика и експерименти. Една можна последица би била можноста за патување низ времето и логични парадокси поврзани со каузалноста. Друга последица може да биде можноста за проучување на далечни ѕвезди и планети за време на животот на една личност. На пример, најблиската ѕвезда надвор од Сончевиот систем, Проксима Кентаури, е оддалечена околу 4,25 светлосни години. Патувањето со брзина на светлината би траело само 4 години и 3 месеци, а за патување побрзо од светлината би било потребно уште помалку време.
Исто така интересно: Првата фотографија од телескопот Џејмс Веб е една година: Како го промени нашиот поглед на универзумот
Каде исчезнуваат планетите? Што им се случува?
Изгубените планети се хипотетички објекти во Сончевиот систем, чие постоење не е потврдено, туку е направено врз основа на научни набљудувања. Денес, постојат научни претпоставки за можноста за постоење на непознати планети кои можеби се надвор од нашето сегашно знаење.
Една таква хипотетичка планета е Фатон, или планетата на Олберс, која можела да постои помеѓу орбитите на Марс и Јупитер, а нејзиното уништување би резултирало со формирање на астероиден појас (вклучувајќи ја и џуџестата планета Церера). Оваа хипотеза моментално се смета за неверојатна бидејќи астероидниот појас е премногу низок во маса за да потекнува од експлозија на голема планета. Во 2018 година, истражувачите од Универзитетот во Флорида открија дека астероидниот појас се формирал од фрагменти од најмалку пет до шест објекти со големина на планета, наместо од една планета.
Друга хипотетичка планета е Планетата V, која, според Џон Чемберс и Џек Лисо, некогаш постоела помеѓу Марс и астероидниот појас. Претпоставката за постоење на таква планета е направена врз основа на компјутерски симулации. Планетата V можеби е одговорна за големото бомбардирање што се случи пред околу 4 милијарди години, кое создаде бројни ударни кратери на Месечината и другите тела во Сончевиот систем.
Постојат и различни хипотези за планетите надвор од Нептун, како што се Планетата Девет, Планетата X, Тихе и други, кои се обидуваат да го објаснат постоењето на очигледни аномалии во орбитите на некои далечни транс-нептунски објекти. Сепак, ниту една од овие планети не е директно забележана, а нивното постоење сè уште е дискутабилно. Иако научниците сè уште се обидуваат да го проучат просторот помеѓу Марс и Јупитер, надвор од Нептун. Можеби подоцна ќе имаме нови хипотези и откритија.
Отсекогаш било важно за човештвото да ги знае одговорите за космосот, за Земјата и за себе. Но, досега, нашето знаење е ограничено, иако научниците не стојат во место, се обидуваат да најдат одговори, отворајќи нови патеки во вселената. Затоа што мора да има одговор на секое прашање или загатка. Така е уреден човек, вака е уреден универзумот.
Исто така интересно:
Ви благодарам!!!