На что похожа вселенная
На что похож край Вселенной?
Есть порог, за который мы не можем выйти, есть вещи, которых мы никогда не узнаем. Но кое-что мы знаем, и у нас есть мощные инструменты: наука, воображение, анализ. 13,8 миллиарда лет назад Вселенная, какой мы ее знаем, родилась в горячем Большом Взрыве. Со временем пространство расширилось, материя прошла через гравитационное притяжение и получилось то, что получилось. Но всему, что мы видим, есть предел. На определенном расстоянии галактики исчезают, звезды меркнут и никакие сигналы далекой Вселенной увидеть нельзя. Что лежит за этим пределом? Если Вселенная ограничена в объеме, есть ли у нее граница? Достижима ли она? На что похож край Вселенной?
Чтобы ответить на этот вопрос, нужно начать с того, где мы находимся сейчас, и попытаться заглянуть так далеко, как сможем.
Вселенная полна звезд буквально у нас под боком. Но если пройти больше 100 000 световых лет, вы покинете Млечный Путь. За ним будет море галактик: возможно, два триллиона галактик в общей сложности можно найти в нашей наблюдаемой Вселенной. Они представлены в большом разнообразии типов, форм, размеров и масс. Но когда вы заглядываете все дальше и дальше, вы начинаете подмечать кое-что необычное: чем дальше галактика, тем вероятнее, что она будет меньше, легче и ее звезды будут голубоватыми.
Снимок выше представляет собой Hubble eXtreme Deep Field (XDF), самое глубокое изображение далекой Вселенной. На этом снимке тысячи галактик, находящихся на огромном расстоянии от нас и друг от друга. Но чего не увидишь обычным взглядом, так это того, что у каждой галактики есть ассоциированный с ней спектр, в котором облако газа поглощает свет определенной длины волны в зависимости от физики атома. По мере расширения Вселенной длины волн растягиваются, поэтому далекие галактики кажутся краснее, чем являются на самом деле. Эта физика позволяет нам определять расстояние до них, и когда мы определяем расстояния, самые далекие галактики оказываются самыми юными и маленькими.
Помимо галактик мы ожидаем найти там первые звезды, а затем ничего, кроме нейтрального газа, потому что Вселенной не хватало времени, чтобы сбить вещество в достаточно плотное состояние для формирования звезд. Миллионы лет назад излучение во Вселенной было настолько горячим, что нейтральные атомы не могли образоваться, и фотоны непрерывно отскакивали от заряженных частиц. Когда сформировались нейтральные атомы, свет просто тек по прямой вечно, не подвластный ничему, кроме расширения Вселенной. Открытие этого послесвечения — космического микроволнового фона — более 50 лет назад стало окончательным подтверждением Большого Взрыва.
Там, где мы сейчас, мы можем смотреть в любом направлении, которое выберем, и видеть там одну и ту же разворачивающуюся космическую историю. Сегодня, спустя 13,8 миллиарда лет после Большого Взрыва, мы имеем звезды и галактики в их нынешней форме. Раньше галактики были меньше, синее, моложе и менее развитыми. До них были первые звезды, а еще раньше — просто нейтральные атомы. До нейтральных атомов была ионизированная плазма, а еще раньше — свободные протоны и нейтроны, спонтанное создание материи и антиматерии, свободные кварки и глюоны, все нестабильные частицы Стандартной модели и, наконец, момент самого Большого Взрыва. Смотреть дальше в космос — значит, смотреть дальше назад во времени.
Хотя это определяет нашу наблюдаемую Вселенную — с теоретической границей Большого Взрыва, расположенной в 46,1 светового года от нашего нынешнего положения — реальной границей космоса это не является. Вместо этого мы имеем просто границу во времени; есть предел тому, что мы можем видеть, поскольку скорость света позволила информации продвинуться только на это расстояние за 13,8 миллиарда лет. Это расстояние превышает 13,8 миллиарда световых лет, потому что ткань Вселенной расширилась (и продолжает расширяться), но все еще ограничена. Но как насчет того, что было до Большого Взрыва? Что вы увидели бы, если бы каким-то образом заглянули на крошечную долю секунды до того, как Вселенная оказалась на пике своей самой высокой энергии, горячей и плотной, полной материи, антиматерии и излучения?
