האם זה נכון שהיקום מורכב מדי ואין טעם לחקור אותו: אסטרופיזיקאי מפזר מיתוסים פופולריים

רבים מתושבי הפלנטה שלנו אינם מבינים מדוע יש צורך לחקור גלקסיות הנמצאות במרחק של עשרות מיליוני שנות אור. הם מאמינים שזה יהיה הרבה יותר פרודוקטיבי להתמודד עם בעיות ארציות - למשל, אבחנה של סרטן.

האם הפרגמטיסטים הללו צודקים ומדוע יש צורך ללמוד את היקום בכלל, סיפר בפורום "מדענים נגד מיתוסים" אסטרופיזיקאי סרגיי פיליפנקו. מארגני הפורום - ANTROPOGENESIS.RU - פרסם הקלטה של ​​ההרצאה שלו על שלהם ערוץ יוטיוב, ו-Lifehacker עשה סיכום.

אנשים רגילים שומעים מעט מאוד על התגליות החדשות של אסטרופיזיקאים. אולי בגלל זה יש כל כך הרבה מיתוסים על היקום ומקורו. וגם על חוסר האונים של מדענים מול הקוסמוס העצום. בואו ננסה להפריד בין המיתוסים לאמת ולדבר על קוסמולוגיה – מדע היקום.

מיתוס 1. היקום מורכב מכדי שבני אדם יכולים להבין איך הוא עובד

מצד אחד, האמירה הזו נשמעת הגיונית. אנשים חוקרים את כדור הארץ במשך אלפי שנים ולא היה להם מושג מה קורה הרחק מכוכב הבית שלהם.

ואז הם המציאו טלסקופים. והתברר שביקום מתרחשים פיצוצים, שבהם משתחררת יותר אנרגיה ממה שהשמש יכולה לתת בעשרה מיליארד שנים. ושמערכת השמש היא חלק זעיר מהגלקסיה עם יותר מ-100 מיליארד כוכבים. יש הרבה גלקסיות כאלה. יתר על כן, הם אינם ממוקמים באופן אקראי, אלא יוצרים מבנה סלולרי ברור, אשר מרחוק נראה כמו קצף. וכל חלל החלל מלא בקצף הזה ממיליארדי גלקסיות.

יתרה מכך, אנשים למדו שהיקום כל הזמן משתנה ומתפתח לאורך זמן. למשל, עכשיו זה מתרחב. נראה שקשה לנסח את החוקים הקובעים את קיומם והתפתחותם של עולמות חלל ענקיים. אבל בעצם זה לא.

ישנן מספר דרכים להוכיח שהחוקים הפיזיקליים זהים עבור היקום כולו. הבה נבחן שניים מהם:

1. הבה נשווה את המהירות של שעונים הפועלים על פי עקרונות פיזיקליים שונים. בואו ניקח הליכונים ישנים עם מטוטלת מתנדנדת. תקופת התנודה שלו תלויה בכוח הכבידה. כלומר, כאן הכוח הפועל העיקרי הוא כוח המשיכה. לשעוני יד אלקטרוניים יש גם מטוטלת. אבל הוא מתנודד בגלל פעולת הקפיץ. כוח הכבידה לא קשור לזה, וכוחות אלקטרומגנטיים פועלים.

המהירות של כל השעונים הללו נקבעת על ידי חוקים פיזיקליים בסיסיים שונים לחלוטין וקבועים בסיסיים שונים. המדענים השוו את התנהגות המנגנונים במהלך שנה כדי לראות אם הקבועים הפיזיקליים הבסיסיים משתנים זה ביחס לזה. התברר שהם נשארים זהים - עד 16 מקומות עשרוניים. כלומר, חוקים פיזיקליים אינם תלויים בזמן. כדי לגבש את התוצאה, מדענים בחנו כור גרעיני טבעי, שהיה ממוקם באפריקה והיה פעיל לפני שני מיליארד שנה.

2. בואו נחקור את הספקטרום של עצמים בחלל רחוקים. כל אטום של המערכת המחזורית מנדלייב יש ספקטרום שבאמצעותו אתה יכול לקבוע במדויק איזה סוג של חומר זה. זה תלוי גם בקבועים פיזיקליים בסיסיים.

כדי לחקור את הספקטרום של גופים מרוחקים, אסטרונומים חקרו קוואזרים, כמה מהעצמים הבהירים ביותר ביקום. במרחק של כ-10 מיליארד שנות אור, התברר שהקבועים זהים בדיוק גבוה לאלו שבכדור הארץ. ומכיוון שהאור מהקוואזרים האלה נודד אלינו כבר 10 מיליארד שנים, מדענים קיבלו הוכחה נוספת לכך שהחוקים הבסיסיים אינם משתנים עם הזמן.

