حقائق لا تصدق
هل سبق لك أن تساءلت عن حجم الكون؟
8. ومع ذلك، هذا لا شيء مقارنة بالشمس.
صورة الارض من الفضاء
9. وهذا منظر لكوكبنا من القمر.
10. هذا نحن من سطح المريخ.
11. وهذا منظر للأرض خلف حلقات زحل.
12. وهذه هي الصورة الشهيرة" نقطة زرقاء شاحبة"، حيث تم تصوير الأرض من نبتون، من مسافة 6 مليارات كيلومتر تقريبًا.
13. هذا هو الحجم الأرض مقارنة بالشمس، والتي لا تتناسب تمامًا مع الصورة.
النجم الأكبر
14. وهذا الشمس من سطح المريخ.
15. كما قال عالم الفلك الشهير كارل ساجان ذات مرة، في الفضاء عدد النجوم أكثر من حبات الرملعلى كل شواطئ الأرض.
16. هناك الكثير النجوم التي هي أكبر بكثير من شمسنا. انظر فقط كم هي صغيرة الشمس.
صورة لمجرة درب التبانة
18. لكن لا شيء يمكن مقارنته بحجم المجرة. إذا قمت بتقليل الشمس بحجم كرية الدم البيضاء(خلايا الدم البيضاء)، وتقليص حجم مجرة درب التبانة باستخدام نفس المقياس، فإن حجم مجرة درب التبانة سيكون بحجم الولايات المتحدة.
19. وذلك لأن مجرة درب التبانة ضخمة بكل بساطة. هذا هو المكان الذي يوجد فيه النظام الشمسي بداخله.
20. لكننا نرى الكثير فقط جزء صغير من مجرتنا.
21. ولكن حتى مجرتنا صغيرة مقارنة بمجرات أخرى. هنا درب التبانة مقارنة بالمجرة IC 1011والتي تقع على بعد 350 مليون سنة ضوئية من الأرض.
22. فكر في الأمر، في هذه الصورة التي التقطها تلسكوب هابل، آلاف المجراتيحتوي كل منها على ملايين النجوم، ولكل منها كواكبه الخاصة.
23. هنا واحد من مجرة UDF 423 تبعد عنا 10 مليار سنة ضوئية. عندما تنظر إلى هذه الصورة، فإنك تنظر إلى الماضي بمليارات السنين. تشكلت بعض هذه المجرات بعد مئات الملايين من السنين من الانفجار الكبير.
24. لكن تذكر أن هذه الصورة جميلة جدًا، جزء صغير جداً من الكون. إنه مجرد جزء ضئيل من سماء الليل.
25. يمكننا أن نفترض بثقة تامة أن هناك مكانًا ما الثقوب السوداء. هذا هو حجم الثقب الأسود مقارنة بمدار الأرض.
التي عليها. في أغلب الأحيان، نحن جميعًا مقيدون بالمكان الذي نعيش ونعمل فيه. حجم عالمنا مذهل، لكنه لا يقارن بالكون على الإطلاق. على رأي القول - "ولدت متأخرًا جدًا لاستكشاف العالم، ومن المبكر جدًا استكشاف الفضاء". إنها حتى إهانة. ومع ذلك، فلنبدأ - فقط احرص على عدم الشعور بالدوار.
1. هذه هي الأرض.
هذا هو نفس الكوكب الذي يعد حاليًا الموطن الوحيد للبشرية. المكان الذي ظهرت فيه الحياة بطريقة سحرية (أو ربما ليست بهذه الطريقة السحرية) وفي سياق التطور ظهرنا أنا وأنت.
2. مكاننا في النظام الشمسي.
إن أقرب الأجسام الفضائية الكبيرة التي تحيط بنا، بالطبع، هي جيراننا في النظام الشمسي. يتذكر الجميع أسمائهم منذ الطفولة، وخلال الدروس حول العالم من حولهم يصنعون نماذج. لقد حدث أنه حتى بينهم لسنا الأكبر ...
3. المسافة بين أرضنا والقمر.
لا يبدو الأمر بعيدًا إلى هذا الحد، أليس كذلك؟ وإذا أخذنا في الاعتبار أيضًا السرعات الحديثة، فهي "لا شيء على الإطلاق".
4. في الواقع، إنه بعيد جدًا.
إذا حاولت، فهذا دقيق للغاية ومريح - بين الكوكب والقمر الصناعي، يمكنك بسهولة وضع بقية كواكب النظام الشمسي.
5. ومع ذلك، دعونا نواصل الحديث عن الكواكب.
أمامكم أمريكا الشمالية وكأنها موضوعة على كوكب المشتري. نعم، هذه البقعة الخضراء الصغيرة هي أمريكا الشمالية. هل يمكنك أن تتخيل مدى ضخامة أرضنا إذا نقلناها إلى حجم كوكب المشتري؟ من المحتمل أن يستمر الناس في اكتشاف أراضٍ جديدة)
6. هذه هي الأرض مقارنة بكوكب المشتري.
حسنًا، بتعبير أدق ستة كواكب أرضية - من أجل الوضوح.
7. حلقات زحل يا سيدي.
سيكون لحلقات زحل مظهر رائع، بشرط أن تدور حول الأرض. انظر إلى بولينيزيا - تشبه إلى حد ما أيقونة الأوبرا، أليس كذلك؟
8. دعونا نقارن الأرض بالشمس؟
لا تبدو كبيرة في السماء..
9. وهذا منظر الأرض عند النظر إليها من القمر.
جميلة، أليس كذلك؟ وحيدا جدا على خلفية المساحة الفارغة. أم ليست فارغة؟ فلنكمل...
10. وهكذا من المريخ
أراهن أنك لن تكون قادرًا حتى على معرفة ما إذا كانت الأرض أم لا.
11. هذه لقطة للأرض خلف حلقات زحل
12. ولكن ما وراء نبتون.
فقط 4.5 مليار كيلومتر. كم من الوقت سيستغرق البحث؟
13. لذا، دعونا نعود إلى النجم المسمى الشمس.
مشهد لالتقاط الأنفاس، أليس كذلك؟
14. هنا الشمس من سطح المريخ.
15. وهنا مقارنتها بمقياس النجم VY Canis Majoris.
كيف تريده ؟ أكثر من مثيرة للإعجاب. هل يمكنك أن تتخيل الطاقة المتمركزة هناك؟
16. لكن هذا كله هراء إذا قارنا نجمنا الأصلي بحجم مجرة درب التبانة.
ولتوضيح الأمر أكثر، تخيل أننا قمنا بضغط شمسنا إلى حجم خلية دم بيضاء. وفي هذه الحالة، فإن حجم مجرة درب التبانة يمكن مقارنته تمامًا بحجم روسيا، على سبيل المثال. هذه هي درب التبانة.
17. بشكل عام، النجوم ضخمة
كل ما يتم وضعه في هذه الدائرة الصفراء هو كل ما يمكنك رؤيته ليلاً من الأرض. والباقي لا يمكن الوصول إليه بالعين المجردة.