Но стоит отметить, что нет ничего особенного в нашем месте, ни в пространстве, ни во времени. Тот факт, что мы можем видеть за 46 миллиардов лет, не делает эту границу или место чем-то особенным; это просто предел того, что мы можем видеть, сам по себе. Если бы мы могли каким-то образом сделать «снимок» всей Вселенной, выйти за пределы наблюдаемой части, мы увидели бы все то же самое, что имеет наша Вселенная. Мы увидели бы большую космическую паутину галактик, скоплений, нитей и космических пустот, выходящих далеко за пределы относительно небольшого региона, который мы можем видеть. Любой наблюдатель в любой области увидели бы точно такую же Вселенную, что и мы.
Считается, что границы наблюдения человека в космосе сейчас составляют примерно 93 миллиарда световых лет. Оставшиеся же масштабы вселенной нашему разуму пока не удается ни осознать, ни изучить. Тем не менее многие деятели науки сегодня считают, что наша галактика и прочие существующие в космосе тела помещаются лишь в пределы одного атома. Давайте разбираться, возможно ли это.
Согласно имеющимся у ученых сведениям, недоступные нашему взору просторы вселенной составляют в диаметре 20 триллионов световых лет, при этом подавляющую часть этого пространства занимают пустоты. Однако и они, и другие космические тела состоят из мельчайших частиц – атомов. Именно эти частицы являют собой материю, из которой соткано все наше мироздание: и огромные далекие планеты, и наша атмосфера, и мы – люди.
Атомы настолько малы, что даже самые современные микроскопы не позволяют сделать их подробный и четкий снимок, поэтому с уверенностью утверждать, что мы знаем о них все, было бы неправильно. На сегодняшний день мы не можем со стопроцентной точностью сказать, как выглядят эти частицы: воссоздание их наиболее полного образа происходит согласно всевозможным теоретическим данным. Впрочем, кое-что об атоме мы все-таки знаем: он состоит из еще более мелких частиц, таких как протоны, нейтроны, кварки и электроны. Также известно, что организм отдельно взятого взрослого представителя человечества состоит из порядка 7 октиллионов атомов.
В 1911 году Эрнест Резерфорд впервые обнародовал свою «Планетарную модель атома», созданную им на основании результатов эксперимента Гейгера и Марсдена по рассеиванию альфа-частиц в тонкой золотой фольге. Этот знаменитый британский физик представил строение атома как положительно заряженное ядро, сосредоточившее в себе почти всю массу частицы, вокруг которого вращаются электроны. Согласитесь, весьма похоже на устройство нашей солнечной системы. Именно эта структура заставила ученых впервые задуматься над теорией микро-вселенной.
Чтобы эта теория не казалась вам слишком уж фантастичной, следует задуматься о том, насколько относительны размеры любого существующего в мире объекта. К примеру, муравьи и другие насекомые кажутся нам нереально маленькими. А что же они думают о нас? Понимают ли, что живут в мире гигантов? Вероятнее всего, нет, ведь наш мир не пропорционален их размерам. Возможно, что их разум даже неспособен осознать людей как живых существ, каким-либо образом оказывающих влияние на их существование.
То же самое и с нами: по сравнению со многими другими космическими объектами, к примеру, галактиками, наш мир не просто крошечный – он незаметен. Отсюда напрашивается вывод: предположение, что наша реальность находится на субатомном уровне какой-либо иной вселенной, существующей на уровне атомов, вполне логично. Еще один аргумент данной теории звучит следующим образом: абсолютно все объекты в мире, будь то один из этих космических гигантов или еда, находящаяся в вашей тарелке, состоят из одного и того же «строительного материала».
Если верить, что вселенная – всего лишь атом другого мира, вполне возможно, что астрономы, биологи и физики, изучающие, казалось бы, разные сферы науки, занимаются на самом деле одним делом: один, наблюдая в телескоп скопления галактик, оставшиеся – задумываясь над строением живой клетки и атома. Кто знает, возможно, руководствуясь этим подходом, мы сможем лучше понять мир, в котором живем, и даже защититься от реальных космических угроз.
Похожа ли Вселенная на мозг?