מסתבר שהם יכולים לבנות מודלים של התפתחות היקום בדיוק מספיק. לא מרחקים עצומים ולא מרווחי זמן ענקיים יכולים למנוע זאת.

מיתוס 2. תיאוריית המפץ הגדול מאשרת או מפריכה השערות לגבי בריאת העולם

כשמדענים גילו בתחילת המאה ה-20 שהיקום מתפשט, נולדה תיאוריית המפץ הגדול. היא טוענת שבתחילת התפתחות היקום היה רגע אפס מסוים. כלומר, בהתחלה כל המסה נדחסה לנקודה, ואז אירע פיצוץ. הוא התחיל בספירה לאחור, והעניין התחיל להתפזר. כך נולד היקום, שממשיך להתרחב.

פילוסופים רבים הכריזו מיד: המפץ הגדול הוא רגע הבריאה! נקודה עם צפיפות וטמפרטורה גבוהים לאין שיעור הוצבה בחלל על ידי יוצר כל יכול, והוא גם עשה פיצוץ!

תיאוריה נחמדה. אבל היום ברור למדענים שזהו מודל פשוט מדי. אם זה היה נכון ובהתחלה הייתה רק נקודה אחת, אז היום היקום היה מתגלה כהומוגני. בכל מקום תהיה לו אותה צפיפות.

אבל למעשה, העניין בעולם מופץ בצורה מאוד לא שווה. לדוגמה, הצפיפות של מים רגילים שונה מהממוצע של היקום ב-28 סדרי גודל. זה יותר מדי.

ובכן, עכשיו לגבי ההוכחות וההפרכה של תהליך היצירה. דתות העולם אומרות שהבורא של העולם שלנו הוא כל יכול. לכן, הוא, כמובן, יכול ליצור יקום שבו פועלים כל החוקים הפיזיקליים שהתגלו על ידי מדענים. לכן, הוא מתפתח בהתאם להשערות מדעיות.

אבל העובדה היא שזה בלתי אפשרי לחלוטין לאמת את עובדת הבריאה, להיות ביקום הזה ולהסתכל עליו מבפנים. כלומר, החוקרים אינם יכולים לאשר עובדה זו או להכחיש אותה. והשערה שלא ניתנת לבדיקה בשיטות העומדות לרשות המדענים נחשבת לא מדעית. זה מעבר למחקר ולמסקנות.

ישנן מספר תיאוריות נוספות על מקור העולם:

1. מַחשֵׁב. לפי השערה זו, כל העולם שלנו הוא סימולציה ענקית, ואנחנו חיים במודל וירטואלי שנוצר על ידי מישהו. מעניין, מסתבר שזה קצת יותר מדעי. כלומר, אנחנו יכולים לפחות לבדוק את זה באופן חלקי. העובדה היא שלכל מחשב, לא משנה כמה חזק הוא עשוי להיות, יש מגבלות. לדוגמה, לרצפי ספרות בו יש אורך סופי. ואנחנו יכולים לחפש את ההשפעות המספריות האלה בתצפיות. אז, נחפש ונבדוק. ולברר אם זה נכון תֵאוֹרִיָה.

2. אִינפלַצִיוֹנִי. השערה מאוד פופולרית. היא טוענת שהיקום נולד בתהליך המעבר של הוואקום הראשוני למצב אחר. תהליך זה מכונה לעתים קרובות אינפלציה. התיאוריה מסבירה מדוע היקום אינו הומוגני, והפרמטרים של חוסר אחידות דומים באופן מפתיע לאלו שנצפו כיום על ידי פיזיקאים ואסטרונומים. הוא מתאר במדויק את התפלגות הגלקסיות בצורה של קצף. מנבא הן את לידתם של יקומים מרובים והן את קיומם של גלי כבידה בחלל. מדענים מחפשים כעת באופן פעיל את הגלים הללו, ואולי הם ימצאו אותם ב-30 השנים הבאות. אז, הם יכולים לבדוק את ההשערה הזו.

3. רַב מֵמָדִים. היא מניחה שיקומים נולדים כאשר כמה משטחים רב-ממדיים מתנגשים, שקועים בחלל עם מספר גדול יותר של ממדים משלנו. לדוגמה, ב-11 מימדים. גם במודל הזה חייבים להיות הרבה יקומים.

ניתן לבדוק את ההשערה על ידי מדידת כוח הכבידה בקנה מידה מיקרוסקופי. מדענים מאמינים כי מימדים נוספים חייבים בהכרח לשנות את פרמטרי הכבידה, והם מנסים למצוא את הסטיות הללו.

4. התיאוריה של הולדת יקומים בחורים שחורים. טוען כי יקומים נולדים בתוך עצמים, שדה כבידה שהוא כל כך חזק שאפילו האור לא יכול לעזוב אותו. ואת התיאוריה הזו אפשר לבדוק. אם אנחנו חיים בתוך חור שחור, אז התכונות של היקום שלנו אמורות להשתנות בהתאם לכיוון בחלל. גם סטיות אלו יתגלו במוקדם או במאוחר. עד כה, מדענים לא מצאו דבר כזה, אבל אולי הנקודה היא הדיוק של שיטות מדידה מודרניות.