18. ولكن هناك مجرات أخرى.
وها هي مجرة درب التبانة مقارنة بمجرة IC 1011 التي تبعد عن الأرض 350 مليون سنة ضوئية.
دعنا نراجع الأمر مرة أخرى؟
إذن، هذه الأرض هي وطننا.
دعونا نصغر حجم النظام الشمسي...
دعونا نصغر الصورة أكثر قليلاً..
والآن إلى حجم مجرة درب التبانة...
فلنواصل التخفيض..
وأكثر…
جاهز تقريباً، لا تقلق..
مستعد! ينهي!
وهذا كل ما يمكن للبشرية الآن ملاحظته باستخدام التكنولوجيا الحديثة. إنها ليست حتى نملة... احكم بنفسك، فقط لا تصاب بالجنون...
من الصعب حتى فهم مثل هذه المقاييس. لكن شخصًا ما يعلن بثقة أننا وحدنا في الكون، على الرغم من أنهم أنفسهم غير متأكدين حقًا مما إذا كان الأمريكيون موجودين على القمر أم لا.
انتظروا يا رفاق... انتظروا هناك.
الجزء الأول: الجانب الفلكي للمشكلة
1. حجم الكون وبنيته إذا تخيل علماء الفلك المحترفون باستمرار وبشكل ملموس الحجم الهائل للمسافات الكونية والفترات الزمنية لتطور الأجرام السماوية، فمن غير المرجح أن يتمكنوا من تطوير العلم الذي كرسوا حياتهم له بنجاح. إن مقاييس الزمكان المألوفة لدينا منذ الطفولة غير ذات أهمية مقارنة بالمقاييس الكونية التي عندما يتعلق الأمر بالوعي، فإنها تحبس أنفاسك حرفيًا. عند التعامل مع أي مشكلة في الفضاء، يقوم عالم الفلك إما بحل مسألة رياضية معينة (وهذا غالبا ما يقوم به متخصصون في الميكانيكا السماوية وعلماء الفيزياء الفلكية النظرية)، أو تحسين الأدوات وطرق المراقبة، أو بناء في مخيلته، بوعي أو بغير وعي، بعض الأشياء. نموذج مصغر للنظام الفضائي قيد الدراسة. في هذه الحالة، تكون الأهمية الأساسية هي الفهم الصحيح للأحجام النسبية للنظام قيد الدراسة (على سبيل المثال، نسبة أحجام أجزاء نظام فضائي معين، نسبة أحجام هذا النظام وأحجام أخرى مماثلة أو مختلفة) إليها، وما إلى ذلك) والفواصل الزمنية (على سبيل المثال، نسبة معدل تدفق عملية معينة إلى معدل حدوث أي عملية أخرى). تناول مؤلف هذا الكتاب الكثير، على سبيل المثال، مع الهالة الشمسية والمجرة. وكانت تبدو له دائمًا أجسامًا كروية غير منتظمة الشكل لها نفس الحجم تقريبًا - حوالي 10 سم... لماذا 10 سم؟ نشأت هذه الصورة دون وعي، وذلك ببساطة لأنه في كثير من الأحيان، أثناء التفكير في قضية أو أخرى من الفيزياء الشمسية أو المجرية، رسم المؤلف الخطوط العريضة لأشياء أفكاره في دفتر ملاحظات عادي (في صندوق). رسمت محاولًا الالتزام بحجم الظواهر. على سبيل المثال، فيما يتعلق بأحد الأسئلة المثيرة للاهتمام، كان من الممكن رسم تشبيه مثير للاهتمام بين الإكليل الشمسي والمجرة (أو بالأحرى ما يسمى بـ "الإكليل المجري"). وبالطبع فإن مؤلف هذا الكتاب كان يعلم جيداً، إن صح التعبير، «فكرياً»، أن أبعاد الإكليل المجري أكبر بمئات المليارات من المرات من أبعاد الإكليل الشمسي. لكنه نسي ذلك بهدوء. وإذا اكتسبت الأبعاد الكبيرة للإكليل المجري في عدد من الحالات بعض الأهمية الأساسية (وهذا ما حدث أيضًا)، فقد تم أخذ ذلك في الاعتبار رسميًا ورياضيًا. ومع ذلك، بصريًا، بدا كلا "التاجين" صغيرين بنفس القدر... إذا كان المؤلف، في عملية هذا العمل، قد انغمس في تأملات فلسفية حول ضخامة حجم المجرة، حول التخلخل الذي لا يمكن تصوره للغاز الذي يتكون فوق تاج المجرة، وحول عدم أهمية كوكبنا الصغير ووجودنا وحول مواضيع أخرى صالحة بنفس القدر، سيتوقف العمل على مشاكل الهالة الشمسية والمجرية تلقائيًا. .. ليغفر لي القارئ هذا "الاستطراد الغنائي". ليس لدي أدنى شك في أن علماء الفلك الآخرين كان لديهم أفكار مماثلة أثناء عملهم على حل مشاكلهم. يبدو لي أنه من المفيد أحيانًا إلقاء نظرة فاحصة على "مطبخ" العمل العلمي... إذا أردنا مناقشة أسئلة مثيرة حول إمكانية وجود حياة ذكية في الكون على صفحات هذا الكتاب، إذن، في البداية، سنحتاج إلى الحصول على فكرة صحيحة عن نطاقها المكاني والزماني. حتى وقت قريب نسبيا، بدا العالم ضخما للناس. استغرق الأمر من رفاق ماجلان الشجعان أكثر من ثلاث سنوات للقيام برحلتهم الأولى حول العالم منذ 465 عامًا، على حساب مشاق لا تصدق. لقد مر ما يزيد قليلاً عن 100 عام منذ أن سافر البطل الواسع الحيلة في رواية الخيال العلمي لجول فيرن، باستخدام أحدث التطورات التكنولوجية في ذلك الوقت، حول العالم في 80 يومًا. وقد مرت 26 سنة فقط على تلك الأيام التي لا تنسى للبشرية جمعاء، عندما قام أول رائد فضاء سوفيتي غاغارين بالدوران حول العالم على متن مركبة فوستوك الفضائية الأسطورية في 89 دقيقة. وتوجهت أفكار الناس قسراً إلى المساحات الشاسعة من الفضاء التي ضاع فيها كوكب الأرض الصغير... أرضنا هي أحد كواكب المجموعة الشمسية. بالمقارنة مع الكواكب الأخرى، فهو يقع بالقرب من الشمس، على الرغم من أنه ليس الأقرب. متوسط المسافة من الشمس إلى بلوتو، أبعد كوكب في النظام الشمسي، أكبر بـ 40 مرة من متوسط المسافة من الأرض إلى الشمس. ومن غير المعروف حاليًا ما إذا كانت هناك كواكب في النظام الشمسي أبعد عن الشمس من بلوتو. ولا يسعنا إلا أن نقول إنه في حالة وجود مثل هذه الكواكب، فهي صغيرة نسبيًا. تقليديًا، يمكن اعتبار حجم النظام الشمسي 50-100 وحدة فلكية*، أو حوالي 10 مليارات كيلومتر. بمقياسنا الأرضي، هذه قيمة كبيرة جدًا، حوالي مليون أكبر من قطر الأرض.أرز. 1. كواكب النظام الشمسي