Если внимательно посмотреть на космическую паутину – структуру Вселенной, которая состоит из массивных нитей галактик, разделенных между собой гигантскими пустотами – и сеть нейронов в мозге человека, можно заметить некоторое сходство. Но насколько вообще корректно подобное сравнение? Как оказалось, описание человеческого мозга как трехфунтовой Вселенной, возможно, намного ближе к истине, чем может показаться. Человеческий мозг, при весе примерно в три фунта (около 1300 кг) содержит около 100 миллиардов нейронов, а количество связей в нем больше, чем количество галактик во Вселенной. Мозг – это командный центр всего, что мы думаем, чувствуем и делаем. И когда астрофизик Франко Вацца и нейробиолог Альберто Фелетти сравнили эти две структуры численно, сходство стало еще более поразительным. Пожалуй, не удивительно, что оно наводит на самые разные мысли, вплоть до предположения о том, что мы живем в симуляции.
Слева: увеличенный участок мозжечка головного мозга, полученный с помощью электронной микроскопии; справа: участок космологического моделирования с расширением 300 миллионов световых лет с каждой стороны.
Самый сложный орган тела человека
Человеческий мозг – самый сложный объект во Вселенной. Он отвечает за все, что вы делаете, думаете, чувствуете и говорите. Иными словами мозг делает вас тем, кто вы есть, и позволяет заниматься своей повседневной деятельностью.
Мозг среднестатистического взрослого человека содержит около 100 миллиардов клеток – нейронов. Каждая из них связана примерно с 1000 другими, а это 100 триллионов соединений. Так что если вы поставите себе цель сосчитать каждую клетку в мозге одного человека, вам потребуется более 3000 лет.
Примечательно и то, что каждая отдельная часть мозга играет свою собственную роль, позволяя нам думать, хранить воспоминания, двигать руками и ногами, чувствовать запахи, видеть и слышать звуки окружающего мира, а также поддерживать функции многих органов в теле. По меньшей мере 100 триллионов нейронных связей группируются в иерархическую сеть узлов, нитей и взаимосвязанных нейронных кластеров, которые и формируют наши сложные мысли, чувства и эмоции. Но эти нейроны составляют менее 25% массы мозга, а оставшиеся 75% – вода.
Мозг и правда похож на Веленную. Или нам только кажется?
По странному совпадению, наблюдаемая Вселенная также содержит около 100 миллиардов галактик. Шаткое равновесие между притяжением гравитации и ускоренным расширением Вселенной образует космическую паутину, которая состоит из обычной и темной материи. Именно по этой причине некоторые ученые считают, что существует 50% шанс, что мы живем в симуляции. Подробнее читайте в нашем материале.
Примечательно, что скопления галактик образуются на пересечениях галактических нитей, оставляя между собой промежутки пустого пространства. Как это ни странно, но недавно ученые подсчитали, что только около 25% материи во Вселенной является видимой. Остальные 75% составляет таинственная темная материя.
Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира популярной науки и высоких технологий? Подпишитесь на наш новостной канал в Google News, чтобы не пропустить ничего интересного.
Таинственная темная материя
В исследовании, которое опубликовано в научном журнале Frontiers in Physics, астрофизик Франко Вацца и нейробиолог Альберто Фелетти пишут о том, что «хотя соответствующие физические взаимодействия в вышеупомянутых двух системах принципиально отличаются друг от друга, полученные с помощью микроскопов и космических телескопов изображения удивительно похожи».
Слева на снимке – нейронные связи, справа – космическая паутина
В ходе работы исследователи внимательно изучили полученные изображения космической паутины и нейронных связей в мозге человека. Чтобы рассмотреть как можно больше деталей (а заодно выявить сходство), астрофизик из Болонского университета Франко Вацца и нейрохирург из Веронского университета Альберто Фелетти прибегли к методу под названием «анализ спектра мощности», который позволил им измерить силу крошечных флуктуаций во всем диапазоне пространственных масштабов – как моделирования галактик, так и участков мозжечка и коры головного мозга. Отметим, что «анализ спектра мощности» традиционно применяется в астрофизике и космологии для изучения крупномасштабного распределения галактик во Вселенной.
Исходя из общих черт космической паутины и нейронных связей, ученые составили сравнительную модель флуктуации вещества в обеих системах и изучили их структурные, морфологические и сетевые свойства. Как отмечают Вацца и Фелетти в пресс-релизе исследования, схожести в структуре Вселенной и нейронных связей в мозге также проявились в среднем количестве соединений в каждом узле и тенденции к кластеризации.