מיתוס 3. לעולם לא נדע אם יש יקומים אחרים

השערות רבות מנבאות את הופעתם של מספר רב של יקומים. אבל הספקנים אומרים: מה הטעם בתיאוריות האלה, אם עדיין לעולם לא נוכל לדעת בוודאות אם באמת קיימים מספר עולמות? מסתבר שאנחנו יכולים. מה שמכונה "חורי תולעת" יעזרו לנו בכך.

דרך קורס כל כך קצר, אתה יכול להגיע מהר מאוד מקצה אחד של היקום לקצה השני. מדענים מאמינים ש"חורים" כאלה יכולים לחבר בין שני יקומים שונים.

התיאוריה אומרת שלצופים מהצד של החור צריך להיראות דומה מאוד ל חורים שחורים. ומדענים כבר למדו לזהות את העצמים האלה. יתרה מכך, התמונות שצולמו על ידי טלסקופ הרדיו דומות מאוד לדגמים שנבנים באמצעות חישובים תיאורטיים.

לדברי מדענים, בתוך חורים שחורים אנו צריכים לראות מעגלים קונצנטריים של אור. הם מופיעים מכיוון שכוח הכבידה החזק גורם לאור "להתפתל במעגלים" ולתאר מסלולים מורכבים אחרים.

בערך אותה תמונה צריכה להיות בחור התולעת. בתוך הכתם האפל, אנחנו אמורים לראות טבעות של אור. אבל הם צריכים להיות בגדלים שונים במקצת וממוקמים אחרת מאשר חורים שחורים.

הטלסקופים שיש לאסטרונומים היום עדיין לא מאפשרים לנו לראות טבעות כאלה. צריך תמונות יותר מפורטות. טלסקופ חלל חדש, המילימטרון, שמפותח כעת על ידי מדענים רוסים, אמור לקבל אותם.

מיתוס 4. לימוד היקום הוא חסר תועלת מנקודת מבט מעשית

הספקנים אומרים: ובכן, נניח שגילינו שיש חור תולעת במרחק של 60 מיליון שנות אור, והוא עשוי להוביל ליקום אחר. אבל הגילוי הזה לא ישנה את חיינו בשום צורה, ועבור אנשים רגילים זה פשוט חסר תועלת! לכן, מדענים לא צריכים לעסוק במחקר מיותר. עדיף לאחד כוחות ולהתמקד במשהו באמת שווה. למשל, מחפשים תרופה לסרטן.

העובדה היא שכל תחומי המדע קשורים זה בזה.

הקוסמולוגיה עוסקת באמת בחקר היקום, לא בעניינים ארציים. אבל תוצאות מחקר אסטרונומים ופיזיקאים למצוא יישום בחייהם של אנשים רגילים.

לדוגמה, מדענים מפתחים ובודקים את הספקטרומטר של MUSE במשך זמן רב. זה רגיש מאוד ומאפשר לך ללמוד את הספקטרום של אזור גדול בשמים, שבו יש עשרות גלקסיות. ואז פנו אליהם רופאים ואמרו שהם גם באמת צריכים ספקטרומטר רגיש במיוחד. זה יעזור לקבל נתונים מדויקים על הפרמטרים של העור האנושי, וזה הכרחי לאבחון של סוגים מסוימים של סרטן.

אסטרונומים, יחד עם רופאים, ערכו בדיקות, וכעת, על בסיס MUSE, הם מפתחים מכשיר זול וקומפקטי יותר שניתן להשתמש בו ישירות במרפאות.

מסתבר שהחיים הם גורם חשוב מאוד שמשתנה הרבה ביקום.

מדענים חישבו את הכוח הספציפי של עצמים שונים בחלל. לדוגמה, לשמש יש בהירות עצומה, אך גם מסה מוצקה מאוד. לכן, כמות האנרגיה המשתחררת ליחידת מסה קטנה. זה לא יותר מאנרגיית החום, שבאותה יחידת זמן משתחררת על ידי חבורה של עלים מתפוררים בסתיו.

אבל אם ניקח צמח חי, מתברר שבתהליך הפוטוסינתזה הוא אוגר פי עשרת אלפים יותר אנרגיה מהעוצמה הספציפית של השמש.

עם זאת, אנו רואים את הערך הגבוה ביותר של פרמטר זה עבור מוֹחַ בעלי חיים ובני אדם. משמעות הדבר היא שיצורים חיים, ובמיוחד אינטליגנטיים, יכולים להשפיע באופן פעיל מאוד על הטבע הדומם. מה שאנחנו רואים על הפלנטה שלנו.