يمكننا أن نتخيل بوضوح النطاق النسبي للنظام الشمسي على النحو التالي. لتمثل الشمس كرة بلياردو قطرها 7 سم، ثم يقع الكوكب الأقرب إلى الشمس - عطارد - على هذا المقياس على مسافة 280 سم، أما الأرض فهي على مسافة 760 سم، العملاق يقع كوكب المشتري على مسافة حوالي 40 مترًا، وأبعد كوكب - بلوتو لا يزال غامضًا في كثير من النواحي - على مسافة حوالي 300 متر. أبعاد الكرة الأرضية على هذا المقياس تزيد قليلاً عن 0.5 ملم، وقطر القمر يزيد قليلاً عن 0.1 ملم، ويبلغ قطر مدار القمر حوالي 3 سم. حتى أن أقرب نجم لنا، بروكسيما سنتوري، لا يزال بعيداً بعيدًا عنا، تبدو المسافات بين الكواكب داخل النظام الشمسي مجرد تفاهات. يعرف القراء بالطبع أن وحدة الطول مثل الكيلومتر لا تُستخدم أبدًا لقياس المسافات بين النجوم**). نشأت وحدة القياس هذه (وكذلك السنتيمتر والبوصة وما إلى ذلك) من احتياجات الأنشطة العملية للبشرية على الأرض. وهو غير مناسب على الإطلاق لتقدير المسافات الكونية الكبيرة جدًا مقارنة بالكيلومتر. في الأدبيات الشعبية، وأحيانًا في الأدبيات العلمية، تُستخدم "السنة الضوئية" كوحدة قياس لتقدير المسافات بين النجوم وبين المجرات. هذه هي المسافة التي يقطعها الضوء الذي يتحرك بسرعة 300 ألف كيلومتر في الثانية خلال سنة. ومن السهل أن نرى أن السنة الضوئية تساوي 9.46 × 10 12 كم، أو حوالي 10000 مليار كم. في الأدبيات العلمية، تُستخدم عادة وحدة خاصة تسمى "البارسيك" لقياس المسافات بين النجوم وبين المجرات؛
1 بارسيك (كمبيوتر) يساوي 3.26 سنة ضوئية. يتم تعريف الفرسخ الفلكي على أنه المسافة التي يمكن من خلالها رؤية نصف قطر مدار الأرض بزاوية قدرها ثانية واحدة. أقواس. هذه زاوية صغيرة جدًا. ويكفي أن نقول أنه من هذه الزاوية يمكن رؤية عملة كوبيك واحدة من مسافة 3 كم.
أرز. 2. الكتلة الكروية 47 الطوقان
لا يوجد أي من النجوم - أقرب جيران النظام الشمسي - أقرب إلينا من جهاز كمبيوتر واحد. على سبيل المثال، يقع Proxima Centauri المذكور على مسافة حوالي 1.3 جهاز كمبيوتر منا. على المقياس الذي صورنا فيه النظام الشمسي، فإنه يتوافق مع 2 ألف كيلومتر. كل هذا يوضح جيدًا العزلة الكبيرة لنظامنا الشمسي عن الأنظمة النجمية المحيطة به؛ وقد يكون لبعض هذه الأنظمة أوجه تشابه كثيرة معه. لكن النجوم المحيطة بالشمس والشمس نفسها لا تشكل سوى جزء ضئيل من المجموعة العملاقة من النجوم والسدم، والتي تسمى "المجرة". نرى هذه المجموعة من النجوم في الليالي الصافية الخالية من القمر كشريط من درب التبانة يعبر السماء. المجرة لديها بنية معقدة إلى حد ما. في أول تقدير تقريبي، يمكننا أن نفترض أن النجوم والسدم التي تتكون منها تملأ حجمًا على شكل مجسم إهليلجي مضغوط للغاية. في كثير من الأحيان في الأدبيات الشعبية يتم مقارنة شكل المجرة بعدسة ثنائية التحدب. في الواقع، كل شيء أكثر تعقيدًا، والصورة المرسومة خشنة للغاية. في الواقع، اتضح أن أنواعًا مختلفة من النجوم تتركز بطرق مختلفة تمامًا نحو مركز المجرة ونحو "مستواها الاستوائي". على سبيل المثال، السدم الغازية، وكذلك النجوم الضخمة شديدة الحرارة، تتركز بقوة نحو المستوى الاستوائي للمجرة (في السماء، يتوافق هذا المستوى مع دائرة كبيرة تمر عبر الأجزاء المركزية من درب التبانة). وفي الوقت نفسه، لا تظهر تركيزًا كبيرًا نحو مركز المجرة. ومن ناحية أخرى، فإن بعض أنواع النجوم والعناقيد النجمية (ما يسمى بـ "العناقيد الكروية"، الشكل 2) لا تظهر أي تركيز تقريبًا نحو المستوى الاستوائي للمجرة، ولكنها تتميز بتركيز كبير نحو مركزها. بين هذين النوعين المتطرفين من التوزيع المكاني (الذي يسميه علماء الفلك "مسطح" و"كروي") توجد جميع الحالات المتوسطة. ولكن تبين أن الجزء الأكبر من النجوم الموجودة في المجرة يقع في قرص عملاق يبلغ قطره حوالي 100 ألف سنة ضوئية وسمكه حوالي 1500 سنة ضوئية. يحتوي هذا القرص على ما يزيد قليلاً عن 150 مليار نجم من مختلف الأنواع. شمسنا هي واحدة من هذه النجوم، وتقع على محيط المجرة بالقرب من خطها الاستوائي (بتعبير أدق، "فقط" على مسافة حوالي 30 سنة ضوئية - وهي قيمة صغيرة جدًا مقارنة بسمك القرص النجمي). وتبلغ المسافة من الشمس إلى قلب المجرة (أو مركزها) حوالي 30 ألف كيلومتر. سنة ضوئية. الكثافة النجمية في المجرة متفاوتة للغاية. وهي الأعلى في منطقة نواة المجرة، حيث تصل، حسب آخر البيانات، إلى ألفي نجم في الفرسخ الفلكي المكعب، أي ما يقرب من 20 ألف مرة أكثر من متوسط الكثافة النجمية في محيط الشمس ***. بالإضافة إلى ذلك، تميل النجوم إلى تكوين مجموعات أو مجموعات متميزة. ومن الأمثلة الجيدة على مثل هذا العنقود الثريا، والتي يمكن رؤيتها في سماءنا الشتوية (الشكل 3). تحتوي المجرة أيضًا على تفاصيل هيكلية على نطاق أوسع بكثير. وقد أثبتت الأبحاث في السنوات الأخيرة أن السدم، وكذلك النجوم الساخنة الضخمة، تتوزع على طول فروع الحلزون. يكون الهيكل الحلزوني واضحًا بشكل خاص في الأنظمة النجمية الأخرى - المجرات (بحرف صغير، على عكس نظامنا النجمي - المجرات). تظهر إحدى هذه المجرات في الشكل. 4. لقد ثبت أن إنشاء الهيكل الحلزوني للمجرة الذي نجد أنفسنا فيه أمر بالغ الصعوبة.