Наш анализ показал, что распределение колебаний в нейронной сети мозжечка в масштабе от одного микрометра до 0,1 миллиметра следует той же прогрессии, что и распределение материи в космической паутине, но, конечно, в более крупном масштабе — от 5 до 500 миллионов световых лет.
Почему нейронные связи и галактические нити похожи?
Возможно, уважаемый читатель захочет возразить: «если ученые сравнивают между собой такие сложные структуры как мозг и Вселенную, то почему бы не сравнить и другие, относительно похожие объекты?» По-видимому, исследователи учли подобные вопросы, а потому сравнили спектры мощности и других сложных систем, включая изображения ветвей деревьев, облаков и воды, но ни одно из них не приблизилось к соответствию нейронного и вселенского дуэта.
И все же, необходимо отметить, что спектры мощности не дают никаких намеков на сложность той или иной системы. Так что в ходе исследования ученые внимательно изучили сети обеих систем, сравнивая среднее число соединений на узел и то, как эти узлы группируются вместе.
Необходимо отметить, что сходства между космической паутиной и нейронной сетью возникают только тогда, когда исследователи сравнивают конкретный масштаб каждой системы.
«В очередной раз структурные параметры выявили неожиданные уровни согласования. Вероятно, связь внутри этих двух систем развивается по сходным физическим принципам, несмотря на поразительную и очевидную разницу между физическими силами, регулирующими галактики и нейроны», — слова Вранческо Фелетти из Веронского университета в Италии приводит английская The Independent.
Согласитесь, весьма впечатляет, что у космической паутины в наблюдаемой Вселенной больше общего с сетью нейронов в вашем мозге, чем с отдельными галактиками и звездами. А сложная сеть нейронов в мозге Homo Sapiens составляет лучшую пару с космической паутиной, чем отдельные клетки мозга между собой. А как вы думаете, почему нейронные связи и космическая паутина похожи? Ответ будем ждать здесь, а также в комментариях к этой статье.
На что похожа Вселенная
Космос, без сомнения, удивительное и причудливое место. Но бывает и так, что его таинственные просторы могут показаться нам подозрительно знакомыми. Начиная туманностью, которая выглядит как голова лошади, и заканчивая кратером, похожим на Микки Мауса.
Туманность Голова Лошади
Впервые туманность была обнаружена шотландским астрономом Вильямином Флемингом. Она находится на расстоянии 1500 световых лет от Земли и, как вы видите сами, имеет невероятное сходство с головой лошади.
Кратер на Меркурии в виде Микки Мауса
Этот кратер, обладающий поразительным сходством с Микки Маусом и достигающий площадь в 105 километров в диаметре, можно обнаружить на Южном полушарии планеты Меркурий.
Туманность Единорог
Это мистическое существо, которое обитает в Тройной туманности, можно увидеть в скоплениях звезд и выбросах, хотя официально она классифицируется как релятивистская струя.
Туманность Глаз Бога
То, что некоторые называют «Глазом Бога» — всего лишь созвездие Улитки, расположенное на расстоянии 650 световых лет от Земли, которое описывается астрономами как «туннель светящихся газов, длиною в триллион километр» с умирающей звездой в центре.
Туманность Северная Америка
NGC 700 – это эмиссионная туманность в созвездии Лебедь, имеющая поразительное сходство с Северной Америкой. На ней даже четко виден Мексиканский залив! Расстояние от туманности до Земли еще точно неизвестно, однако ученые предполагают, что оно составляет 1800 световых лет.
Галактика Сомбреро
Также известная как Мессье 104, Сомбреро – это плоская спиральная галактика, которая находится внутри эллиптической, расположена на расстоянии 28 миллионов световых лет от Земли. Темная полоса пылевой материи и большой выступ по центру придают галактике сходство с мексиканским головным убором.
Лицо Луны
После Солнца, Луна является самым заметным объектом в небе, находящимся на расстоянии в 384 400 км от Земли. Внимательное изучение повернутой к Земле стороны спутника открывает то, что кажется лицом с дополненными глазами, носом и ртом. Эти черты лица получены путем застывших бассейнов сформировавшейся базальтовой лавы.
