Всесвіт – це все без винятку. Матерія, енергія, простір і час існують в кожній частині Всесвіту. Вона велика, але не безмежна, в іншому б випадку існувало нескінченну кількість атомів у Всесвіті, нескінченна кількість зірок і матерії. Насправді ж більшу частину Всесвіту становить порожній простір.
Що таке Всесвіт?
Що ми знаємо про Всесвіт? Всесвіт містить у своєму складі галактики, скупчення галактик і структури великого розміру, які називаються суперскоплениями. Між галактиками існує міжгалактична матерія. Розміри Всесвіту в даний час точно не встановлені, незважаючи на стрімкий розвиток космічних технологій. Приблизна оцінка каже, що її діаметр дорівнює 150 мільярдів світлових років.
Матерія не розподілена рівномірно по всій Всесвіту, а концентрується в конкретних місцях: галактики, зірки, планети і т. п. Крім того, за приблизними оцінками, близько 90% маси Всесвіту припадає на темну матерію, яку не можна безпосередньо спостерігати.
Відповідаючи на питання «З яких атомів складається Всесвіт?», слід сказати, що до 10 найбільш поширеним хімічним елементам Всесвіту відносяться:
- водень – 1 000 000;
- гелій – 63 000;
- кисень – 690;
- вуглець – 420;
- азот – 87;
- кремній – 45;
- магній – 40;
- неон – 37;
- залізо – 32;
- сірка – 16.
Цифри позначають кількість атомів даного елемента на кожний 1 мільйон атомів самого поширеного елементи Всесвіту – водню.
Місце планети Земля у Всесвіті
Наша блакитна планета є частинкою Всесвіту. Вона розташована в Сонячній системі, яка знаходиться в одному з рукавів галактики Чумацький Шлях, тобто на її периферії. Кількість зірок в галактиці оцінюється в 100 мільярдів. Нижче на фото показана наша галактика і місце Сонячної системи в ній.
Теорія Великого вибуху
Згідно популярної теорії Великого вибуху 13,7 мільярда років тому вся матерія мала нескінченні щільність і температуру і була зосереджена в маленькій точці простору. При цьому саме поняття простору і часу не існувало. Такий стан матерії вчені називають сингулярністю. За деякою причини стався вибух початкової матерії в результаті якого Всесвіт початку розширяться, а її щільність і температура стали постійно зменшуватися.
Таким чином, Великий Вибух стався сингулярності, яка є фізичним об’єктом, що не піддається опису за допомогою відомих законів фізики. Однак сучасна фізика може описати, що було після Великого вибуху. Так, температура Всесвіту через одну хвилину після цього колосального процесу оцінюється в 1 мільярд кельвінів.
Цікаве про космос і Всесвіт
Те, що Всесвіт розширюється, зараз ні у кого не викликає сумніву. Більше того, різні спостереження далеких галактик показали, що ці зоряні скупчення віддаляються один від одного з все більшою і більшою швидкістю. Таке швидке розширення Всесвіту призводить до її поступового охолодження. Одна з найпоширеніших теорій кінця Всесвіту говорить про те, що він настане, коли вона повністю охолоне.
Цікаве про космос можна також дізнатися з теорій сучасної фізики. Так, згідно з аналізом рівнянь теорії відносності Ейнштейна, вчені прийшли до висновку про те, що можливі лише три форми існування Всесвіту: закрита, відкрита і плоска. Останні астрономічні спостереження підтверджують, що Всесвіт дійсно має плоску форму.
Існування темної матерії також є доведеним фактом, оскільки людство знає в загальних рисах, що відбувається у Всесвіті. Свідченням реальності цієї матерії є ефекти зміни температури космічних об’єктів, орбітальні та обертальні швидкості галактик і деякі інші феномени космосу.
Кількість атомів у Всесвіті
Точні розрахунки числа атомів у Всесвіті неможливі, оскільки достовірно невідомі розміри останньої. Тому можна зробити лише певну оцінку даної величини. Припустимо, що в нашому Всесвіті існує близько 300 мільярдів галактик, кожна з яких має близько 400 мільярдів зірок. Ці цифри відповідають дійсності, оскільки діаметр спостережуваного нами Всесвіту оцінюється в 93 мільярди світлових років, тобто більше половини всієї Всесвіту людство бачить. Виходячи з цих оцінок отримуємо, що загальна кількість зірок приблизно дорівнює 1023.
Проводячи далі обчислення для визначення кількості атомів у Всесвіті, покладемо середню масу однієї зірки рівній 1035 грам (маса Сонця приблизно 1033 грам), тоді отримаємо, що загальна маса Всесвіту дорівнює 1058 грам. Оскільки кожен грам матерії містить близько 1024 протонів, а також враховуючи, що водень, який є найпоширенішим елементом у Всесвіті, містить один протон, отримуємо число атомів водню рівна 1082.
Зазначимо, що більш складні теоретичні розрахунки говорять про існування набагато більшої кількості атомів у Всесвіті, ніж отримане число. Така відмінність у теоретичних даних обумовлено існуванням у Всесвіті невидимої темної матерії.
Всесвіт і елементарні частинки матерії
По мірі того, як учені вивчали й опановували все глибше теорію Великого вибуху, вони помітили, що чим більше вони вивчали процеси, що відбуваються в перші хвилини і години життя нашого Всесвіту, тим частіше мали справу з щільними і гарячими об’єктами і великими енергіями. Цікаво зауважити, що такі умови характерні для фізики елементарних частинок, наприклад, для цеглинки матерії – атома. Таким чином, щоб зрозуміти, як почала утворюватися гігантська Всесвіт, необхідно глибоко вивчити закони і процеси, що відбуваються в її елементарних частинках.