أرز. 3. صورة لمجموعة نجوم الثريا
أرز. 4. المجرة الحلزونية NGC 5364
تتحرك النجوم والسدم داخل المجرة بطرق معقدة للغاية. بادئ ذي بدء، يشاركون في دوران المجرة حول محور عمودي على خط الاستواء. وهذا الدوران ليس مثل دوران الجسم الصلب: فالأجزاء المختلفة من المجرة لها فترات دوران مختلفة. وهكذا فإن الشمس والنجوم المحيطة بها في مساحة ضخمة يبلغ حجمها عدة مئات من السنين الضوئية تكمل دورة كاملة في حوالي 200 مليون سنة. نظرًا لأن الشمس وعائلة الكواكب التابعة لها موجودة على ما يبدو منذ حوالي 5 مليارات سنة، فقد قامت خلال تطورها (منذ ولادتها من سديم غازي إلى حالتها الحالية) بحوالي 25 دورة حول محور دوران المجرة. يمكننا القول أن عمر الشمس هو 25 "سنة مجرية" فقط، دعونا نواجه الأمر، إنه عصر مزدهر... تصل سرعة حركة الشمس والنجوم المجاورة لها في مداراتها المجرية شبه الدائرية إلى 250 كم/ثانية. ****. تتراكب على هذه الحركة المنتظمة حول قلب المجرة حركات النجوم الفوضوية وغير المنتظمة. إن سرعات هذه الحركات أقل بكثير - حوالي 10-50 كم/ثانية، وهي تختلف بالنسبة للأشياء ذات الأنواع المختلفة. تكون السرعات أقل بالنسبة للنجوم الحارة الضخمة (6-8 كم/ث)؛ أما بالنسبة للنجوم الشمسية فهي حوالي 20 كم/ث. وكلما انخفضت هذه السرعات، كان توزيع نوع معين من النجوم أكثر "استواءً". وعلى المقياس الذي استخدمناه لتمثيل النظام الشمسي بصريًا، سيكون حجم المجرة 60 مليون كيلومتر، وهي قيمة قريبة جدًا من المسافة من الأرض إلى الشمس. من هنا يتضح أنه مع توغلنا في مناطق أبعد من الكون، فإن هذا المقياس لم يعد مناسبًا، لأنه يفقد الوضوح. ولذلك، سوف نأخذ مقياسا مختلفا. دعونا نختصر مدار الأرض عقليًا إلى حجم المدار الأعمق لذرة الهيدروجين في نموذج بور الكلاسيكي. ولنتذكر أن نصف قطر هذا المدار هو 0.53x10 -8 سم، فيكون أقرب نجم على مسافة 0.014 ملم تقريبًا، وسيكون مركز المجرة على مسافة حوالي 10 سم، وأبعادنا. سيكون النظام النجمي حوالي 35 سم وسيكون قطر الشمس له أبعاد مجهرية: 0.0046 ألف (وحدة أنجستروم للطول تساوي 10 -8 سم).
لقد أكدنا بالفعل على أن النجوم تقع على مسافات هائلة من بعضها البعض، وبالتالي فهي معزولة عمليا. على وجه الخصوص، هذا يعني أن النجوم لا تتصادم أبدًا مع بعضها البعض، على الرغم من أن حركة كل منها يتم تحديدها بواسطة مجال الجاذبية الناتج عن جميع النجوم في المجرة. إذا اعتبرنا المجرة منطقة معينة مليئة بالغاز، وتلعب النجوم دور جزيئات الغاز والذرات، فيجب علينا اعتبار هذا الغاز نادرًا للغاية. وفي محيط الشمس، يبلغ متوسط المسافة بين النجوم حوالي 10 ملايين مرة أكبر من متوسط قطر النجوم. وفي الوقت نفسه، في ظل الظروف العادية في الهواء العادي، يكون متوسط المسافة بين الجزيئات أكبر بعشرات المرات فقط من حجم الأخير. ولتحقيق نفس الدرجة من الخلخلة النسبية، يجب تقليل كثافة الهواء بمقدار 1018 مرة على الأقل! لكن لاحظ أنه في المنطقة الوسطى من المجرة، حيث الكثافة النجمية عالية نسبيًا، ستحدث تصادمات بين النجوم من وقت لآخر. وهنا يجب أن نتوقع تصادمًا واحدًا كل مليون سنة تقريبًا، بينما في المناطق "العادية" من المجرة لم تحدث تقريبًا أي تصادمات بين النجوم طوال تاريخ تطور نظامنا النجمي، الذي يبلغ عمره 10 مليارات سنة على الأقل ( انظر الفصل التاسع).
لقد أوجزنا بإيجاز الحجم والبنية الأكثر عمومية للنظام النجمي الذي تنتمي إليه شمسنا. في الوقت نفسه ، لم يتم النظر على الإطلاق في الأساليب التي ساعدت بها عدة أجيال من علماء الفلك على مدار سنوات عديدة في إعادة إنشاء صورة مهيبة لهيكل المجرة خطوة بخطوة. تم تخصيص كتب أخرى لهذه المشكلة المهمة، والتي نشير إليها القراء المهتمين (على سبيل المثال، B. A. Vorontsov-Velyaminov "مقالات عن الكون"، Yu.N. Efremov "في أعماق الكون"). مهمتنا هي إعطاء الصورة الأكثر عمومية لبنية وتطور الكائنات الفردية في الكون. هذه الصورة ضرورية للغاية لفهم هذا الكتاب.