Лицо на Марсе
Если говорить о лицах, на четвертой от Солнца планете (и второй по размеру во всей Солнечной системе), существует то, что называется «лицом на Марсе». Несмотря на невероятное сходство с человеческим лицом, это считается не более чем оптической иллюзией, созданной тенями, отбрасываемыми от марсианских холмов.
Астероид Арахис
Этот астероид был открыт в 1998 году проектом «LINEAR», получив временное название 1988 SF 36. Тем не менее, в августе 2003 года ему дали официальное название в честь японского ученого в области ракетостроения Хидэо Итокавы.
Космический дракон
Этот восхитительный пример формы дракона состоит из нескольких изображений спиральной галактики, которая находится на расстоянии в 10 миллиардах световых лет от Земли.
«Эффект бабочки»
Галактическая Бабочка (или NGC 632) была создана путем смеси газа и пыли, выброшенных стареющей звездой. Этот эффект смогла запечатлеть недавно установленная на Хаббл «Широкоугольная камера 3».
Туманность Конус
Туманность была обнаружена Уильямом Гершелем в 1785 году. Она расположена на расстоянии 2700 световых лет от Земли. Название происходит от геометрической формы конуса, однако, мне кажется, что это больше напоминает миногу. А вы как думаете?
Туманность Паук
Это планетарная туманность расположена в созвездии Стрельца. Находится на расстоянии 1900-8000 световых лет от Земли и отличается своей ярко выраженной раздвоенной формой.
Марсианский кратер, напоминающий процесс деления клетки
Очередное формирование, найденное на Марсе. Данный кратер выглядит не просто как клетка, образовавшаяся в процессе митоза: внимательно присмотревшись, можно заметить нечто напоминающее центромеру и веретенообразные волокна клетки.
Комета Хартли-2 (или собачья кость)
Вероятно, этот небесный объект стал бы любимой игрушкой моего пса, так как по форме действительно напоминает собачью кость (довольно-таки массивную, между прочим). Комета, названная Центром малых планет, была обнаружена Малкольмом Хартли в 1986 году и имеет диаметр около 1,2 – 1,6 км.
Туманность Голова Ведьмы
Туманность Голова Ведьмы (или IC 2118) считается остатком сверхновой звезды или газовым облаком, освещенным сверхгигантской звездой Ригель в созвездии Ориона. Расположена на расстоянии около 900 световых лет от Земли.
Лицо на Марсе
Вы только посмотрите! Марсианин! А, нет. Это изображение, напоминающее гуманоида, является всего лишь очередной оптической иллюзией, созданной тенями скалистых образований. Хотя, что не удивительно, некоторые убеждены, что это фактическое доказательство существования инопланетной жизни. А что думаете вы?
Светофор на Марсе
Если предыдущего изображения было недостаточно, чтобы немного «поехать крышей», то вот одна из аномалий, обнаруженных на Красной планете. НАСА еще не прокомментировало эту находку, но большинство явно считает, что этот предмет напоминает светофор.
Пришелец на Луне
Не знаю, как вам, но мне это напоминает высокую скульптуру гуманоида или, что еще хуже, двигающееся человекоподобное существо, имеющее даже собственную тень! Конечно, можно списать на игру света или сбои камеры, но что, если…
SN 1987A (или Сверхновая Звезда Песочные Часы)
Рука Бога
То, что некоторые называют «Рукой Бога», является остатками звезды, взорвавшейся на расстоянии 17 000 световых лет от Земли.
Туманность Орёл
Также известна как звезда Королевы Туманности, является рассеянным скоплением звезд, по форме напоминающим орла. Туманность была обнаружена в 1745-1746 годах швейцарским астрономом Жан Филиппом де Шезо и содержит множество звездообразующих газовых и пылевых областей, включая знаменитые «Столпы созидания».
Туманность Мандрил
Официальное название NGC 2467, именующееся как «Туманность Мандрил», является областью активного скопления звезд и находится в созвездии Корма.
Галактика Лицо Бога
Лицо Бога или «NGC 1316» – это гигантская эллиптическая галактика, сформировавшаяся миллиарды лет назад в результате слияния двух спиральных галактик.
Звезда Firefox
Возможно, небеса пытаются нам что-то сказать?
По материалам list25.com ; перевод и адаптация Елены Гайдук|Flytothesky.ru
Поделитесь постом с друзьями!