أرز. 5. سديم المرأة المسلسلة مع الأقمار الصناعية
منذ عدة عقود، كان علماء الفلك يدرسون باستمرار أنظمة النجوم الأخرى التي تشبه إلى حد ما نظامنا. ويسمى هذا المجال من البحث "علم الفلك خارج المجرة". وهي تلعب الآن دورًا رائدًا تقريبًا في علم الفلك. على مدى العقود الثلاثة الماضية، حقق علم الفلك خارج المجرة تقدما مذهلا. شيئًا فشيئًا، بدأت الخطوط العريضة لـ Metagalaxy في الظهور، والتي تم تضمين نظامنا النجمي فيها كجسيم صغير. ما زلنا لا نعرف كل شيء عن Metagalaxy. إن البعد الهائل للأشياء يخلق صعوبات محددة للغاية، والتي يتم حلها باستخدام أقوى وسائل المراقبة بالاشتراك مع البحث النظري المتعمق. ومع ذلك، أصبح الهيكل العام لـ Metagalaxy واضحًا إلى حد كبير في السنوات الأخيرة. يمكننا تعريف Metagalaxy على أنها مجموعة من الأنظمة النجمية - مجرات تتحرك في مساحات شاسعة من الجزء الذي نلاحظه من الكون. المجرات الأقرب إلى نظامنا النجمي هي سحابات ماجلان الشهيرة، والتي يمكن رؤيتها بوضوح في سماء نصف الكرة الجنوبي على شكل نقطتين كبيرتين لهما نفس سطوع سطح درب التبانة تقريبًا. تبلغ المسافة إلى سحب ماجلان حوالي 200 ألف سنة ضوئية "فقط"، وهو ما يمكن مقارنته تمامًا بالمدى الكلي لمجرتنا. مجرة أخرى "قريبة" منا هي السديم الموجود في كوكبة المرأة المسلسلة. ويمكن رؤيته بالعين المجردة على شكل بقعة ضوء خافتة بقوة 5 *****. وفي الواقع، هذا عالم نجمي ضخم، من حيث عدد النجوم والكتلة الإجمالية أكبر بثلاث مرات من مجرتنا، والتي بدورها عملاق بين المجرات. المسافة إلى سديم المرأة المسلسلة، أو كما يسميها علماء الفلك M 31 (وهذا يعني أنها مدرجة في كتالوج سديم ميسييه المعروف برقم 31)، تبلغ حوالي 1800 ألف سنة ضوئية، أي حوالي 20 مرة حجم المجرة. يتمتع سديم M 31 ببنية حلزونية محددة بوضوح ويشبه إلى حد كبير مجرتنا في العديد من خصائصه. بجانبه توجد أقماره الإهليلجية الصغيرة (الشكل 5). في التين. ويبين الشكل 6 صوراً لعدة مجرات قريبة نسبياً منا. تجدر الإشارة إلى التنوع الكبير في أشكالها. إلى جانب الأنظمة الحلزونية (يتم تحديد هذه المجرات بالرموز Sа وSb وSс اعتمادًا على طبيعة تطور البنية الحلزونية؛ إذا كان هناك "جسر" يمر عبر النواة (الشكل 6 أ)، فإن الحرف B هو (توضع بعد الحرف S)، هناك المجرات الكروية والإهليلجية، التي لا تحتوي على أي آثار للبنية الحلزونية، وكذلك المجرات "غير المنتظمة"، وخير مثال عليها هي سحب ماجلان. يتم ملاحظة عدد كبير من المجرات في التلسكوبات الكبيرة. إذا كان هناك حوالي 250 مجرة أكثر سطوعًا من القدر 12 المرئي، فهناك بالفعل حوالي 50 ألف مجرة أكثر سطوعًا من القدر 16. وأضعف الأجسام التي يمكن تصويرها عند الحد بواسطة تلسكوب عاكس بقطر مرآة يبلغ 5 أمتار هي 24.5 درجة. . اتضح أنه من بين مليارات هذه الأجسام الخافتة، فإن الأغلبية هي المجرات. والعديد منها بعيد عنا بمسافات يقطعها الضوء عبر مليارات السنين. وهذا يعني أن الضوء الذي تسبب في اسوداد اللوحة قد انبعث من هذه المجرة البعيدة قبل فترة طويلة من العصر الأركي من التاريخ الجيولوجي للأرض!
أرز. 6 أ. مجرة حلزونية متقاطعة
أرز. 6 ب. مجرة إن جي سي 4594
أرز. 6 ثانية. المجرات غيوم ماجلان
في بعض الأحيان تصادف بين المجرات أشياء مذهلة، على سبيل المثال، "المجرات الراديوية". هذه أنظمة نجمية تنبعث منها كميات هائلة من الطاقة في نطاق الراديو. بالنسبة لبعض المجرات الراديوية، يكون تدفق البث الراديوي أعلى بعدة مرات من تدفق الإشعاع البصري، على الرغم من أن لمعانها مرتفع جدًا في النطاق البصري - أكبر بعدة مرات من اللمعان الإجمالي لمجرتنا. لنتذكر أن الأخير يتكون من إشعاع مئات المليارات من النجوم، والعديد منها بدوره يشع أقوى بكثير من الشمس. المثال الكلاسيكي لمثل هذه المجرة الراديوية هو الجسم الشهير Cygnus A. في النطاق البصري، هناك نقطتان صغيرتان من الضوء بحجم 17 (الشكل 7). في الواقع، لمعانها مرتفع جدًا، حوالي 10 مرات أكبر من لمعان مجرتنا. يبدو هذا النظام ضعيفًا لأنه يقع على مسافة كبيرة منا - 600 مليون سنة ضوئية. ومع ذلك، فإن تدفق الانبعاثات الراديوية من Cygnus A عند موجات مترية كبير جدًا لدرجة أنه يتجاوز تدفق الانبعاثات الراديوية من الشمس (خلال الفترات التي لا توجد فيها بقع شمسية على الشمس). لكن الشمس قريبة جدًا - المسافة إليها "فقط" 8 دقائق ضوئية؛ 600 مليون سنة - و 8 دقائق! لكن التدفقات الإشعاعية، كما هو معروف، تتناسب عكسيا مع مربعات المسافات! أطياف معظم المجرات تشبه الشمس. وفي كلتا الحالتين، لوحظت خطوط امتصاص داكنة فردية على خلفية مشرقة إلى حد ما. وهذا ليس أمرا غير متوقع، لأن إشعاع المجرات هو إشعاع مليارات النجوم التي تتكون منها، والتي تشبه الشمس إلى حد ما. أدت الدراسة المتأنية لأطياف المجرات منذ سنوات عديدة إلى اكتشاف ذو أهمية أساسية. والحقيقة هي أنه من خلال طبيعة التحول في الطول الموجي لأي خط طيفي فيما يتعلق بمعيار المختبر، يمكن تحديد سرعة حركة المصدر الباعث على طول خط البصر. بمعنى آخر، من الممكن تحديد السرعة التي يقترب بها المصدر أو يتحرك بعيدًا.
أرز. 7. المجرة الراديوية Cygnus A
إذا اقترب مصدر الضوء، فإن الخطوط الطيفية تتحول نحو الأطوال الموجية الأقصر، وإذا ابتعدت، نحو الأطوال الموجية الأطول. وتسمى هذه الظاهرة "تأثير دوبلر". اتضح أن المجرات (باستثناء عدد قليل من الأقرب إلينا) لها خطوط طيفية تنزاح دائمًا إلى الجزء ذي الطول الموجي الطويل من الطيف ("التحول الأحمر" للخطوط)، وكلما زادت مسافة المجرة منا، كلما زاد حجم هذا التحول. وهذا يعني أن جميع المجرات تبتعد عنا، وتزداد سرعة "التمدد" مع ابتعاد المجرات. يصل إلى قيم هائلة. على سبيل المثال، سرعة تراجع المجرة الراديوية Cygnus A، التي تم العثور عليها من خلال التحول الأحمر، تقترب من 17 ألف كيلومتر في الثانية. قبل خمسة وعشرين عامًا، كان السجل ينتمي إلى المجرة الراديوية الخافتة جدًا (في الأشعة الضوئية ذات الحجم العشرين) 3S 295. وفي عام 1960، تم الحصول على طيفها. اتضح أن الخط الطيفي فوق البنفسجي المعروف الذي ينتمي إلى الأكسجين المتأين قد انتقل إلى المنطقة البرتقالية من الطيف! ومن هنا يسهل أن نجد أن سرعة ابتعاد هذا النظام النجمي المذهل تبلغ 138 ألف كيلومتر في الثانية، أي ما يقرب من نصف سرعة الضوء! المجرة الراديوية 3S 295 بعيدة عنا مسافة يقطعها الضوء خلال 5 مليارات سنة. وهكذا، درس علماء الفلك الضوء المنبعث عند تشكل الشمس والكواكب، وربما حتى "قبل ذلك بقليل"... ومنذ ذلك الحين، تم اكتشاف أجسام أبعد (الفصل 6). لن نتطرق هنا إلى أسباب توسع نظام يتكون من عدد هائل من المجرات. هذا السؤال المعقد هو موضوع علم الكونيات الحديث. ومع ذلك، فإن حقيقة توسع الكون ذات أهمية كبيرة لتحليل تطور الحياة فيه (الفصل 7). يتراكب على التوسع الكلي لنظام المجرات السرعات غير المنتظمة للمجرات الفردية، والتي تبلغ عادة عدة مئات من الكيلومترات في الثانية. ولهذا السبب فإن المجرات الأقرب إلينا لا تظهر انزياحًا منتظمًا نحو الأحمر. ففي نهاية المطاف، فإن سرعات الحركات العشوائية (ما يسمى بالحركات "الغريبة") لهذه المجرات أكبر من سرعة الانزياح نحو الأحمر العادية. ويزداد هذا الأخير مع ابتعاد المجرات بمقدار 50 كيلومترًا في الثانية تقريبًا لكل مليون فرسخ فلكي. لذلك، بالنسبة للمجرات التي لا تتجاوز مسافاتها عدة ملايين من الفراسخ الفلكية، فإن السرعات العشوائية تتجاوز سرعة التراجع بسبب الانزياح نحو الأحمر. ومن بين المجرات القريبة هناك أيضًا تلك التي تقترب منا (على سبيل المثال، سديم المرأة المسلسلة M 31). المجرات ليست موزعة بشكل موحد في الفضاء المجري، أي. بكثافة ثابتة. يظهرون ميلًا واضحًا لتشكيل مجموعات أو مجموعات منفصلة. على وجه الخصوص، تشكل مجموعة من حوالي 20 مجرة قريبة منا (بما في ذلك مجرتنا) ما يسمى "النظام المحلي". بدوره، يعد النظام المحلي جزءًا من مجموعة كبيرة من المجرات، يقع مركزها في ذلك الجزء من السماء الذي تُسقط عليه كوكبة العذراء. تضم هذه المجموعة عدة آلاف من الأعضاء وهي من بين أكبر المجموعات. في التين. ويبين الشكل 8 صورة للتجمع المجري الشهير في كوكبة الإكليل الشمالي، والذي يبلغ عدده مئات المجرات. في الفضاء بين العناقيد، تكون كثافة المجرات أقل بعشرات المرات من كثافة المجرات داخل العناقيد.
أرز. 8. مجموعة المجرات في كوكبة كورونا بورياليس
ومن الجدير بالذكر هو الفرق بين مجموعات النجوم التي تشكل المجرات ومجموعات المجرات. في الحالة الأولى تكون المسافات بين أعضاء العنقود هائلة مقارنة بأحجام النجوم، في حين أن متوسط المسافات بين المجرات في العناقيد المجرية أكبر بعدة مرات فقط من أحجام المجرات. ومن ناحية أخرى، لا يمكن مقارنة عدد المجرات في العناقيد بعدد النجوم في المجرات. إذا اعتبرنا مجموعة من المجرات نوعًا من الغاز، حيث تلعب المجرات الفردية دور الجزيئات، فيجب علينا اعتبار هذه الوسيلة شديدة اللزوجة.
الجدول 1
|
الانفجار العظيم |
|
|
تكوين المجرات (ض~10) |
|
|
تكوين النظام الشمسي |
|
|
تعليم الأرض |
|
|
ظهور الحياة على الأرض |
|
|
تكوين أقدم الصخور على وجه الأرض |
|
|
ظهور البكتيريا والطحالب الخضراء المزرقة |
|
|
ظهور عملية التمثيل الضوئي |
|
|
الخلايا الأولى ذات النواة |
|
| الأحد | الاثنين | يوم الثلاثاء | الأربعاء | يوم الخميس | جمعة | السبت |
| نشوء جو أكسجيني على الأرض | نشاط بركاني عنيف على كوكب المريخ | |||||
| الديدان الأولى | العوالق المحيطية ثلاثية الفصوص | الأوردوفيشيالسمكة الأولى | سيلورالنباتات تستعمر الأرض | |||
| الديفونيالحشرات الأولى هي الحيوانات التي تستعمر الأرض | أول البرمائيات والحشرات المجنحة | كربونأول الأشجار. أول الزواحف | العصر البرميالديناصورات الأولى | بداية الدهر الوسيط | الترياسيالثدييات الأولى | يوراالطيور الأولى |
| الطباشيرالزهور الأولى | فترة التعليم العالي الرئيسيات الأولى | أول البشر | الفترة الرباعية الشعب الأول (~22:30) |
- * الوحدة الفلكية – متوسط المسافة من الأرض إلى الشمس تساوي 149.600 ألف كيلومتر.
- ** ربما يتم التعبير عن سرعات النجوم والكواكب في علم الفلك فقط بوحدات "الكيلومتر في الثانية".
- *** في قلب قلب المجرة، في منطقة عرضها قطعة واحدة، يوجد على ما يبدو عدة ملايين من النجوم.
- **** من المفيد أن نتذكر قاعدة بسيطة: سرعة قطعة واحدة في مليون سنة تساوي تقريبًا سرعة 1 كم/ثانية. ونترك الأمر للقارئ ليتأكد من ذلك.
- ***** يتم قياس تدفق الإشعاع من النجوم بما يسمى "المقادير النجمية". بحكم التعريف، فإن التدفق من نجم بالقدر (i+1) هو 2.512 مرة أقل من نجم بالقدر i. النجوم الأضعف من القدر السادس لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. ألمع النجوم لها حجم سلبي (على سبيل المثال، سيريوس لديه حجم -1.5).
نعتقد أننا ندرس النجوم
ولكن اتضح أننا كنا ندرس الذرة.
ر. فاينمان
ما المقصود بالكون؟ ما هو العالم الصغير والعالم الكبير والعالم الكبير وما هي مقاييسها؟ كيف تكون قدراتنا محدودة عند دراسة النطاق الكبير للعالم الكبير وأصغر نطاق للعالم الصغير؟
محاضرة الدرس
صورة الكون. يُفهم الكون على أنه مجموع جميع الأشياء التي يلاحظها البشر بطريقة أو بأخرى. ومن بين هذه الكائنات، القليل منها فقط يمكن رصده عن طريق الحواس. هذا الجزء من العالم يسمى عالم كبير. تشكل أصغر الكائنات (الذرات، الجسيمات الأولية). عالم مصغر. تسمى الأشياء الضخمة الحجم والبعيدة جدًا عنا com.megaworld.
سلفادور دالي. الصليب النووي
خمن لماذا أطلق S. Dali على لوحته اسم "الصليب النووي".
حجم العالمين. الحدود بين هذه العوالم تعسفية تمامًا. من أجل تصور كائنات العالم الكبير والعالم الصغير والعالم الكبير، سنقوم عقليًا بزيادة أو تقليل مجال معين بعدد كبير من المرات.
لنبدأ بكرة نصف قطرها 10 سم. هذا هو الحجم النموذجي لجسم ما في العالم الكبير. من أجل الوصول بسرعة إلى حدود العالم المعروف، سيتعين علينا زيادة وتقليل المجال عدة مرات. لنأخذ المليار على أنه رقم كبير.
1. من خلال تكبير كرة نصف قطرها 10 سم مليار مرة، نحصل على كرة نصف قطرها 100000 كيلومتر. ما هي هذه الأحجام؟ وهذا يعادل تقريبًا ربع المسافة من الأرض إلى القمر. مثل هذه المسافات يمكن الوصول إليها بسهولة من قبل الحركة البشرية؛ لذلك، قام رواد الفضاء بالفعل بزيارة القمر. كل ما له أبعاد بهذا الترتيب يجب أن يُنسب إلى العالم الكبير (الشكل 8).
أرز. 8 حجم الكون
2. بزيادة مليار مرة أخرى، نحصل على كرة نصف قطرها 10 14 كم. هذا. وبطبيعة الحال، الأحجام الفلكية. في علم الفلك، ولتسهيل قياس المسافات، يتم استخدام الوحدات الضوئية التي تتوافق مع الوقت الذي يستغرقه الضوء للسفر مسافة معينة.
ما هي الكرة التي نصف قطرها 10 ضوء. سنين؟ المسافة إلى أقرب نجم لنا هي حوالي 4 سنوات ضوئية. من السنة. (الشمس، بالطبع، هي أيضًا أحد النجوم، لكننا في هذه الحالة لا نعتبرها.) كرة نصف قطرها 10 ضوء. سنة، ومركزه الشمس، ويحتوي على نحو عشرة نجوم. مسافة عدة سنوات ضوئية لم تعد متاحة للسفر البشري. وبالسرعات التي يمكن للبشر الوصول إليها (حوالي 30 كيلومترًا في الثانية)، من الممكن الوصول إلى أقرب نجم خلال حوالي 40 ألف عام. وأي محركات قوية أخرى، مثل تلك التي تعمل على أساس التفاعلات النووية، لا وجود لها حاليا حتى في المشروع. لذلك، في المستقبل المنظور، تضطر البشرية إلى قبول حقيقة أن السفر إلى النجوم أمر مستحيل.
وبطبيعة الحال، المسافة هي 10 ش. سنوات تنتمي بالفعل إلى Megaworld. ومع ذلك، هذا هو الفضاء الأقرب إلينا. نحن نعرف الكثير عن النجوم الأقرب إلينا: تم قياس المسافات إليها ودرجة حرارة سطحها بدقة تامة وتم تحديد تركيبها وحجمها وكتلتها. بعض النجوم لها أقمار صناعية - كواكب. وتم الحصول على هذه المعلومات من خلال دراسة أطياف الانبعاث لهذه النجوم. يمكننا أن نقول أن الكرة نصف قطرها 10 ضوء. تمت دراسة الفضاء جيدًا لسنوات.
3. بزيادة أخرى بمقدار مليار مرة، نحصل على كرة نصف قطرها 10 مليار ضوء. سنين. على هذه المسافة منا توجد أبعد الأشياء التي يمكننا ملاحظتها. وهكذا حصلنا على كرة تقع فيها جميع أجسام الكون التي نلاحظها. لاحظ أن الأجسام الموجودة على مسافة كبيرة منا هي نجوم ساطعة للغاية؛ لن يكون النجم المشابه للشمس مرئيًا حتى في أقوى التلسكوبات.
ومن الصعب أن نقول ما يكمن خارج هذا المجال. تقول الفرضية المقبولة عمومًا أننا لا نستطيع على الإطلاق مراقبة الأجسام التي تبعد عنا أكثر من 13 مليار سنة ضوئية. سنين. هذه الحقيقة ترجع إلى حقيقة أن كوننا ولد قبل 13 مليار سنة، وبالتالي فإن الضوء من الأجسام البعيدة لم يصل إلينا بعد. لذلك، وصلنا إلى حدود Megaworld (الشكل 9).
أرز. 9. حجم العالم الكبير
تقع حدود كوننا المرئي على مسافة حوالي 10 مليارات سنة ضوئية. سنين.
دعونا ننتقل الآن إلى أعماق العالم الصغير. من خلال تقليل كرة نصف قطرها 10 سم مليار مرة، نحصل على كرة نصف قطرها 10 -8 سم = 10 -10 م = 0.1 نانومتر. اتضح أن هذا مقياس مميز للعالم المصغر. الذرات وأبسط الجزيئات لها أبعاد بهذا الترتيب. وقد تمت دراسة صورة مصغرة بهذا المقياس بشكل جيد. نحن نعرف القوانين التي تصف تفاعلات الذرات والجزيئات.
لا يمكن ملاحظة الأجسام بهذا الحجم بالعين المجردة ولا يمكن رؤيتها حتى في أقوى المجاهر، لأن الطول الموجي للضوء المرئي يتراوح بين 300-700 نانومتر، أي أكبر بآلاف المرات من حجم الجسم. شاء. يتم الحكم على بنية الذرات والجزيئات من البيانات غير المباشرة، وخاصة من أطياف الذرات والجزيئات. جميع الصور التي تصور الذرات والجزيئات هي ثمرة صور نموذجية. ومع ذلك، يمكننا أن نفترض أن عالم الذرات والجزيئات - عالم يبلغ حجمه حوالي 0.1 نانومتر - قد تمت دراسته جيدًا بالفعل ولن تظهر قوانين جديدة بشكل أساسي في هذا العالم.
بالطبع، هذا العالم ليس بعد حد المعرفة؛ على سبيل المثال، حجم النوى الذرية أصغر بنحو 10000 مرة. ومن خلال تقليل كرة نصف قطرها 0.1 نانومتر مليار مرة، نحصل على كرة نصف قطرها 10-17 سم، أو 10-19 م، وقد وصلنا بالفعل إلى حدود المعرفة. والحقيقة هي أن أحجام أصغر جزيئات المادة - الإلكترونات والكواركات (سيتم مناقشتها في الفقرة 29) - تبلغ حجمها 10 -16 سم، أي أكبر قليلاً من مجالنا. ما هو موجود داخل الإلكترونات والكواركات، أو بعبارة أخرى، ما إذا كانت الإلكترونات والكواركات جسيمات مركبة، غير معروف حاليًا. ومن الممكن أن حجم 10-17 سم لم يعد يتوافق مع أي وحدة هيكلية حقيقية للمادة.
القوانين التي تحدد حركة وبنية المادة بمقاييس 10 -15 - 10 -16 سم لم تتم دراستها بشكل كامل بعد. القدرات التجريبية الحديثة لا تسمح لنا بالتوغل بشكل أعمق في العالم الصغير.
ما هي الأسباب التي تجعل وصولنا إلى المقاييس الأصغر محدودًا؟ والحقيقة هي أن الطريقة الرئيسية لدراسة بنية الجسيمات الدقيقة هي مراقبة الاصطدامات بين الجزيئات المختلفة. قوانين الطبيعة هي أن الجزيئات تتنافر مع بعضها البعض على مسافات قصيرة. لذلك، كلما درس العلماء المقاييس الأصغر، كلما زادت الطاقة التي يجب نقلها إلى الجسيمات المتصادمة. يتم نقل هذه الطاقة أثناء تسريع الجسيمات في المسرعات، وكلما زادت الطاقة التي يجب نقلها، كلما زاد حجم المعجلات. يبلغ حجم المسرعات الحديثة عدة كيلومترات. ومن أجل المضي قدمًا نحو العالم الصغير، هناك حاجة إلى مسرعات بحجم الكرة الأرضية.
لذا، عليك الآن أن تتخيل المقياس الذي يتوافق معه العالم المصغر (الشكل 10).
العالم الصغير 10. حجم العالم الصغير
في العالم الصغير، في العالم الكبير وفي العالم الكبير، تظهر قوانين الطبيعة بطرق مختلفة. تتمتع كائنات العالم الصغير بخصائص الجسيمات وخصائص الموجات؛ في العالم الكبير والعالم الكبير، لا توجد مثل هذه الأشياء عمليًا.
- لماذا لا نستطيع أن ننظر "إلى ما وراء أفق" الكون - ونرى الأجسام التي تبعد عنا أكثر من 13 مليار سنة ضوئية؟ سنين؟
- ما هو الشيء المشترك بين الأساليب التجريبية لدراسة العالم الكبير والعالم الصغير؟
- تعيش بعض الجسيمات الدقيقة لمدة تتراوح بين 10 و18 ثانية، وبعد ذلك تتحلل. ما هي وحدة الطول المقابلة للضوء (المسافة التي يقطعها الضوء خلال هذا الوقت) التي يمكن مقارنتها؟
> مقياس الكون
استخدم عبر الإنترنت المقياس التفاعلي للكون: الأبعاد الحقيقية للكون، مقارنة الأجسام الفضائية، الكواكب، النجوم، العناقيد، المجرات.
جميعنا نفكر في الأبعاد بشكل عام، مثل واقع آخر، أو تصورنا للبيئة المحيطة بنا. ومع ذلك، هذا ليس سوى جزء من القياسات الفعلية. وقبل كل شيء، الفهم الموجود قياسات حجم الكون– هذا هو أفضل وصف في الفيزياء.
يقترح الفيزيائيون أن القياسات هي ببساطة جوانب مختلفة من إدراك حجم الكون. على سبيل المثال، الأبعاد الأربعة الأولى تشمل الطول والعرض والارتفاع والوقت. لكن بحسب فيزياء الكم، هناك أبعاد أخرى تصف طبيعة الكون وربما الأكوان كلها. يعتقد العديد من العلماء أن هناك حاليًا حوالي 10 أبعاد.
المقياس التفاعلي للكون
قياس حجم الكون
البعد الأول، كما ذكرنا سابقًا، هو الطول. من الأمثلة الجيدة على كائن أحادي البعد الخط المستقيم. هذا الخط له بعد طولي فقط. البعد الثاني هو العرض. يتضمن هذا البعد الطول؛ ومن الأمثلة الجيدة على كائن ثنائي الأبعاد هو المستوى الرفيع بشكل مستحيل. لا يمكن رؤية الأشياء ذات البعدين إلا في مقطع عرضي.
البعد الثالث يتضمن الارتفاع، وهذا هو البعد الذي نعرفه أكثر. إلى جانب الطول والعرض، فهو الجزء الأكثر وضوحًا في الكون من حيث الأبعاد. أفضل شكل مادي لوصف هذا البعد هو المكعب. البعد الثالث يوجد عندما يتقاطع الطول والعرض والارتفاع.
الآن أصبحت الأمور أكثر تعقيدًا لأن الأبعاد السبعة المتبقية مرتبطة بمفاهيم غير ملموسة لا يمكننا ملاحظتها بشكل مباشر ولكننا نعلم بوجودها. البعد الرابع هو الوقت. إنه الفرق بين الماضي والحاضر والمستقبل. وبالتالي فإن أفضل وصف للبعد الرابع هو التسلسل الزمني.
أبعاد أخرى تتعامل مع الاحتمالات. يرتبط البعدان الخامس والسادس بالمستقبل. وفقا لفيزياء الكم، يمكن أن يكون هناك أي عدد من العقود المستقبلية المحتملة، ولكن هناك نتيجة واحدة فقط، والسبب في ذلك هو الاختيار. ويرتبط البعدان الخامس والسادس بالتشعب (التغير والتفرع) لكل من هذه الاحتمالات. في الأساس، إذا تمكنت من التحكم في البعدين الخامس والسادس، فيمكنك العودة بالزمن إلى الوراء أو زيارة مستقبل مختلف.
ترتبط الأبعاد من 7 إلى 10 بالكون وحجمه. وهي تستند إلى حقيقة أن هناك العديد من الأكوان، ولكل منها تسلسلها الخاص من أبعاد الواقع والنتائج المحتملة. البعد العاشر والأخير هو في الواقع أحد النتائج المحتملة لجميع الأكوان.
تفاعلية |
(1
التقييمات، المتوسط: 5,00
من 5)
إن الاقتراب من الثقب الأسود ليس هو الخيار الأكثر أمانًا لأي جسم فضائي. بعد كل شيء، هذه التكوينات الغامضة هي...
إذا خرجت من النظام الشمسي، ستجد نفسك بين جيران نجميين يعيشون حياتهم الخاصة. لكن أي نجم هو الأقرب؟ ...